DE60015903T2

DE60015903T2 - Gestreckte Folie mit heissgesiegelten Rändern

Info

Publication number: DE60015903T2
Application number: DE60015903T
Authority: DE
Inventors: Deepak H. Naperville Mehta; John P. South Barrington Wojcik; Eldridge Round Lake Beach Presnell; Donald L. Wildwood Van Erden
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: EP1095759B1; BR0004847A; US6592699B1; PT1095759E; AR025421A1; CA2319302A1; EP1095759A2; ES2231093T3; EP1095759A3; ATE282518T1; CA2319302C; DK1095759T3; DE60015903D1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung ist auf eine stark gestreckte Folie mit heiß gesiegelten Kanten und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung der Folie gerichtet. Die Folie hat starke dauerhaft heiß gesiegelte Kanten, die nahezu unsichtbar sind. Die Dicke und Integrität der heiß gesiegelten Kanten werden durch das Verfahren dieser Erfindung gesteuert und verbessern dadurch das Aussehen der aufgewickelten Rolle.
Hintergrund der Erfindung
Verschiedene Kaltverfahren zur Herstellung einer Folie mit verstärkten Kanten sind im Stand der Technik bekannt. Solche verstärkten Folien haben gute Reißeigenschaften, um einem Zerreißen an den Kanten zu widerstehen. Diese Folien werden insbesondere zum Sichern und Verpacken von Waren beim Transport verwendet.
Verwandter Stand der Technik liefert ein Kaltverfahren zur Schaffung einer Längsverstärkung eines Folienstreifens, wie z.B. im US-Patent 4 905 451 von Jaconelli et al. Jaconelli et al. offenbart Läufer, die so positioniert sind, dass sie Bereiche eines Streifens so falten, dass sie einander überlappen, um einen Verstärkungsbereich zu bilden.
Salzsauler et al, das US-Patent Nr. 5 531 393, offenbart ein Kaltverfahren zur Herstellung einer Stretchfolie mit gefalteten Kanten, das einstellbare Faltfingermittel aufweist, die bewirken, dass Kanten einer Folie vor dem Strecken und Prägen der Folie gefaltet werden.
Scherer, das US-Patent Nr. 5 565 222, offenbart ein Kaltverfahren zur Herstellung einer Stretchfolie mit flachen Säumen mit doppelter Dicke an gegenüberliegenden Rändern der Folie.
Die JP-A-50053464 offenbart ein Verfahren zum kontinuierlichen Strecken einer Polyesterfolie, wobei beide Kanten der Folie während der abschließenden Streckung gefaltet werden, um das Reißen zu verringern.
Folien des Standes der Technik und die Verfahren zur Herstellung von Folien mit Kanten haben gewisse Nachteile. Ein Nachteil ist, dass die Kanten durch ein Kaltverfahren hergestellt werden, wobei die Folien gefaltet werden, um Kanten zu bilden. Die Kanten sind leicht während der Anwendung und/oder dem Gebrauch trennbar.
Ein anderer Nachteil ist, dass die Dicke der Kanten, die während Kaltverfahren gebildet werden, mindestens zweimal so dick ist, wie der Mittelteil der Folie. Die gefalteten Kanten müssen auch ziemlich breit sein, um ein Auffalten zu verhindern. Als Folge dessen sind Folien mit solchen Kanten schwer auf einen Kern zu Lagerung aufzuwickeln. Ungleichmäßig aufgewickelte Rollen haben ein schlechtes Aussehen und verursachen eine übermäßige Kerndruckbeanspruchung, die zu einem Bruch des Kerns führt.
Ein Verfahren und eine Folie, die durch solch ein Verfahren hergestellt ist, wird benötigt, um die den verstärkten Folien des Stand der Technik und den Kaltverfahren zur Herstellung solcher Folien zugeordneten Probleme zu überwinden.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Erfindung ist auf eine stark gestreckte Folie gemäß Anspruch 16 gerichtet, die dauerhaft heiß gesiegelte Kanten aufweist, die nahezu unsichtbar sind. Die heiß gesiegelten Kanten haben eine Breite von ungefähr 0,10 Inch bis ungefähr 1,0 Inch. Die heiß gesiegelten Kanten trennen sich nicht und verhindern ein Reißen der Folie.
Die Folienkanten können einmal umgefaltet sein (um eine zweilagige gefaltete Kante zu bilden) oder mehr als einmal (um gefaltete Kanten zu bilden, die drei oder mehr Lagen aufweisen). Um die Kanten zu bilden, wird eine Folie einer Faltvorrichtung zugeführt, bevor sie mit Hilfe von Hitze gestreckt wird. Jedes Faltverfahren, das beide Folienkanten faltet, ist geeignet. Bei einem Verfahren bewegt sich die Folie über eine erste Faltwalze mit einer Länge, die geringer ist als die Anfangsbreite der Folie. Wenn sich die Folie über die erste Faltwalze bewegt, ragen Kantenteile über die entgegengesetzten Enden der ersten Faltwalze nach außen heraus. Eine zweite Faltwalze ist relativ zur ersten Faltwalze positioniert, um die Folie unter einem Winkel mit Bezug auf den Anfangsweg der Folie auszurichten, wobei die Folie unter Spannung gehalten wird. Als Ergebnis der Spannung werden die Kantenteile um spitze Winkel über entgegengesetzte Enden der ersten Faltwalze nach unten gefaltet.
Ein Paar von Faltelementen ist zwischen der ersten Faltwalze und der zweiten Faltwalze angeordnet. Wenn die Folie sich über die Faltelemente bewegt, werden die Kantenteile gefaltet, bis die Kantenteile mit einer Bodenfläche der Folie in Kontakt sind, um gefaltete Kanten zu bilden. Dieses Verfahren kann wiederholt werden, wenn gefaltete Kanten mit mehrfachen (mehr als zwei) Folienlagen erwünscht sind.
Sobald die gefalteten Kanten gebildet sind, wird die Folie einer Hochgeschwindigkeitsheiz- und Streckvorrichtung zugeführt, die einen Spannmechanismus aufweist, der eine erste erhitzte Walze und eine zweite erhitzte Walze aufweist. Die gefaltete Folie verläuft beim Kontaktieren der ersten erhitzten Walze durch einen Spalt. Der Spaltdruck kombiniert mit der durch die ersten und zweiten Walzen verliehenen Hitze verursacht ein thermisches Schweißen der gefalteten Kanten, das zu dauerhaften heiß gesiegelten Falten führt. Die Stärke der Heißsiegelung wird während des Heißstreckverfahrens aufrechterhalten und in einem gewissen Ausmaß verstärkt. Da die Folie vor dem Heißstrecken gefaltet wird, führt das Heißstreckverfahren eine doppelte Funktion des Streckens der Folie und des Heißsiegelns der gefalteten Kanten aus. Die resultierende gestreckte Folie hat dauerhaft heiß gesiegelte Kanten, die sich nicht trennen und die ein Reißen der Folienkanten während nachfolgender Verarbeitung und Verwendung verhindern.
Unter Berücksichtigung des Vorstehenden ist es ein Merkmal und Vorteil dieser Erfindung, eine stark gestreckte Folie zu schaffen, die dauerhaft heiß gesiegelte Kanten aufweist, die einem Reißen und Trennen widerstehen. Die heiß gesiegelten Kanten sind nahezu unsichtbar. Die gesteuerte einheitliche Dicke der gefalteten Kanten minimiert die Kerndruckbeanspruchung und verbessert das Aussehen der aufgewickelten Rolle.
Es ist ein anderes Merkmal und Vorteil dieser Erfindung, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 und ein Hochgeschwindigkeitsverfahren gemäß Anspruch 1 zur Bildung von Kanten an einer Folie, Heißsiegeln der Kanten und Strecken der verstärkten Folie um ungefähr 100–450% ihrer anfänglichen vorgestreckten Länge auf eine Endlänge, die ungefähr 200–550% der Anfangslänge beträgt, zu schaffen.
Es ist ein anderes Merkmal und Vorteil dieser Erfindung, eine Vorrichtung und ein Hochgeschwindigkeitsverfahren zum Erhitzen und Strecken einer verstärkten Folie zu schaffen, die gefaltete Kanten aufweist und bei dem die verstärkte Folie von einem Spannmechanismus mit einer Geschwindigkeit von bis zu ungefähr 2500 fpm (Fuß pro Minute) zugeführt wird.
Die vorstehenden und andere Merkmale und Vorteil dieser Erfindung werden ferner offensichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gelesen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Seitenansicht der Hochgeschwindigkeitsstreckvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Faltvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht der verstärkten Folie, die durch die Vorrichtung der Erfindung hergestellt wird.
Detaillierte Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen Mit Bezug auf 1 und 2 sind eine Vorrichtung 5, eine Faltvorrichtung 30 und ein Hochgeschwindigkeitsverfahren zum Erhitzen und Strecken einer Folie 40, während die gefalteten Kanten heiß gesiegelt werden, offenbart.
Die Vorrichtung 5 weist einen Rahmen 10 auf. Die Faltvorrichtung 30 (2) versorgt die Vorrichtung 5 (1) mit streckbarer verstärkter Folie 40 mit irgendeiner bekannten Zusammensetzung. Solche Folien bestehen zum Beispiel oft aus Polyethylen, Polyvinylchlorid, Ethylenvinylacetat, Ethylenmethylacetat und Ethylencopolymeren mit höheren Alphaolefinen.
Mit Bezug auf 2 kann eine Faltvorrichtung 30, wie im US-Patent Nr. 5 565 222 von Scherer offenbart, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird, eine verstärkte Folie 40 der Hochgeschwindigkeitsstreckvorrichtung 5 zuführen. Die Faltvorrichtung 30 kann eine Folie 40 von einer Zufuhrrolle 11 oder in-line von einer Extrudiervorrichtung (nicht dargestellt) zuführen. Wie in 1 und 2 dargestellt, enthält die Vorrichtung 30 eine erste Faltwalze 31, die drehbar am Einlassteil 6 des Rahmens 10 montiert ist. Die erste Faltwalze 31 hat eine Länge, die geringer ist als eine Anfangsbreite der Folie 40. Wenn die Folie 40 sich über die erste Faltwalze 31 bewegt, ragen Kantenteile 42 über die entgegen gesetzten Enden 33 und 34 der ersten Faltwalze 31 hinaus.
Die zweite Faltwalze 35 ist drehbar am Rahmen 10 montiert und relativ zur ersten Faltwalze 31 angeordnet, um die Folie 40 unter einem Winkel mit Bezug auf den Anfangsweg der Folie 40 auszurichten, während die Folie 40 unter Spannung gehalten wird. Als Ergebnis der Spannung werden die Kantenteile 42 um spitze Winkel über entgegengesetzte Enden 33 und 34 der ersten Faltwalze 31 nach unten gefaltet, um den Faltvorgang zu beginnen.
Faltelemente 36 und 37 werden zwischen der ersten Faltwalze 31 und der zweiten Faltwalze 35 positioniert und am Rahmen 10 montiert. Wenn sich die Folie 40 über die Faltelemente 36 und 37 vorwärts bewegt, werden die Kantenteile 42 gefaltet, bis die Kantenteile 42 mit einer Bodenfläche 44 der Folie 40 in Kontakt sind, um Kanten 43 zu bilden, wie in 3 dargestellt. Vor dem Strecken haben die geformten Kanten 43 eine Breite von ungefähr 0,25 cm (0,10 Inch) bis ungefähr 2,5 cm (1,0 Inch), vorzugsweise ungefähr 0,64 cm (0,25 Inch) bis ungefähr 1,3 cm (0,50 Inch). Das unter Spannung Halten der Folie 40 stellt sicher, dass die Folie 40 und die Kanten 43 in einer im wesentlichen flachen Position bleiben.
Sobald die Kanten 43 gebildet sind, wird die Folie 40 auf einer Rolle gelagert oder einer Vorrichtung 5 (1) zugeführt, wo die Folie 40 erhitzt wird und die gefalteten Kanten 43 heiß gesiegelt und gestreckt werden. Ein Spannmechanismus 14 ist mit dem Rahmen 10 verbunden und enthält eine erste erhitzte Walze 15 und eine zweite erhitzte Walze 16, die funktionsmäßig mit dem Rahmen 10 verbunden sind. Die erste erhitzte Walze 15 und die zweite erhitzte Walze 16 sind drehbar am Rahmen 10 montiert und werden vorzugsweise durch unabhängige Motoren mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben oder alternativ durch separate Getriebeanordnungen verschiedener Größen, die durch einen gemeinsamen Motor angetrieben werden. Die zweite erhitzte Walze 16 dreht sich mit einer größeren Geschwindigkeit als die Geschwindigkeit, mit der sich die erste erhitzte Walze 15 während des Betriebs der Vorrichtung 5 dreht.
Die erste erhitze Walze 15 und die zweite erhitzte Walze 16 sind vorzugsweise aus Chromstahl hergestellt, können aber aus poliertem Aluminium oder anderen Metallen mit einer glatten Oberfläche hergestellt sein. Die Walzen 15 und 16 können je einen äußeren Durchmesser (OD) von mindestens 0,3 m (12 Inch), vorzugsweise mindestens 0,46 m (18 Inch) aufweisen. Die Breite der ersten erhitzten Walze 15 und der zweiten erhitzten Walze 16 hängt von der gewünschten Breite der herzustellenden Folie ab. Bei einer Ausführungsform haben die Walzen 15 und 16 je eine Breite von ungefähr 1,6 m (64 Inch). Der große äußere Durchmesser und die Glätte der erhitzten Walzen 15 und 16 erlauben einen maximalen Kontakt mit der Folie 40 und ein Heißsiegeln ihrer Kanten. Die Walzen 15 und 16 sind auch sehr dicht zueinander angeordnet und können zum Beispiel einen Spalt von ungefähr 2,5 × 10^–4m (0,01 Inch) zwischen ihren nächstliegenden Punkten aufweisen. Durch das dichte Anordnen der Walzen 15 und 16 zueinander wird der Zugabstand „d^" minimiert. Mit Bezug auf 1 betrifft der Zugabstand „d" die Länge der Folie 40 zwischen den Walzen 15 und 16, die keine der Walzen zu irgendeinem gegebenen Augenblick berührt. Der Zugabstand „d" sollte ungefähr 0,64 – 2,5 cm (0,25 – 1,0 Inch), vorzugsweise ungefähr 1,3 – 1,9 cm (0,50 – 0,75 Inch) betragen.
Die Kombination von hohem Oberflächenkontakt und kurzem Zugabstand minimiert das Einziehen. Einziehen ist eine Verringerung der Folienbreite, wenn die Folie gestreckt wird und ist ein Ergebnis eines schlechten Kontakts zwischen der Folie und den Streckelementen, zu vielen Streckelementen, und/oder langen Abständen zwischen aufeinander folgenden Streckelementen. Das Einziehen von Folien, die durch das erfinderische Verfahren hergestellt werden, beträgt weniger als 15%, vorzugsweise ungefähr 10% oder weniger bei 0,3 m (12 Inch) breiten Folien.
Um die Oberflächenglätte zu erreichen, können die erste erhitzte Walze 15 und die zweite erhitzte Walze 16 Spiegeloberflächen 25 bzw. 26 aufweisen. Die äußeren Spiegeloberflächen 25 und 2b können eine Oberflächenendbearbeitungsvariation aufweisen, die von einem tiefsten Punkt zu einem höchsten Punkt von ungefähr 0 Mikrometer bis ungefähr 10 Mikrometer, vorzugsweise von ungefähr 0 Mikrometer bis ungefähr 5 Mikrometer variiert. Die glatte Oberflächenendbearbeitung und die von den erhitzten Walzen 15 und 16 auf die Folie 40 übertragene Wärme erlauben eine größere Haftung der Folie 40 auf den erhitzten Walzen 15 und 16 und verbessern auch die Klarheit der Folie 40. Deshalb kann die Folie 40 durch den Spannmechanismus 14 ohne Gleiten der Folie zugeführt werden, was zu hohen Streckverhältnissen führt. Ferner minimiert die Wärme die Folienbreitenfluktuation aufgrund des höheren Reibungskoeffizienten, der Abwesenheit von Luft und der Haftung zwischen der Folie 40 und den äußeren Spiegeloberflächen 25 und 26.
Ein erster Streckspalt 13 ist drehbar mit dem Rahmen 10 verbunden und funktionsmäßig mit der Zufuhrrolle 11 verbunden. Der erste Streckspalt 13 besteht vorzugsweise aus Gummi und hat einen äußeren Durchmesser von weniger als ungefähr 0,25 m (10 Inch), geeigneterweise ungefähr 0,15 m (6 Inch). Der erste Streckspalt 13 übt einen Druck, vorzugsweise ungefähr 36–180 kg/m (2–10 Pound pro linearem Inch(pli)), geeigneterweise ungefähr 89 kg/m (5 pli) gegen die äußere Spiegeloberfläche 25 der ersten erhitzten Walze 15 aus. Der erste Streckspalt 13 initiiert das Heißsiegeln der gefalteten Kanten 43. Die Folie 40 kann durch den ersten Streckspalt 13 ohne Gleiten zugeführt werden und verhindert so eine Bildung von Falten und/oder Löchern in der Folie 40.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung sind ein zweiter Streckspalt 17 und ein dritter Streckspalt 18 drehbar mit dem Rahmen 10 verbunden. Der zweite Streckspalt 17 und der dritte Streckspalt 18 bestehen vorzugsweise aus Gummi und haben einen äußeren Durchmesser von weniger als ungefähr 8 Inch, geeigneterweise ungefähr 0,1 m (4 Inch). Der zweite Streckspalt 17 übt gegen die äußere Spiegeloberfläche 25 der ersten erhitzten Walze 15 einen Druck von vorzugsweise ungefähr 36–180 kg/m (2–10 Pound pro linearem Inch („pli")), geeigneterweise ungefähr 89 kg/m (5 pli) aus, und der dritte Streckspalt 18 übt einen ähnlichen Druck gegen die äußere Spiegeloberfläche 26 der zweiten erhitzten Walze 16 aus. Der zweite Streckspalt 17 und der dritte Streckspalt 18 drücken die Folie 40 gegen die jeweiligen erhitzten Walzen 15 und 16, wenn die Folie 40 zwischen den Walzen 15 und 16 gestreckt wird, und minimieren so ein Gleiten und verstärken ferner das Heißsiegeln der gefalteten Kanten 43.
Beim Verlassen der erhitzten Walze 16 verläuft die Folie 40 zwischen der erhitzten Walze 16 und der Walze 19, die sich mit der gleichen tangentialen Geschwindigkeit bewegt wie die Walze 16. Ein kleiner Druck von ungefähr 36–180 kg/m (2–10 pli) wird zwischen den Walzen angelegt. Eine Führungswalze 20, eine Anlegerolle 21 und ein Kern 22 sind am Rahmen 10 stromabwärts von den Walzen 16 und 19 montiert. Die Anlegerolle 21 und der Kern 22 drehen sich mit einer langsameren tangentialen Geschwindigkeit als die Walzen 16 und 19 und ermöglichen so der Folie 40, sich nach dem Verlassen der Walze 19 zu entspannen oder zu schrumpfen. Das Entspannungsniveau ist geringer als 15% der Menge der Streckung, vorzugsweise ungefähr 5% oder weniger. Eine ein Fuß lange Folienprobe kann zum Beispiel um 1,2 m (vier Fuß) auf eine Länge von 1,5 m (fünf Fuß) gestreckt werden und dann um 10% von 1,2 m (vier Fuß) entspannt (schrumpfen gelassen) werden, um eine Endlänge von 1,4 m (4,6 Fuß) zu ergeben. Die entspannte Folie wird aufgewickelt und auf dem Kern 22 gelagert, der periodisch voll wird und ersetzt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wird eine gegossene Folie mit einer Dicke von ungefähr 23 Mikrometer, die mindestens drei Lagen aufweist, mit einer ersten äußeren Lage, einer zweiten äußeren Lage und einer Kernlage erhitzt und gestreckt. Die erste äußere Lage weist ein Polyethylen mit sehr geringer Dichte auf (im folgenden VLDPE), das Copolymere von Ethylen mit einem Alphaolefin, erhältlich von Dow Chemical als Dow SC 4105 aufweist. Die erste äußere Schicht hat eine Dicke von ungefähr 2,8 Mikrometer. Das VLDPE- Polymer hat eine Dichte von ungefähr 0,910 bis ungefähr 0,911 g/cm³ und einen Schmelzindex (MI) von 3,3 dg/min.
Die zweite äußere Schicht und die Kernschicht weisen ein lineares Polyethylen mit geringer Dichte (LLDPE) auf, das ein Copolymer aus Ethylen und Okten ist, erhältlich von Dow Chemical als Dow 2288. Die zweite äußere Schicht hat eine Dicke von ungefähr 1,8 Mikrometer. Die Kernschicht hat eine Dicke von ungefähr 18,4 Mikrometer. Das LLDPE-Polymer in diesen Schichten hat eine Dichte von ungefähr 0,917 g/cm³.
Bei einer anderen Ausführungsform wird eine geblasene Folie mit einer Dicke von ungefähr 20 Mikrometer, die drei Schichten mit einer ersten äußeren Schicht, einer zweiten äußeren Schicht und einer Kernschicht einschließt, erhitzt und gestreckt. Die erste äußere Schicht, die eine Dicke von ungefähr 1,6 Mikrometer aufweist, enthält ein VLDPE-Plastomer, das ein metallorganisch katalysiertes Copolmyer von Ethylen mit einem Alphaolefin, vorzugsweise 1-Okten sein kann, was dazu führt, dass die erste äußere Schicht eine Dichte von ungefähr 0,870 g/cm³ und einen Schmelzindex von 1–0 dg/min aufweist. Ein Polymer mit diesen Eigenschaften wird von Dow Chemical Company als Dow EG8100 verkauft. VLDPE-Plastomere haben geringere Dichten und sind eine unterschiedliche Materialklasse als lineare Polyethylene mit geringer Dichte (LLDPE). Diese Plastomere sind in der Lage, in biaxial ausgerichteten Folien verwendet zu werden, die überlegene Eigenschaften aufweisen im Vergleich zu Folien mit LLDPEs, einschließlich höherer Zugfestigkeit und größerer Durchstoßfestigkeit.
Die Kernschicht kann aus einem LLDPE-Copolymer von Ethylen mit Hexen oder Okten hergestellt sein mit einem Schmelzindex von 1,0 und einer Dichte von 0,917–0,920 g/cm³. Geeignete Polymere schließen Exxon LL3001 von Exxon Chemical Company und Dowlex 2045 von Dow Chemical Company ein. Die Kernschicht hat eine Dicke von ungefähr 16,4 Mikrometer.
Die zweite äußere Schicht enthält ein Okten-LLDPE mit einer Dichte von ungefähr 0,925 g/cm³ und einem Schmelzindex von 1,9 dg/min. Ein solches Polymer ist von Dow Chemical als Dow LD535I erhältlich. Die zweite äußere Schicht hat eine Dicke von ungefähr 2,0 Mikrometer.
Die Erfindung ist nicht auf diese besonderen Streckfolienpolymere, Foliendicken oder Folienkonstruktionen beschränkt. Andere Streckfolien aus einer oder mehreren Schichtenkombinationen und Polymeren können auch bei dieser Erfindung verarbeitet werden, einschließlich solcher Materialien wie z.B. Ethylenvinylacetat (EVA), verzweigtes Polyethylen mit geringer Dichte (LDPE), Polypropylen, Ethylenmethylacrylat (EMA), andere VLDPEs und LLDPEs, bestimmte metallorganisch katalysierte Olefinpolymere und Copolymere und Terpolymere davon.
Das Verfahren der Erfindung kann mit Bezug auf die Vorrichtung beschrieben werden. Wieder mit Bezug auf die 1 und 2 bewegt sich bei einem Hochgeschwindigkeitsverfahren zum Erhitzen und Strecken einer verstärkten Folie 40 mit Kanten 43 die Folie 40 über eine erste Führungswalze 12 und wird zwischen einen ersten Streckspalt 13 und eine erste erhitzte Walze 15 zugeführt. Der erste Streckspalt 13 legt einen Druck gegen die äußere Spiegeloberfläche 25 der ersten erhitzten Walze 15 an, wie oben erklärt. Die Folie 40 gelangt mit der äußeren Spiegeloberfläche 25 der ersten erhitzten Walze 15 in Eingriff, frei von Falten, Löchern und/oder Lufttaschen als ein Ergebnis des durch den ersten Streckspalt 13 angelegten Druckes und die Glätte der äußeren Spiegeloberfläche 25.
Die erste erhitzte Walze 15 und die zweite erhitzte Walze 16 werden auf eine geeignete Temperatur abhängig von der Folienzusammensetzung erhitzt. Diese Temperatur kann von ungefähr 38–180°C (100–350°F), geeigneterweise ungefähr 66–120°C (150–250°F) reichen. Bei den bevorzugten oben beschriebenen Folienausführungsformen liegt eine bevorzugte Temperatur bei ungefähr 93°C (200°F) bis ungefähr 104°C (220°F). Das Erhitzen der Walzen 15 und 16 wird durch einem Fachmann bekannte Verfahren ausgeführt, einschließlich innerem Dampf, Wasser, Öl und Elektrizität. Die erste erhitzte Walze 15 wird vorzugsweise auf eine Temperatur von ungefähr 104°C (220°F) erhitzt. Wenn sich die erste erhitzte Walze 15 dreht, wird die Folie 40 auf ungefähr 71°C (160°F) erhitzt, wenn die Folie um die äußere Spiegelfläche 25 gezogen wird. Die auf die Folie 40 übertragene Wärme, wenn die Folie 40 um die erste erhitzte Walze 15 gezogen wird, fördert die intermolekulare Verschmelzung längs den Kanten 43.
Die Folie 40 wird dann durch den zweiten Streckspalt 17 geführt, der einen Druck gegen die äußere Spiegelfläche 25 ausübt, worauf sich die Folie 40 von der ersten erhitzten Walze 15 trennt. Nach einer kurzen Trennung von beiden Walzen 15 und 16 wird die Folie 40 durch einen dritten Streckspalt 18 geführt, der einen geeigneten Druck gegen die äußere Spiegeloberfläche 26 ausübt, und die Folie 40 haftet an der zweiten erhitzten Walze 16. Als eine Folge des Einklemmens und der zweiten erhitzten Walze 16, die mit einer größeren Geschwindigkeit rotiert, als die Geschwindigkeit, mit der die erste erhitzte Walze 15 rotiert, wird die Folie 40 gestreckt, wenn die Folie 40 von der ersten erhitzten Walze 15 zu der zweiten erhitzten Walze 16 übertragen wird.
Der kürzeste Abstand zwischen der ersten Spiegeloberfläche 25 der ersten erhitzten Walze 15 und der ersten Spiegeloberfläche 26 der zweiten erhitzten Walze 16 ist als Walzenspalt bekannt. Der Walzenspalt kann mit der Foliendicke und der Art variieren und beträgt typischerweise ungefähr 0,013–0,20 cm (0,005-0,08 Inch), geeigneterweise ungefähr 0,025–0,05 cm (0,01–0,02 Inch). Der tangentiale Abstand zwischen dem Punkt, wo die Folie 40 sich von der ersten erhitzten Walze 15 am zweiten Streckspalt 17 trennt, und der Punkt, wo die Folie 40 zuerst die zweite erhitzte Walze 16 am dritten Streckspalt 18 kontaktiert, ist als Zugspalt bekannt. Der Zugspalt ist ziemlich kurz und beträgt geeigneterweise ungefähr 0,64–2,5 cm (0,25–1,0 Inch), vorzugsweise ungefähr 1,3–1,9 cm (0,50-0,75 Inch). Der kurze Zugspalt verringert den Einzug im Zusammenhang mit den Streckvorrichtungen des Standes der Technik. Die Tatsache, dass die Folie 40 nur einmal gezogen wird, bedeutet auch, dass der gesamte Zugspalt der gleiche ist wie der einstufige Zugspalt.
Wenn die zweite erhitzte Walze 16 rotiert, wird die Folie 40 um die äußere Spiegeloberfläche 26 gezogen und erhitzt. Die erhitzte Walze 16 wird vorzugsweise auf eine Temperatur in den gleichen Bereichen, wie oben für die erhitzte Walze 15 angegeben, erhitzt. Die Folie 40 bewegt sich über die drehbare Tragrolle 19 und wird auf den Kern (Folienrolle) 22 gewickelt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind eine zweite Führungsrolle 20 und eine Anlegerolle 21 funktionsmäßig mit der Tragrolle 19 verbunden, um ein Gleiten der Folie zu verhindern und das Heißsiegeln der gefalteten Kanten 43 weiter zu verstärken, was den Wickelvorgang um den Kern 22 verbessert. Die Folie 40 lässt man auf bis zu ungefähr 20% entspannen, vorzugsweise im Bereich von 5% bis ungefähr 15%, wenn sich die Folie 40 zwischen der Rolle 10 und der Führungsrolle 20 bewegt.
Hohe Streckverhältnisse, d.h. das Verhältnis der gestreckten Endlänge der Folie 40 zur anfänglichen vorgestreckten Länge der Folie 40, resultieren aus der größeren Haftung der Folie 40 an der ersten erhitzten Walze 15 und der zweiten erhitzten Walze 16. Das „Streckverhältnis" ist das Verhältnis der Folienlänge nach dem Strecken zur anfänglichen ungestreckten Länge. Ein Streckverhältnis von 2:1 bedeutet daher, dass sich eine Folie in der Länge aufgrund des Streckens um 100% vergrößert, während ein Verhältnis von 1:1 bedeutet, dass es keine (0%) Streckung gibt. Streckverhältnisse, die aus dem erfinderischen Verfahren resultieren, reichen von bis zu ungefähr 5,5:1, und liegen vorzugsweise zwischen ungefähr 2:1 bis ungefähr 4,5:1. Als Ergebnis sind die Vorrichtung 5 und das Verfahren dieser Erfindung in der Lage, die Folie 40 um bis zu ungefähr 450% auf eine Länge, die bis zu ungefähr 550% ihrer anfänglichen vorgestreckten Länge beträgt, zu strecken. Die Vorrichtung 5 und das Verfahren dieser Erfindung sind ferner in der Lage, die Folie 40 mit einer Endliniengeschwindigkeit von ungefähr 5 m/s (1000 Fuß pro Minute) bis ungefähr 15 m/s (3000 Fuß pro Minute), vorzugsweise ungefähr 7,6 m/s (1500 Fuß pro Minute) bis ungefähr 13 m/s (2500 Fuß pro Minute) zu strecken. Der Druck, die Hitze und die schnelle Streckkraft, die an die Folie 40 angelegt werden, heißsiegeln die gefalteten Kanten 43 dauerhaft.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Folie mit heiß gesiegelten gefalteten Kanten, die Schritte aufweisend: Bewegen einer Folie mit einem ersten Kantenteil und einem zweiten Kantenteil durch eine Faltvorrichtung; Falten des ersten Kantenteils und des zweiten Kantenteils, so dass das erste Kantenteil und das zweite Kantenteil mit einer Oberfläche der Folie in Kontakt sind, um eine erste gefaltete Kante und eine zweite gefaltete Kante zu bilden; und Heißsiegeln und Strecken der gefalteten Kanten durch Leiten der Folie durch eine Heißstreckvorrichtung, wobei der Heißsiegelschritt das Leiten der Folie durch mindestens einen zu einer erhitzten Walze benachbarten Spalt enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Heißsiegelschritt ferner das Leiten der Folie durch einen zweiten zu einer erhitzten Walze benachbarten Spalt einschließt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Heißsiegelschritt ferner das Leiten der Folie durch einen dritten zu einer erhitzten Walze benachbarten Spalt einschließt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Heißsiegelschritt ferner das Leiten der Folie durch einen vierten zu einer erhitzten Walze benachbarten Spalt einschließt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste gefaltete Kante und die zweite gefaltete Kante eine Breite von bis zu 2,5 cm (1,0 Inch) aufweisen.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste gefaltete Kante und die zweite gefaltete Kante eine Breite im Bereich von 0,25 bis 2,5 cm (0,1 Inch bis 1,0 Inch) aufweisen.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste gefaltete Kante und die zweite gefaltete Kante eine Breite im Bereich von 0,64 bis 1,3 cm (0,25 bis ungefähr 0,5 Inch) aufweisen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Folie mit einer Geschwindigkeit von mindestens ungefähr 5 Meter pro Sekunde (1000 Fuß pro Minute) durch die Heißstreckvorrichtung geleitet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Heißwalze und eine zweite Heißwalze auf eine Temperatur im Bereich von 66°C bis 120°C (150°F bis 250°F) erhitzt werden.
Vorrichtung zur Herstellung einer stark gestreckten Folie mit heiß gesiegelten gefalteten Kanten, aufweisend: einen Rahmen; eine mit dem Rahmen verbundene Faltvorrichtung; und eine Heißstreckvorrichtung in Verbindung mit und stromabwärts der Faltvorrichtung, wobei die Heißstreckvorrichtung einen Spannmechanismus mit einer drehbaren ersten erhitzten Walze und einer drehbaren zweiten erhitzten Walze und mindestens einen zur ersten erhitzten Walze benachbarten Spalt aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner einen zweiten zur ersten erhitzten Walze benachbarten Spalt aufweisend.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 11, ferner mindestens einen zur zweiten erhitzten Walze benachbarten Spalt aufweisend.
Vorrichtung nach Anspruch 12, ferner einen zweiten zur zweiten erhitzten Walze benachbarten Spalt aufweisend.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die erste erhitzte Walze und die zweite erhitzte Walze auf eine Temperatur im Bereich von 66°C bis 120°C (150°F bis 220°F) erhitzt werden.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die erste erhitzte Walze und die zweite erhitzte Walze auf eine Temperatur im Bereich von 93°C bis 104°C (200°F bis 220°F) erhitzt werden.
Gestreckte Folie mit dauerhaft heiß gesiegelten Kanten, aufweisend: eine erste gefaltete Kante und eine zweite gefaltete Kante mit einer Breite von bis zu 2,5 cm (1,0 Inch).
Gestreckte Folie nach Anspruch 16, wobei die ersten und zweiten Kanten vor dem Strecken gefaltet werden.
Gestreckte Folie nach Anspruch 16 oder 17, wobei die erste gefaltete Kante und die zweite gefaltete Kante eine Breite von 0,25 bis 2,5 cm (0,10 Inch bis 0,5 Inch) aufweisen.
Gestreckte Folie nach Anspruch 16 bis 17, wobei die erste gefaltete Kante und die zweite gefaltete Kante eine Breite von 0,64 bis 1,3 cm (0,25 Inch bis 0,5 Inch) aufweisen.
Gestreckte Folie nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die erste und die zweite gefaltete Kante je eine einzelne Falte aufweisen.
Gestreckte Folie nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die erste und die zweite gefaltete Kante je mehr als eine Falte aufweisen.