DE2519075B2 - Verfahren zum strecken einer sich bewegenden, fortlaufenden bahn aus einem thermoplastischen kunststoff - Google Patents
Verfahren zum strecken einer sich bewegenden, fortlaufenden bahn aus einem thermoplastischen kunststoffInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Strecken einer sich bewegenden, fortlaufenden Bahn
aus einem thermoplastischen Kunststoff gegebener Anfangsdicke und Anfangsbreite in Längsrichtung der
Bahn unter Verringerung der Anfangsdicke bei minimaler Verringerung der Anfangsbreite, wobei die (,0
Bahn durch einen Walzenspalt zwischen zwei unter Abstand voneinander angeordneten, gegensinnig drehenden
Walzen bewegt wird, deren Abstand am Walzenspalt kleiner ist als die Anfangsdicke der Bahn.
Ein solches Verfahren beschreibt die US 30 83 410. Dort werden die beiden gegensinnig drehenden Walzen
von der im Walzenspalt durchlaufenden Bahn angetrieben. Damit ist in Längsrichtung der Bahn nur eine
geringe Streckwirkung verbunden.
Durch die CH 4 59 545 ist es ferner bei dem obengenannten Streckverfahren bekannt, eine Bahn aus
einem Kunststoffmaterial dadurch zusätzlich in der Längsrichtung zu verstrecken, indem die Bahn nach
demWalzenspalt um eine schneller laufende Walze geführt und damit aus dem Walzenspalt mit einer
vorbestimmten Streckkraft gezogen wird.
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen,
welches dahingehend weitergebildet ist, daß die Streckwirkung der dem Verfahren unterworfenen Bahn
in Längsrichtung der Bahn ohne zusätzliche Längsstreckeinrichtung verbessert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Walzen unter Friktion laufen.
Dadurch wird die Verstreckung verbessert, wobei gleichzeitig nur geringe Kompressionskräfte für das
Verstrecken in Längsrichtung aufgebracht werden müssen. Auch läßt sich das Verfahren mit einer relativ
großen Bandbreite von Ausgangs-Parametern günstig durchführen. Dies gilt insbesondere für die Auswahl des
Streckverhältnisses und der Temperatur bei einer nachfolgenden Querausrichtung. Ein weiterer Vorteil
des Verfahrens besteht darin, daß der im Walzenspalt ausgeübte Druck die Vergrößerung beginnender Materialfehler
zu verhindern sucht. Dies gilt insbesondere für sehr kleine Risse, die im allgemeinen in Maschinenrichtung
ausgerichtet sind.
Bevorzugte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figur zeigt
schematisch in einem Querschnitt ein Paar von gegeusinnig drehenden Walzen, zwischen deren Walzenspalt
eine Bahn aus einem thermoplastischen Kunststoff hindurchgeführt wird.
Eine kontinuierliche Bahn 10 aus einem thermoplastischen Film mit einer Anfangsdicke η wird in
Pfeilrichtung a einer ersten Walze 12 zugeführt. Die Filmdicke ist in der Zeichnung zur besseren Verdeutlichung
übertrieben groß dargestellt. Die erste Walze 12 wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit Si angetrieben.
Die Bahn 10 wird um die erste Walze 12 zu einem Walzenspalt 14 zwischen der ersten Walze 12 und einer
zweiten Walze 16 geführt. Die erste Walze 12 und die zweite Walze 16 haben voneinander einen Abstand d,
wobei der Abstand dkleiner ist als die Anfangsdicke n.
Der Abstand d ist die Höhe des Walzenspaltes 14. Die zweite Walze 16 dreht mit einer Umfangsgeschwindigkeit
S2, die kleiner ist als die Umfangsgeschwindigkeit 5i der ersten Walze. Die sich bewegende Bahn 10 wird im
Bereich des Walzenspaltes 14 zwischen den beiden Walzen 12 und 16 gestreckt. Diese Streckung verringert
die Dicke der Bahn 10 auf eine Enddicke fc. Nachdem die Bahn 10 durch den Walzenspalt 14 zwischen den
beiden Walzen 12 und 16 geführt ist, wird er von der zweiten Walze 16 abgestreift und auf eine nicht gezeigte
Aufwickelrolle aufgewickelt. Der Abstand flist vorzugsweise
kleiner als etwa die Hälfte der Anfaingsdicke ti.
Die Vorteile der Erfindung werden bei ansteigendem Verhältnis ti Id progressiv verbessert.
Die Umfangsgeschwindigkeit der Ersten Walze 12 soll wenigstens l,5mal größer sein als die Umfangsgeschwindigkeit
der zweiten Walze 16. Es ist jedoch vorteilhafter, wenn sie wenigstens das Zweifache der
Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Walze 16 beträgt. Die größte Geschwindigkeitsdifferenz, die gefahren
kann, hängt einerseits von Faktoren ab, wie der
werten ^ (beispielsweise dem Punkt, an dem eine
Art oer der Bahn eintritt) und der gewünschten
^^reduzierung der Bahn. Als allgemeine Regel
c*saet werden, daß die Relativgeschwmdigkeiten
101111 -j „Walzen sich selten um mehr als einen Faktor
der„?ia8bis9unterscheklensollea
VOc erden Bahnen aus thermoplastischen Polymeren
VOc erden Bahnen aus thermoplastischen Polymeren
«!let Beispiele derarager thermoplastischer PoIyve
die einzelne oder in Mischungen verwendet
10
niedrigdichtes Polyäthylen, Polypropylen,
Polybuten-!, Polystyrol, unvemetzte
ctvrol/Butedien-Mischpolymere und .
Polyisobutylen; Polyäthylenoxid und
Mischpolymere von Athylenoxid mit
^oolymerisierbaren Monomeren wie
ProDvlenoxid; Acryl-Polymere wie
Polvmethylmethacrylat und Polyäthylacrylat; 2
roDolymere von Äthylen una ein oder mehr
coDolymerisierbare Monomere wie Propylen,
Vinylacetat Acrylsäure, Athylacrylat
Methylmethacrylat und Vinylchlorid;
Vinylpolymere wie Homopolymer
undCopolymere von Vinylchlorid, Vinylacetat und
Vinylidenchlorid; Polyurethanpolymere wie das
lineare Polymer hergestellt durch Reaktion von
Polväthylenadipinat mit Butandiol und
Bis 4-isocyanatphenylmethan; Polycarbonate;
Polysulfone; Polyformaldehyd; Polyester, wie
Polväthylenterephthalat und andere. Während der Zeit in der sich die Bahn im Bereich des
wILenspaltes befindet, muß sie bei einer Temperatur
«halten werden, bei der die Streckung und damit die
Ausrichtung der Molekülketten eintritt Wie es bekannt
C, „ibt es einen relativ breiten Temperaturbereich, der
'1 Strecken verwendet werden kann. Diese Tempera-Sn sind bekannt oder können leicht für jeden
thermoplastischen Film abgeleitet werden, egal ob er
aus einem einzigen Polymer oder einer Mischung von
Pnlvmeren besteht Während die Strecktemperatur theoretisch jede Temperatur zwischen der Einfr.ertemneratur
des thermoplastischen Polymers und dem kristallinen Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt
«in kann liegt die ausgewählte Temperatur normalerweise
geringfügig unterhalb des Erweichungspunktes, beispielsweise etwa 5 bis 200G
Die angenäherten Erweichungspunkte einiger bevorzugter
thermoplastischer Polymere sind in der folgenden Tabelle dargestellt:
Polymer
Ungefährer Erweichungspunkt in 0C
Polyäthylenoxid
Polyäthylen niederer Dichte
Polyäthylen hoher Dichte
Polyoxymethylen
Polyäthylen niederer Dichte
Polyäthylen hoher Dichte
Polyoxymethylen
Polypropylen
Vinylidenchlorid-Mischpolymer
Vinylidenchlorid-Mischpolymer
Polyvinylacetat
Polyäthylenterephthalat
Polystyren (syndiotaktisch)
Unplastifiziertes Polyvinylchlorid Polymethylmethacrylat
Polycarbonat
Polyäthylenterephthalat
Polystyren (syndiotaktisch)
Unplastifiziertes Polyvinylchlorid Polymethylmethacrylat
Polycarbonat
65 98 135 185 165 195 175 255
105-110 212 160 230 Werden Mischungen von Polymeren verwendet, so ist
die ausgewählte Temperatur normalerweise ein Kompromiß, abhängig vom Erweichungspunkt jedes Bestandteils.
Die Strecktemperatur ist in fast allen Fällen, bei denei. eine Mischung von Polymeren verwendet
wird, höher als die Einfriertemperatur eines jeden in der Mischung in signifikanter Quantität anwesenden Polymers.
Vernünftigerweise beginnt man bei einer Temperatur, die etwas über der höchsten Einfriertemperatur
der Polymere in der Mischung liegt und steigert die Temperatur schrittweise, bis der gewünschte Strekkungsgrad
und Orientierungs^rad erreicht ist
Mittel, um die Bahn auf der geeigneten Temperatur zu halten, während sie sich in dem Walzenspalt befindet
sind bekannt Beispielsweise kann die Bahn in Kontakt mit einem signifikanten Teil des Umfangs der
langsameren Walze gehalten werden, wie dies zeichnerisch dargestellt ist wobei die langsamere Walze auf
einer Temperatur gehalten wird, die ausreicht um die ι Bahn auf die gewünschte Strecktemperatur zu erwärmen.
Alternativ kann die Bahn entweder extrudiert oder auf andere Weise direkt auf die langsamere Walze
geformt werden, in welchem Fall die langsamere Walze auf einer Temperatur gehalten wird, derart, daß die
s Bahn auf die gewünschte Strecktemperatur gekühlt wird, wenn sie in den Walzenspalt eintritt. In jedem Fall
hat die thermoplastische Bahn in festem Zustand eine Temperatur unterhalb ihres kristallinen Schmelzpunktes,
wenn sie in den Walzenspalt zwischen der langsameren und der schnelleren Walze eintritt.
Es wird bevorzugt die Bahn an beiden Walzen zu halten, wie dies zeichnerisch dargestellt ist. Es ist
möglich, eine Bahn gerade durch den Walzenspalt zu führen, ohne daß sie an einer der beiden Walzen
3s gehalten wird. Bei dieser Führung werden die
erwähnten Vorteile aber nicht in dem Maße erzielt wie bei der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform.
Die Behandlung der Bahn, nachdem diese dem Verfahren nach der Erfindung unterworfen wurde, «st zu
einem bestimmten Grade durch die Natur der Bahn bestimmt. Hochkristalline Polymere, beispielsweise
hochdichte Polyäthylene, müssen lediglich vor dem Aufwickeln heruntergekühlt werden. Weil amorphe
Polymere, beispielsweise Polystyrol, eine starke Tendenz haben, ihre früheren Dimensionen nach dem
Orientieren anzunehmen, muß Vorsorge getrotten werden, um das Schrumpfen vor dem Aufwickeln zu
verhindern. Diese Überlegungen sind dem Fachmann bekannt, und herkömmliche Mittel können fur diese
50 Zwecke eingesetzt werden.
Eine Bahn aus Polyäthylenoxid einer Dicke von 0,1397 mm mit einem Molekulargewicht von etwa
600 000 (bestimmt durch Theologische Messungen)
ho wui ^e in einem Walzenspalt mit zwei gegensinnig
drehenden Walzen, wie zeichnerisch dargestellt, gestreckt. Der Versuch wurde mehrfach durchgeführt,
wobei verschiedene Walzenspaltöffnungen zwischen den beiden Walzen bei jedem Versuch eingestellt
<>5 wurden. Tabelle I, unten, zeigt die Versuchsbedingungen
für jeden Versuch. Tabelle II, unten, zeigt die jeweiligen Eigenschaften der bei jedem Versuch erhaltenen
gestreckten Bahnen.
<s
Versuchsbedingungen und Daten für Beispiel 1
Versuchs-Nr. 1
Anfangsbreite (mm)
Endbreite (mm)
Anfangsdicke (mm)
Enddicke (mm)
Langsamere Walze, Temp, in °C
Schnellere Walze, Temp, in 0C
Langsamere Walze, Geschw. (m/Min.)
Schnellere Walze, Geschw. (m/Min.)
Walzenspaltöffnung (mm)
Trennkraft (kp)#)
*) Das die Kraft anzeigende System für die Zweiwalzenstreckvorrichtung war für eine Maximallast von 113 000 kp bestimmt. Die
Genauigkeit des Systems liegt bei ±226 kp.
Physikalische Eigenschaften der Proben des Beispiels 1
355,6 | 355,6 | 355.6 | 355,6 |
327 | 331,8 | 335 | 335 |
0,1397 | 0,1397 | 0,1397 | 0,1397 |
0,0216 | 0,0193 | 0,0183 | 0,019558 |
59 | 59 | 59 | 59 |
57 | 57 | 57 | 57 |
0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 |
3,7 | 3,7 | 3,7 | 3,7 |
2 | 1 | 0,12 | zwischen 0,025 |
und 0,135 | |||
0 | 0 | 0 | Π3 |
Ausgangs | Versuchs-Nr. | 2 | 1 | 3 | 4 | |
material | Walzenspaltöffnung (mm) | |||||
1 | 2 | 1237 | 0,12 | 0,025-0,05 | ||
64 | ||||||
1230 | keine Ausb. | 1235 | 1226 | |||
Eigenschaften in Maschinenrichtung: | 62 | <1 | 59 | 62 | ||
Zugspannung (kp/cm2) | 118 | keine Ausb. | 85,433 | keine Ausb. | keine Aus. | |
% Längung | 752 | <1 | 0,0183 | <1 | <1 | |
Spannung der Ausbeute (kp/cm2) | 81 | 89,233 | 87,666 | 85,733 | ||
% Längung der Ausbeute | 10 | 0,0203 | 1540 | 0,0185 | 0,0188 | |
Elastizitäts-Sekantenmodul (kp/cm2) | 33,000 | 690 | ||||
Mittlere Dicke (mm) | 0.137 | 1505 | 1540 | 1510 | 1538 | |
Eigenschaften in Querrichtung: | 836 | 7 | 754 | 796 | ||
Zugspannung (kp/cm2) | 122 | 1505 | 7250 | 1510 | 1538 | |
% Längung | 816 | 5 | 0,0181 | 8 | 8 | |
Spannung der Ausbeute (kp/cm2) | 90,8 | 7400 | 0,0228- | 7180 | 6770 | |
% Längung der Ausbeute | 11 | 0,0206 | 0,0318 | 0,0181 | 0,0203 | |
Elastizitäts-Sekantenmodul (kp/cm2) | 3070 | 0,0254— | 0,0228- | 0,0228- | ||
Mittlere Dicke (mm) | 0.14 | 0,0343 | 0,0292 | 0,0252 | ||
Gesamt-Dickenschwankung (mm)*) | — | |||||
*) An den Kanten ergeben sich wegen des Aufstauens des Kantenbettes, das charakteristisch für das Zusammenziehen ist höhere
Dicken.
Die bei Versuch A hergestellte Bahn war gleichförmig klar und transparent Nach dem Strecken unter den
Versuchsbedingungen des Versuchs 4 wurde der Walzenspalt auf 0,254—0,279 mm während des Versuchs
gepffneL Bei geöffnetem Walzenspalt entwickelte sich ein geringes, aber wahrnehmbares Zusammenziehen,
und die Bahn wies Anlauflinien auf, die generell in Querrichtung verliefen. Wenigstens etwa 85—90% der
Bahn waren mit diesen Anlauflinien bedeckt Die Anlauflinien zeigten ein nicht gleichförmiges Strecken
an. Um eine klare, transparente Bahn durch die herkömmlichen Verfahren unter Ziehen der Bahn durch
einen offenen Walzenspalt zu erhalten, hätte die Polyäthylenoxidbahn des Beispiels 1 bei einem Streckverhältnis
zwischen 8 : ί und 9:1 verstreckt werden müssen.
Beispiel Π
Eine Bahn aus Polyäthylenoxid von 0,254 mm Dicke
mit einem Molekulargewicht von etwa 600 000 wurde ähnlich wie in Beispiel 1 gestreckt Die Tabelle III unten
zeigt die beim Strecken verwendeten Versuchsbedingungen. Tabelle IV unten zeigt die jeweiligen Eigenschaften
der gestreckten Bahnen wie auch repräsentative Eigenschaften einer ähnlidien Polyäthylenoxidbahn,
die auf herkömmliche Weise bei einem Streckverhältnis von 6 :1 verstreckt worden war.
Versuchsbedingungen und Daten für Beispiel 2
VerMidis-Nr. 1 |
2 | |
Anfangsbreite (mm) | 254 | 254 |
Endbreite (mm) | 250,8 | 250,8 |
Anfangsdicke (mm) | 0.254 | 0,254 |
Enddicke (mm) | 0.13 | 0,13 |
Temperatur der langsameren | 59 | 59 |
Walze (0C) | ||
Temperatur der schnelleren | 58 | 58 |
Walze (0C) | ||
Geschwindigkeit der lang | 1,8 | 1,29 |
sameren Walze (m/Min.) | ||
Geschwindigkeit der schnel | 3.33 | 3,6 |
leren Walze (m/Min.) | ||
Spaltöffnung (mm) | 0.127 | 0,0762 |
Trennkraft (kp)1) | 907 | 3402 |
*) Das die Kraft anzeigende S>stern war fiir eine maximale
l.asi von 113400 kp konstruiert. Die (ienauigkeil des
Systems liegt bei ±227 kp.
Physikalische Eigenschaften der Proben des Beispiels
Eigenschaften in Maschinenrichtung:
Zugspannung (kp/cm2) 0O Eängung
Spannung der Ausbeute (kp/cm-) % Längung der Ausbeute
Elasti/itäts-Sekantenmodul (kp/cm2)
Mittlere Dicke (mm)
Eigenschaften in Querrichtung:
Zugspannung (kp/cm2) '"<' Eängung
Spannung der Ausbeute (kp/cm2) % Längung der Ausbeute
Elastizitäts-Sckantenmodul (kp/cm2) Mittlere Dicke (mm)
Ausgang- | Beispiel 2 | 2 | Herkömm |
material | Versui'hs-Nr. | 756,4 | liches |
68 | Strecken | ||
1 | keine Ausb. | Beispiel Nr | |
103.1 | 460.9 | 1 | 1096.7 |
682 | 134 | 5303 | 64 |
91.4 | keine Ausb. | 0.0922 | keine Aus |
15 | 1 | 156.8 | 1 |
2793 | 3791 | 708 | 3705 |
0.2545 | 0.127 | 156.8 | 0.053 |
125.1 | 169.4 | 11 | 138.5 |
770 | 936 | 6545 | 862 |
105.5 | 149.7 | 0.0942 | 138.5 |
14 | 14 | 8 | |
3501 | 5160 | 5751 | |
0,2545 | 0.1328 | 0,038 | |
Hier/u 1 Bkiit | Zeichnungen | ||
Claims (7)
1. Verfahren zum Strecken einer sich bewegenden, fortlaufender. Bahn aus einem thermoplastischen
Kunststoff gegebener Anfangsdicke und Anfangsbreite in Längsrichtung der Bahn unter Verringerung
der Anfangsdicke bei minimaler Verringerung der Anfangsbreite, wobei die Bahn durch einen to
Walzenspalt zwischen zwei unter Abstand voneinander angeordneten, gegensinnig drehenden Walzen
bewegt wird, deren Abstand am Walzenspalt kleiner ist als die Anfangsdicke der Bahn, dadurch
gekennzeichnet, daß beide Walzen (12,16) unter Friktion laufen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn vor dem Eintritt in den
Walzenspalt (14) um die schneller laufende Walze (12) geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn nach dem Verlassen
des Walzenspaltes (14) um die langsamer laufende Walze (16) geführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umfangsgeschwindigkeit der schneller laufenden Walze (12) wenigstens das
l,5fache der Umfangsgeschwindigkeit der langsamer laufenden Walze (16) beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der
schneller laufenden Walze (12) wenigstens das Zweifache der Umfangsgeschwindigkeit der langsamer
laufenden Walze (16) beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d)
zwischen den Walzen (12, 16) am Walzenspalt (14) kleiner ist als die Hälfte der Anfangsdicke (u) der
Bahn.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der
Bahn beim Durchlaufen des Walzenspaltes (14) etwa (5 bis 200C) unterhalb des Erweichungspunktes des
thermoplastischen Kunststoffes liegt, aus dem die Bahn besteht.
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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