DE1479887A1

DE1479887A1 - Verfahren zum bi-axialen Orientieren einer thermoplastischen Filmbahn

Info

Publication number: DE1479887A1
Application number: DE19601479887
Authority: DE
Inventors: Koppehele Hugo Paul
Original assignee: Avisun Corp
Current assignee: Avisun Corp
Priority date: 1959-12-24
Filing date: 1960-12-21
Publication date: 1969-05-22
Also published as: US3132375A; CH367621A; NL258463A; GB969005A

Description

79 887,9- Avisun Corporation

Verfahren zum bi-axialen Orientieren einer thermoplastischen Filmbahn

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum bi- axialen Orientieren einer thermoplastischen Filmbahn . Bi-axialesOrientieren wird vorgenommen, um einen Film zu erhalten, dessen physikalische Eigenschaften, wie Zugfähigkeit,Dehnung u.dgl., in Längs - und Querrichtung im wesentlichen gl eich sind. Das Verfahren gemäß der Erfindung geht dabei von der bekannten Maßnahme aus, die Filmbahn mit verdickten Handwulsten zu versehen, an denen während des Orientierungsvorganges die dem Querrecken dienendenKräfte angreifen. Um die für das Längs-und Querrecken erforderliche Dehnungsfähigkeit zu erzielen, muß die Filmbahn vor und gegebenenfalls während des Orientierungsvorganges auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden. Es hat sich nun gezeigt, daß/Einhaltung der für das Orientieren erforderlichen Temperatur und der gleichmäßigen Verteilung der Querkräfte über die zu reckenden Bahnlänge die Orientierung in der Querrichtung unzureichend war, eine Erscheinung, die zunächst nicht geklärt werden konnte, bis die neue Erkenntnis gewonnen wjnrde, daß es die Bandwulste sind, die den Anlaß zur

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ungenügenden Querorientierung bilden. Beim Querrecken fließt gewissermaßen ein Teil des Materiales der Randwulste in die Fi^mbahn ein und verringert hierdurch die Querkraft. Die Spannung für die Querorientierung wird zu einem Teil in Verdünnungsarbeit der Handwulsten umgewandelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die unerwünschte und störende Einwirkung der Randwulsten auf den Orientierungsvorang zu beseitigen, und löst die Aufgabe dadurch, daß vor Beginn des OrientierungsVorganges die Randwulsten auf eine Temperatur erhitzt werden, die unterhalb der Filmbahntemperatur liegt. Das Prinzip der Erfindung liegt also darin,den Randwulsten und der Filmbahn von vornherein durch unterschiedliche Erwärmung unterschiedliche Dehnungsfähigkeit zu geben, d.h. die Randwulsten weniger dehnbar zu machen als die Filmbahn. Auf diese Weise wird erreicht, daß die das Querrecken bewirkende Kraft praktisch vollständig von den Randwulsten aufgenommen wird, ohne daß merkliche Materialmengen aus den Randwulsten in die FiImbahn fließen und hierdurch die Querkraft verringern können. Mit anderen Worten bedeutet das, daß die Randwulste praktisch nur längsgereckt, aber nicht quergereckt sind.

Um die Wärme auf Randwulste und Filmbahn, gut verteilen zu können, ist es zweckmäßig, die Filmbahn und die Randwulste durch getrennte Heizvorrichtungen zu erwärmen,wobei insbesondere die Wärme der Filmbahn durch Strahlung, den

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Randwulsten durch Berührung zugeführt wird.

Die getrennte Erwärmung von Randwulsten und Filmbahn gestattet eine besonders günstige Betriebsweise dadurch, daß die Temperatur der Randwulsten und die der Filmbahn auf eine konstante Differenz eingeregelt werden.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind zur Beheizung der Handwulste diese umfassende beheizte Führungsschienen vorgesehen, zwischen denen die durch Strahlung beheizte Filmbahn hindurchgeführt wird.

Um eine Beeinflussung derRandwulsten durch die der Filmbahn zugeführte Wanne zu ver-meiden , sind in einer Weiterbildung der Erfindung die Führungsschienen für die Randwulsten gegen die strahlende Wärme der Filmbahnbeheizung isoliert.

Die Führungsschienen sind zweckmäßig an durch ein strömendes Heizmittel durchströmende Kanäle angesetzt.

Zur Vermeidung von Mißverständnissen ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht schlechthin darin besteht, Randwulste und Filmbahn auf verschledenenTemperaturen zu halten, sondern daß die verschiedenen Temperaturen bereits vor Be-

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ginn des OrientierungsVorganges eingestellt werden,so daß die Filmbahn mit diesen verschiedenen Temperaturen in die Reckzone einläuft. Das ist der wesentliche Unterschied gegenüber einem bekannten Vorschlagt US-Patentschrift 2 728 9^1,Spalte 5, Zeilen 10-36). Bei diesem Verfahren läuft die Filmbahn mit gleicher Temperatur in Bahn und Randwulsten in die durch Rollen gebildete Querreckzone ein. Die Randkanten werden hierin durch Kühlrohre gekühlt,

welche die WuIsträndwärme durch Abstrahlung aufdehnen. Die Wärmeabstrahlung geht verständlicherweise nicht schlagartig vor sich,sondern erstreckt sich über die ganze Länge der Kühlzone. Die Folge davon ist, daß die Randwulsten zumindest im ersten Teil der Kühlzone unter der Wirkung der Querkräfte in die Filmbahn einfließen, die Querkraft also entsprechend verringern und einen nur mangelhaft quer-orientierten Film ergeben.Gerade Erscheinungen dieser Art werden durch das Verfahren gemäß der Erfindung vermieden. Die Filmbahn tritt in die Querreckzone in einem Zustand ein, in dem ein Fließen der Randwulsten von Anfang an praktisch ausgeschaltet ist.Das ist die Gewähr dafür, daß eine einwandfrei quergereckte Filmbahn entsteht.

Die Erfindung sei anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

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Fig.l einen Grundria der Vorrichtung gemäß der

vorliegenden Erfindung,
Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II von

Fig.3 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Vorrichtung der Fig.l,

Fig.^ einen Schnitt durch einen üblichen, mit Randwülsten versehenen polymeren Film vor der Streckung.

Der Film, der gestreckt werden soll, ist mit 11 bezeichnet; er ist von üblicher Beschaffenheit und weist eine Bahn 13 von im wesentlichen gleichmäßiger Dicke und in Längsrichtung mit Wülsten versehene Kanten 15 auf. Es sind weiter ein Paar Zuführungswalzen 17 und 19 vorgesehen,um den Film 11 einem Paar von in einem seitlichen Abstand voneinander und im wesentlichen parallel verlaufenden Schienen 21 zuzuführen,die so ausgestaltet sind, daß sie ein gleitendes Einrasten der Wulstkanten 15 des Filmes ermöglichen. Der Film 11 wird parallel zu den Laufschienen 21 I und zwischen einem Paar Führungen 23 vermittels der Abziehwalzen 25 und 27 vorwärts bewegt, welche mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben werden, die größer ist als die Drehgeschwindigkeit der Zuführungswalzen 17 und 19, um ein Strecken des Films in Längsrichtung zu bewirken.

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Die Laufschienen 21 sind durch Schraubenbolzen 29 an längsgestreckten, geschlossenen Kanälen 31 befestigt, in welchen ein durch die Leitungen 33 und 35 zugeführtes erhitztes Medium zirkulieren kann. Sowohl die Laufschienen 21 als auch die Kanäle 31 sind aus Metall oder aus einem anderen Material hergestellt, welches die Wärme von dem erhitzten Medium, das durch den Kanal 31 zirkuliert, leicht zu den Wulstkanten 15 des Films weiterzuleiten vermag. Elektrische Heizplatten 37 oder andere Vorrichtungen, wie z.B. durch Dampf erhitzte Platten u.dgl., sind auf eimer Seite oder auf beiden Seiten längs der Strecke, die der Film bei seiner Vorwärtsbewegung parallel zu den Laufschienen 21 durchläuft, verschiebbar montiert, um die Filmbahn 13 unabhängig von den Erhitzungsvorrichtungen für die Filmwülste erhitzen zu können. Um die Wulstkanten des Films vor der Hitze, die von den Hei platten ausgestrahlt wird, abzuschirmen und hierdurch die Temperatur der Filmwulstkanten besser regulieren zu können, sind die Außenwände der Kanäle 31 und erforderlichenfalls die Laufschienen 21 mit einem wärmeisolierenden Material 39 überzogen.

Wenn der erhitzte Film die Laufschienen 21 verläßt, rasten seine Wulstkanten 15 gleitend in die Führungen 23 ein, die divergierend angeordnet sind, damit sie ein allmähliches Strecken der erhitzten Filmbahn in Querrichtung und zwar in Verbindung mit der Vorwärtsbewegung in Längsrichtung bewirken. Wie dargestellt ist, können die Führun-

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gen 23 von ähnlicher Bauart sein wie die Laufschienen 21 und mit Kanälen *H versehen sein, die den weiter oben beschriebenen Kanälen Jl entsprechen, und durch welche ein Heiz- oder Kühlmittel zirkulieren kann, um die Wulstkanten des Films während der Streckstufe auf einer gleichmäßigen Temperatur zu halten. In ähnlicher Weise können auch Heißplätten oder andere Heizvorrichtungen 43, die in Pig.l durch gestrichelte Linien angedeutet sind, auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Strecke, auf welcher der Film vorwärtsbewegt wird,angeordnet werden, um die Filmbahn während des Streckprozesses auf einer gleichmäßigen Temperatur zu halten.

Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der Film 11 zwischen die Zuführungswalzen 17 und 19 geführt, worauf seine Wulstkanten 15 gleitend in die Laufschienen 21 einrasten. Man läßt ein erhitztes Medium, sei es ein Gas oder eine Flüssigkeit, durch die Kanäle 31 zirkulieren und macht die Heizplatten 37 betriebsfertig und stellt sie in der gewünschten Stellung zur Strecke, die der Film durchläuft, ein. Wenn der erhitzte Film die Laufschienen 21 verläßt, so rasten seine Wulstkanten 15 gleitend in die Führungen 23 ein und sie werden durch und zwischen den Ziehwalzen 25 und 27 vorwärtsbewegt.

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Das flüssige Medium, welches in den Kanälen 3I zirkuliert, dient dazu, die Wulstkanten 15 des Films auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur des Erweichungspunktes des polymeren Materials, aus dem der Film 11 hergestellt wurde, zu erhitzen. Die temperatur des flüssigen Mediums hängt so von Faktoren ab, wie dem

polymeren

besonderen/Material, das angewendet wird, der Geschwindigkeit, mit der der Film vorwärtsbewegt wird, der Geschwindigkeit der Wärmeleitung durch die Laufeschienen 21 u.dgl. mehr. Die Heizplatten 37 andererseits dienen dazu, die Filmbahn 13 auf eine Temperatur zu erhitzen, die höher als die Temperatur der Wulstkanten ist, so daß die Oberflächentemperatur der Heizplatten 37 je nach Art des besonderen polymeren Materials, der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Films u.dgl.mie&r schwankt. Selbstverständlich muß die Temperatur der Heizplatten 37 während des anfänglichen Durchziehens des Films durch die Apparatur so eingestellt werden, daß ein Überhitzen des Films vermieden wird.

ϊ/βηη ä·¹-⁶ Apparatur, die in Fig.l dargestellt ist, in Gang gesetzt wird, so werden die Zuführungs- und Ziehwalzen in Betrieb gesetzt, um den Film in und durch die Vorerhitzungs- und Streckzonen der Apparatur hindurchzuführen· Die Abziehwalzen 25 und 27 werden mit einer Geschwindig-

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keit angetrieben, die größer ist als die der Zuführungswalzen 17 und 19, um hierdurch sowohl die erhitzte Filmbahn als auch die Wulstkanten des Films im wesentlichen etwa um dem gleichen Grad in Längsrichtung zu strecken, wenn der Film längs der Führung 23 vorwärtsbewegt wird. Im Zusammenwirken mit diesem Vorwärtsbewegen und Strecken des Films in Längsrichtung werden die Filmwülste 15 mittels der Führungen 23 auf divergierenden Wegen fortbewegt, um hierdurch ein Strecken der Filmbahn 13 in Querrichtung zu bewirken. Wie weiter schon erwähnt wurde, wird die Filmbahn auf eine Temperatur erhitzt, die höher ist als die Temperatur der Wulstkanten des Films. Auf diese Weise spricht die Bahn auf die in Querrichtung wirkenden Streckkräfte leichter an als die Kanten. Aufgrund des Temperaturgefälles, das zwischen den Bahn- und Wtlstkanten des Films aufrechterhalten wird, wird das gesamte Strecken des films in Querrichtung auf die Filmbahn selbst beschränkt. Der gestreckte Film wird gekühlt, wenn er zwischen den Abziehwalzen 25 und 27 hindurchläuft und er wird durch geeignete, hier nicht gezeichnete Vorrichtungen gesammelt.

Im allgemeinen ist die Streckphase der beschriebenen Arbeitsweise von verhältnismäßig kurzer Dauer, gewöhn-

<o lieh kürzer als 10 Sekunden, so daß das Temperaturfiefälo

<° Ie zwischen den Filmwülsten und der Filmbahn im wesent-

^ liehen während der gesamten Streckoperation gleichmäßig o aufrechterhalten wird. Die während der Orientierung

JJJ der Polymerisat-Moleküle erzeugte Wärme kompensiert zumindest teilweise jeden Wärmeverlust. Gewünschtenfalls

kann die Streckvorrichtung in eine Kammer eingebaut werden, um ein unerwünschtes Abkühlen des Filmes zu unterbinden. In Fällen, bei denen eine ungewöhnlich lange Streckzone vorgesehen ist oder bei denen der Film mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit vorwärtsbewegt wird, kann es empfehlenswert sein, den Film während der Streckoperation zu erwärmen, zum Beispiel durch die Heizplatten *K3· Durch die Kanäle kl kann man Medien zirkulieren lassen, um den Wulstkanten des Films zwecks Ausgleich der WärmeVerluste Frischwärme zuzuführen, oder man kann abweichend hiervon Wäitme abführen, die als Folge der Reibung zwischen Filmwülsten und Führungsflächen auftreten kann.

Wegen der geregelten bi-axialen Streckung des Films und besonders wegen des Streckens der Filmbahn I3 in Querrichtung ist der entstehende gestreckte Film in seiner gesamten Breite von wesentlich gleichmäßigem Kaliber , wie in Fig.5 dargestellt wird.

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Claims

-¹¹- H79887

Patentansprüche:

Verfahren zum bi-axialen Orientieren einer mit Randwulsten versehenen, auf Erweichungstemperatur erhitzten thermoplastischen Filmbahn durch Längs- und Querrecken, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn des Reckvorganges die Randwülste auf eine Temperatur erhitzt werden, die unterhalb der Filmbahntemperatur liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß Filmbahn und Randwulste durch getrennte Heizeinrichtungen erhitzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme den Randwulsten durch Berührung, der Filmbahn durch Strahlung zugeführt wird.
^. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Randwulste und der Filmbahn auf eine konstante Temperaturdifferenz eingereg&t wird.
5. Einrichtung für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wärmezufuhr zu den Randwulsten diese umfassende Führungsschienen vorgesehen sind, zwischen denen die durch Strahlung beheizte Filmbahn hindurchläuft.

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~¹²~ U798B7
6. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die beheizten Führungsschienen für die Handwulaten gegen die strahlende Wäfeme der Filmbahnbeheizung isoliert sind.
7.Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschienen an durch ein strömendes Mittel beheizte Kanäle angesetzt sind.