CH394590A - Verfahren zur Verarbeitung thermoplastischer Folien - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Verarbeitung thermoplastischer Folien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung thermoplastischer Folien hoher Elastizität, auf deren Oberfläche eine Funktionsschicht aufgebracht ist, und die verbrauchsfertig z. B. auf eine Spule aufgewickelt werden.



   Thermoplastische Folien der genannten Art finden in den verschiedensten Bereichen Anwendung.



  Eine bevorzugte Form ihrer Anwendung ist ein Band relativ geringer Breite, das einen hier als Funktionsschicht bezeichneten Überzug aufweist und entsprechend dessen Zusammensetzung und Eigenschaften Verwendung findet als Farbband für Druckwerke, als Klebeband, als Magnetband, zu Schutzzwecken oder zu Schmuckzwecken.



   Besondere Bedeutung haben derartige Bänder, die mit einer Carbonschicht versehen sind und in Schreibwerken, insbesondere Schreibmaschinen, Verwendung finden, da sie dank ihrer Eigenschaften eine grosse Zahl von Nachteilen beseitigen, die von vorher verwendeten Textilfarbbändern bzw. den Carbonfarbbändern mit Papier als Trägermaterial eigen sind. Die Vorzüge, insbesondere gegenüber den zuletzt genannten, liegen in der grossen Dehnungsfähigkeit, die bei einer erhöhten Zugbeanspruchung ein Reissen des Bandes verhindert und auch bei starker Inanspruchnahme mit plastischer Verformung des Bandes ohne Einfluss auf die Güte des Abdruckes ist; weiterhin gewährleisten solche Bänder ein gestochen klares, auch bei starker Vergrösserung saubere Kanten aufweisendes Schriftbild und vermeiden das gefürchtete Verschmutzen der Drucktypen.

   Die äusserst geringe Dicke des Bandes ermöglicht es, auf einer Spule gegebener Grösse mehr Länge aufzuwickeln, so dass die Zeitabstände zwischen den Farbbandwechseln vergrössert sind.



   Von den zahlreichen weiteren Vorzügen derartiger Bänder seien noch genannt: Kein Verschmutzen der Hände bei der Handhabung, kein Verwischen des Abdruckes sowie die Möglichkeit, auf einfache Weise jede beliebige Druckfarbe aufbringen zu können. Das Band sowie das Verfahren zum Auftragen der Funktionsschicht sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung.



   Es ist vielmehr die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, Material der oben aufgeführten Art auf einen als Nabe dienenden Rotationskörper, insbesondere ein Band relativ geringer Breite auf eine Spule aufzuwickeln, ohne dass die gewickelte Rolle, wenn keine Flanschen sie führen, nachträglich verrutscht oder ihre Form verliert. Solche nachträglichen Verformungen entstehen häufig infolge Veränderung der Umgebungstemperatur, und zwar insbesondere durch die Kräfte, die die Funktionsschicht auf das Band ausübt, da Funktionsschicht und Band verschiedene Ausdehnungskoeffizienten aufweisen können.



  Dadurch oder durch mechanische Einwirkungen kann eine axiale Verschiebung der Bandlagen, ein Aufwerfen der Rolle in eine Schlüsselform und eine Zerstörung der einheitlichen Wicklung des Bandes auftreten.



  Auch löst sich häufig das Band vom Spulkern. Man hat diese Erscheinungen durch zahlreiche Massnahmen zu verhindern gesucht, indem man Spezialnaben   vors ah,    die federnde Elemente enthielten, gekerbte Naben oder solche verhältnismässig grossen Durchmessers. Die dadurch erreichbare Ausgleichswirkung ist jedoch grösstenteils auf den auf der Nabe   auflie-    genden innersten Teil des Bandes begrenzt, so dass die erwähnten Schwierigkeiten im äusseren Teil der Bandrolle nicht beseitigt waren.



   Die Erfindung ist im Gegensatz dazu darauf gerichtet, diese Schwierigkeiten durch eine entsprechende Behandlung des Bandes selbst zu beseitigen; das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass die aufzuwickelnde Folie eine Vorbehandlung erfährt,  indem sie mindestens 20 Stunden lang in mechanisch unbeanspruchtem Zustand einer konstanten Temperatur zwischen 30 und 600 C ausgesetzt wird, und dass sie anschliessend oder zu einer beliebigen, späteren Zeit unter einer innerhalb des Elastizitätsbereiches des Folienwerkstoffes liegenden Zugspannung bei gleichzeitiger Erwärmung verbrauchsfertig aufgewickelt wird, wobei die Zugspannung zwischen 20 und 40 kg/cm2 bei einer Temperatur von 300 C und zwischen 40 und 70 kg/cm2 bei einer Temperatur von 400 C beträgt.



   Dadurch wird erreicht, dass nach dem Aufwickelvorgang die fertige Rolle ohne die Notwendigkeit radialer Flanschscheiben absolut formbeständig und allen äusseren Einflüssen gegenüber, wie Temperaturschwankungen, mechanischen Beanspruchungen u. unempfindlich ist.



   Das erfindungsgemässe Verfahren wird in der folgenden Beschreibung erläutert und durch mehrere Beispiele veranschaulicht.



   Das erfindungsgemässe Verfahren setzt sich aus zwei voneinander getrennten Verfahrensschritten zusammen: der thermischen Vorbehandlung und dem eigentlichen Aufwickelvorgang. Die thermische Vorbehandlung dient der Entspannung des Materials und kann vorgenommen werden entweder an der Folie selbst oder aber an den bereits vorher durch Aufschneiden der Folie entstandenen einzelnen Streifen, die nach ihrer Vorbehandlung unter bestimmten Bedingungen auf eine Walze oder eine Spule aufgewikkelt werden. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass dieser zweite Verfahrensschritt unmittelbar im Anschluss an den ersten stattfindet, sondern er kann zu einer beliebigen späteren Zeit ausgeführt werden.



   Art und Stärke der Folie sowie Art und Stärke der Funktionsschicht werden entsprechend der beabsichtigten Verwendung des fertigen Bandes gewählt.



  Soll das Band z. B. als Farbband in Schreibmaschinen benutzt werden, so kann die Folie aus einem dehnbaren thermoplastischen Material, wie z. B. Zelluloseazetat, Zelluloseazetatbutyrat, Polyäthylen, Polyamid oder Polyester bestehen. Die Funktionsschicht, die beispielsweise durch Kaschieren aufgebracht worden sein kann, enthält beispielsweise als Grundsubstanz ein schwer schmelzbares polykristallines Wachs oder ein harzartiges Material. Der Werkstoff der Folie, die sowohl als Träger für den daran haftenden Überzug als auch zur Verstärkung des Bandes selbst dient, hat vorzugsweise die folgenden Kennwerte: Elastizitätsmodul   3,0 X 10 kg/cm2,    Längsdehnungsfaktor von mindestens 10%, linearer thermischer Dehnungs-Koeffizient maximal   7 X 10-5/     C sowie eine Dicke von maximal 0,05 mm.

   Die gewählte untere Grenze der Stärke des Films ist im wesentlichen abhängig von der voraussichtlichen Beanspruchung des Bandes. Je geringer die zulässige Mindeststärke gewählt werden kann, um so grösser ist selbstverständlich die auf eine Spule vorgegebenen Aussendurchmessers aufwickelbare Bandlänge.



   Die aufkaschierte Funktionsschicht hat vorzugsweise eine Dicke von nicht unter   0,0012mm und    nicht über   0,05    mm. Die praktische Anwendung des Bandes erfolgt beispielsweise in einer Bandbreite von 8 mm und einer Länge von 270 m für eine Spule.



  Beim Durchlaufen der Maschine, in der das Band verwendet wird, wickelt man im allgemeinen den verwendeten Anteil wiederum in Rollenform auf.



   Die Vorbehandlung gemäss dem erfindungsgemä  ssen    Verfahren, die zur Entspannung des Materials dient, erstreckt sich über einen Zeitraum von mindestens 20 Stunden bei einer Temperatur von mindestens 300 C und höchstens 600 C; dabei ist die erforderliche Vorbehandlungsdauer um so kürzer, je höher die gewählte Temperatur ist, unter der die Folie gehalten wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Zeitraum von 20 Stunden nicht unterschritten werden darf, wenn die gewünschte Wirkung zuverlässig erzielt werden soll. Bei Temperaturen unterhalb 600 C ist demnach eine längere Behandlungszeit erforderlich, jedoch wird, wie Versuche ergeben haben, keine zusätzliche Wirkung erzielt, wenn bei einer Vorbehandlungstemperatur von 300 C die Zeit über mohr als 170 Stunden ausgedehnt wird.



   Diese Vorbehandlung gemäss der Erfindung kann in einem beliebigen Raum oder auch in einem Ofen bekannter Bauart ausgeführt werden, in dem eine von mechanischen Beanspruchungen freie Lagerung und eine Konstanthaltung der gewählten Temperatur sichergestellt ist. Nach Beendigung dieser Vorbehandlung kann das so entspannte Band entweder sofort dem nachstehend beschriebenen weiteren Verfahrensschritt unterworfen oder zwecks späterer Verarbeitung beliebig lange gelagert werden. Im zweiten Verfahrensabschritt wird das Material auf einen Rotationskörper aufgewickelt, wobei, wenn nicht schon vor der Vorbehandlung das Trennen in einzelne Bänder ausgeführt wurde, gleichzeitig das Aufschneiden in die Bandform durchgeführt werden kann.

   Das Aufwickeln kann in jedem beliebigen Wickelgerät erfolgen, bei dem das Band während des Wickelvorgangs unter einer vorgeschriebenen, kontrollierten Spannung und einer bestimmten konstanten Temperatur gehalten werden kann. Wird die entspannte Folie erst während des Wickelvorgangs zu einzelnen Bändern aufgeschnitten, ist es möglich, gleichzeitig eine grössere Anzahl von Bandrollen herzustellen. Um die erfindungsgemäss erzielbare Formbeständigkeit nach dem Wickelvorgang zu gewährleisten, ist es notwendig, das Band während des Aufwickelns nicht nur unter einer bestimmten Spannung zu halten, sondern auch einer erhöhten Temperatur auszusetzen. Die Vorrichtung zum Beheizen des Bandes braucht lediglich so bemessen zu sein, dass sie während des etwa 3 Minuten dauernden Aufwickelvorgangs eines Bandes von etwa 270 m Länge dieses auf der vorgeschriebenen Temperatur hält.

   Werden die in den folgenden Beispielen für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens angegebenen Werte eingehalten, so ist eine formhaltige Stabilität der Bandrolle, die gemäss dem Ver  fahren hergestellt wurde, bei Dehnung, Kontraktion und ähnlichen Erscheinungen, die später auftreten, gewährleistet, auch wenn das Band Temperaturen im Bereich zwischen 10 und 600 C ausgesetzt wird.



   Beispiel 1
Ein Band besteht aus einer Folie von Zelluloseazetatbutyrat in einer Stärke von   0,022 mm;    die Funktionsschicht besteht aus einem Petrolwachs Grundmaterial in einer Stärke von 0,004 mm, in dem Farbstoff zum Drucken, beispielsweise in einer Schreibmaschine, dispergiert ist. Die Vorbehandlung dieses Bandes erfolgt bei einer Temperatur von 400 C 24 Stunden lang. Das entspannte Material wird anschliessend auf kleine Rollen aufgeteilt und unter einem Zug von 60 g/cm Bandbreite, entsprechend einem Zug von 48 g bei 8 mm Bandbreite, und bei einer Verarbeitungstemperatur von 300 C aufgewikkelt. Die Nabe, auf die das Band aufgewickelt wird, hat einen Durchmesser von 38 mm und ist für einen Aussendurchmesser der Rolle von 100 mm vorgesehen.



   Beispiel   1a   
Das in Beispiel 1 beschriebene Bandmaterial wird bei einer Temperatur von 300 C 48 Stunden lang vorbehandelt und sodann unter einem Zug von 40 g/ cm Bandbreite bei einer Verarbeitungstemperatur von   30    aufgewickelt. Das Ergebnis entspricht etwa dem des in Beispiel 1 beschriebenen.



   Beispiel 2
Das Band besteht aus 0,02 mm dickem Polyäthylen mit einem spezifischen Gewicht von 0,95 und ist mit einer aus Pflanzenwachsgrundmaterial bestehenden Funktionsschicht versehen, in die ein Farbstoff für Druckzwecke, beispielsweise in einer Schreibmaschine, dispergiert ist; die aufgetragene Schicht hat eine Stärke von 0,005 mm. Die Vorbehandlung dauert 36 Stunden und wird bei einer Temperatur von 400 C ausgeführt. Das Aufwickeln des entspannten Bandes erfolgt unter einem Zug von 120 g/cm Bandbreite und einer Verarbeitungstemperatur von 400 C. Die Formbeständigkeit der so hergestellten Rolle entspricht dem Ergebnis der in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Verfahrensweisen.



      Beispiel   
Der gleiche Werkstoff wie in Beispiel 2 wird bei einer Temperatur von 400 C 56 Stunden lang vorbehandelt und anschliessend unter einem Zug von 60 g/ cm Bandbreite und bei einer Verarbeitungstemperatur von 350 C aufgewickelt.   Masshaltigkeit    und Formbeständigkeit entsprechen wiederum den Werten der in den vorhergehenden Beispielen genannten Rollen.



   Beispiel 3
Das Bandmaterial besteht aus Polyäthylen von 0,023 mm Stärke mit einem spezifischen Gewicht von   0,96;    die Basis für die Funktionsschicht bildet wiederum ein Pflanzenwachsgrundmaterial, in das ein Farbstoff zum Abdruck in einer Schreibmaschine dispergiert ist; die Stärke dieser Funktionsschicht beträgt   0,005 mm.    Die Vorbehandlung dauert   45    Stunden und erfolgt bei einer Temperatur von 400 C. Im zweiten Verfahrensschritt wird das Band unter einem Zug von 160 g/cm Bandbreite bei einer Temperatur von 400 C aufgewickelt. Das qualitative Ergebnis ist wiederum nahezu identisch mit den in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Ausführungen des Verfahrens.



   Beispiel 3a
Das gleiche Material wie in Beispiel 3 wird 60 Stunden lang bei einer Temperatur von 400 C vorbehandelt und anschliessend unter einem Zug von 80 g/cm Bandbreite und bei einer Temperatur von 400 C zu Rollen aufgewickelt.



   Durch die Beispiele wurde auch gezeigt, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter Anwendung unterschiedlicher Temperaturwerte, Vorbehandlungszeiten und Spannungswerte, die gemäss der Erfindung in einer gegenseitigen Wechselwirkung stehen, gleiche Ergebnisse hinsichtlich der Formbeständigkeit der aufgewickelten Rolle erzielbar sind; die nach dem erfindungsgemässen Verfahren gewickelten Rollen zeigen eine absolut zuverlässige Formbeständigkeit gegen Beanspruchungen mechanischer Art und gegen   Tem-    peraturschwankungen, die in dem Bereich zwischen   +    10 und   +    600 C liegen.

   Die angegebenen Werte für die Zugbeanspruchung des Bandes beim Aufwikkeln auf die Nabe sind so gewählt, dass die Dehnungsfähigkeit des Bandes im elastischen Bereich nicht vollständig ausgenützt ist, sondern nur zu einem Teil, so dass auch nach dem Aufwickeln des Bandes dieses noch eine nennenswerte Elastizität aufweist.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Verarbeitung thermoplastischer Folien hoher Elastizität, auf deren Oberfläche eine Funktionsschicht aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Vorbehandlung erfährt, indem sie mindestens 20 Stunden lang in mechanisch unbeanspruchtem Zustand einer konstanten Temperatur zwischen 30 und 600 C ausgesetzt wird, und dass sie anschliessend oder zu einer beliebigen, späteren Zeit unter einer innerhalb des Elastizitätsbereiches des Folienwerkstoffes liegenden Zugspannung bei gleichzeitiger Erwärmung verbrauchsfertig aufgewickelt wird, wobei die Zugspannung zwischen 20 und 40 kg/cm2 bei einer Temperatur von 300 C und zwischen 40 und 70 kg/cm2 bei einer Temperatur von 400 C beträgt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach dem Patentanspruch, gekennzeichnet durch die gegenseitige Abhängigkeit von Vorbehandlungsdauer - und -temperatur, derart, dass bei 600 C konstanter Temperatur 20 Stunden ausreichend sind und bei der Mindesttemperatur von 300 bis zu 170 Stunden erforderlich sind.

   2. Verfahren nach dem Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus Zellulose azetat, Zelluloseazetatbutyrat, Polyäthylen, Polyamid oder Polyester besteht und dass die Funktionsschicht als Grundsubstanz schwer schmelzbares polykristallines Wachs oder harzartige Stoffe enthält.

   3. Verfahren nach dem Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie vor der Vorbehandlung oder nach derselben während des Aufwickelns kontinuierlich in Streifen geschnitten wird, so dass eine Bandrolle entsteht.