Die Erfindung betrifft eine Walze zum Führen einer Folienbahn und zum Beaufschlagen der Folienbahn mit einer zumindest teilweise radial nach innen gerichteten Kraft.

Solche rotierenden Walzen haben die Aufgabe, eine laufende Folienbahn, insbesondere eine Folienbahn, die aus Kunststoff besteht oder zumindest Kunststoff umfasst, zu führen und diese dabei fest auf ihrer Umfangfläche zu halten. Für das Festhalten ist vorgesehen, dass die Walze in ihrer Umfangsfläche Öffnungen umfasst, welche mit einem Unterdrück, welcher aus einer Unterdruckquelle bereitgestellt wird, beaufschlagt werden. Die Folienbahn wird dabei an die Umfangsfläche herangesogen. Es lässt sich jedoch bei bekannten Walzen nicht immer vermeiden, dass es lokal zu kleinen Relativbewegungen von Teilen der Folienbahn zur Walze in Richtung der Umfangsfläche der Walze kommt. Dies gilt insbesondere an der Anlaufkante, an der die Folienbahn mit der Walze in Kontakt tritt, und/oder an der Ablösekante, an der die Folienbahn die Walze wieder verlässt. Selbst eine minimale Bewegung, d. h. insbesondere eine Bewegung von weniger als 1 mm, kann Beschädigungen an der Folienbahn verursachen. Auch ohne Bewegung der Folienbahn relativ zur Walzenumfangsfläche ist eine Beschädigung möglich, da die Folie an den Öffnungen in radialer Richtung eine andere Position einnehmen kann als an den Flächen außerhalb der Öffnungen. Insgesamt können sich die Beschädigungen in Kratzern äußern, aber auch in lokalen Spannungen innerhalb der Folienbahn, die an diesen Stellen beispielsweise zu einer unterschiedlichen Transparenz oder zu anderen unterschiedlichen Eigenschaften der Folienbahn führen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Walze und ein Verfahren vorzuschlagen, mit denen sich die Beschädigungen der Folienbahn minimieren lassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zumindest eine Einrichtung zum Erhöhen der radial nach innen gerichteten Kraft und/oder die Walze derart ausgestaltet, dass die Folienbahn relativ zur Walzenoberfläche bewegbar ist ohne Erzeugung von Beschädigungen an der Folienbahn. Die Bewegung der Folienbahn ist dabei insbesondere minimal, d. h. weniger als 1 mm.

Im ersten Fall wird die Neigung der Folienbahn, eine Bewegung relativ zur Umfangsfläche der Walze durchzuführen, weiter reduziert. Dies erfolgt durch das Aufbringen einer weiteren Kraft, die die gesamte, radial nach innen gerichtete Kraft, die auf die Folie wirkt, weiter erhöht. Alternativ oder zusätzlich ist die Walze ausgestaltet, um Beschädigungen zu vermeiden.

Im letzteren Fall ist die Walze insbesondere oberflächenbehandelt, beschichtet oder in anderer Weise veredelt, um, falls es doch zu einer lokalen Bewegung der Folienbahn relativ zur Umfangsfläche kommen sollte, Beschädigungen möglichst zu vermeiden.

Um die radial nach innen gerichtete Kraft zu erhöhen, ist in einem Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass das Einschleppen von Luft, die die Folienbahn an ihren Grenzschichten mitführt, vermieden wird. Die eingeschleppte Luft gelangt dabei zwischen die Folienbahn und die Umfangsfläche der Walze, was dazu führt, dass die radial nach innen gerichtete Kraft reduziert ist. Es ist vorgesehen, eine Absaugeinrichtung unmittelbar an der Anlaufkante zwischen der Folienbahn und der Walze zu positionieren, mit welcher die eingeschleppte Luft abgesaugt werden kann. Die Absaugeinrichtung umfasst dabei eine Absaugdüse, die auf die Anlaufkante gerichtet ist. Die Absaugdüse ist an einem Saugkörper angeordnet, der mit einem Unterdrück beaufschlagbar ist. Die Absaugdüse ist dabei als Leiste ausgestaltet, die sich parallel zur Längsachse der Walze erstreckt. Alternativ oder ergänzend kann die Walze innerhalb einer geschlossenen Kavität, die nur für das Einlaufen und das Auslaufen der Folienbahn schlitzförmige Öffnungen umfasst, angeordnet sein. Diese Kavität lässt sich ebenfalls mit einem Unterdrück beaufschlagen zur Minimierung der von der Folienbahn mitgeschleppten Luft.

Um die eingeschleppte Luft abführen zu können, kann die Umfangsfläche mit Vertiefungen versehen sein, in welche die Luft gelangen kann. In den Flächenbereichen außerhalb dieser Vertiefungen verbleibt dann weniger Luft, so dass die Folienbahn an diesen Flächenbereichen besser anhaftet. Solche Vertiefungen können als so genannte Nano-Kreuznuten ausgeführt sein, deren Breiten und/oder Tiefen im Nanometerbereich liegen, also weniger als 1 mm betragen.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die durch die Öffnungen in der Walze auf die Folie wirkenden Kräfte erhöht werden. Dazu sind Abdichtelemente vorgesehen, die die Walze in den Bereichen der Umfangsfläche, die von der Folienbahn unbedeckt bleiben, abdichten. Zunächst sind das die Seitenbereiche der Walze, die über die Breite der Folienbahn hinausgehen und in denen sich ebenfalls Öffnungen befinden. Des Weiteren zählen dazu die Bereiche, die sich außerhalb des Umschlingungswinkels der Folienbahn befinden. Mit diesen Abdichtelementen wird erreicht, dass keine so genannte Falschluft, also Luft direkt aus der Umgebung, eingesogen wird.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die Temperatur der Walze und/oder der direkten Umgebung der Walze oberhalb der Temperatur der Folie zu bringen. Damit kann die Folie etwas aufgeweicht werden, so dass die Haftreibung vergrößert ist, wodurch diese besser auf der Walze „klebt“. Die Lufttemperatur in der direkten Umgebung kann weiterhin erhöht gegenüber der Lufttemperatur in der weiteren Umgebung sein, um den Umgebungsluftdruck in der Nähe der Walze zu minimieren.

Die Kraft, die in radialer Richtung auf die Folie wirkt, kann weiterhin erhöht werden, indem die Folie elektrisch aufgeladen oder zumindest elektrisch polarisiert wird. Dazu ist zumindest eine Elektrode vorgesehen, die im Bereich des Umschlingungswinkels der Folienbahn um die Walze und/oder stromaufwärts davon angeordnet ist. Mit einer solchen Elektrode ist die Folienbahn mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Elektrode im Bereich der Anlaufkante angeordnet ist, so dass die Folienbahn an dieser Kante bereits elektrisch geladen oder polarisiert ist.

Zur Erhöhung der Flaftreibung zwischen der Walze und der Folienbahn kann die Walze mit einer Beschichtung versehen sein. Vorteilhaft ist insbesondere eine adhäsive Beschichtung, wobei die Moleküle der Folienbahn und die Moleküle der Beschichtung in Wechselwirkung treten, wobei diese Wechselwirkung eine anziehende Wechselwirkung ist.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn der Durchmesser klein gewählt wird, wobei unter „klein“ insbesondere ein Durchmesser zu verstehen ist, der maximal 10 % der Länge der Walze beträgt. In diesem Fall weist die Walze ein kleines Gewicht auf, was eine Durchbiegung der Walze reduziert. Eine Durchbiegung würde bedeuten, dass zusätzlich Luft von der Folienbahn in den sich durch die Durchbiegung ergebenden Raum eingeschleppt werden kann, was die radial nach innen gerichtete Kraft reduziert. Um die Durchbiegung nochmals zu reduzieren, kann eine weitere Walze vorgesehen werden, die von unten (bezogen auf die normale Richtung der Schwerkraft) gegen die Walze drückt.

Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung umfasst zumindest ein Element zum mechanischen Andrücken der Folie an die Walze. Insbesondere ist wenigstens eine Andrückrolle vorgesehen, die im Bereich der Anlaufkante, aber auch im Bereich der Ablösekante angeordnet sein kann. Vorteilhaft ist dabei, wenn die Andrückrolle nur im Randbereich der Folienbahn auf diese wirkt. Der Randbereich der Folienbahn wird oft bei der späteren Verarbeitung der Folienbahn abgetrennt, so dass ein Andrücken bzw. sogar Anpressen der Folienbahn an die Walze keine nachteiligen Auswirkungen hat. Wenn die Randbereiche der Folienbahn an die Walze angepresst werden, ergibt sich in der Folge, dass auch die zwischen den Rändern der Folienbahn liegenden Bereiche festgehalten werden. Selbstverständlich kann sich eine Andrückrolle aber auch über die komplette Folienbreite erstrecken. Vorteilhaft ist aber auch das Vorsehen von zumindest einem Andrückband, das die Folienbahn nicht nur in einer Linie, sondern in einem Teilbereich des Umschlingungswinkels der Folienbahn um die Walze berührt. In Querrichtung der Folienbahn kann sich das Andrückband wiederum über die gesamte Breite der Folienbahn erstrecken oder nur auf die Randbereiche der Folienbahn wirken. Ein Andrückband umfasst vorzugweise ein Metallband, welches große Andrückkräfte bereitstellen kann.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine Einrichtung zum nachträglichen Verringern von Beschädigungen der Folienbahn vorgesehen sein. Bei einer solchen Einrichtung kann stromabwärts der Walze ein Heizelement vorgesehen sein, mit welchem die Folienbahn auf ihre Schmelztemperatur oder eine höhere Temperatur bringbar ist. Vorteilhaft ist dabei, wenn sich das Heizelement innerhalb eines geschlossenen Kastens befindet, um die Umgebung möglichst wenig zu erwärmen und die durchlaufende Folie nur während eines begrenzten Zeitraums zu erhitzen. Bevorzugt ist der Kasten und/oder die Transportgeschwindigkeit so ausgelegt, dass dieser Zeitraum weniger als 3 Sekunden beträgt, was zu so genanntem „Ultrakurzhocherhitzen“ führt, so dass nur die Oberflächen der Folie maßgeblich erhitzt werden.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, die Walze auszugestalten, dass eine Bewegung von Teilen der Folienbahn ermöglicht ist. Dabei ist eine Beschädigung zu vermeiden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Walze beschichtet, wobei die Beschichtung eine Verchromung oder eine Kunststoffbeschichtung handeln. Auch eine Polymerbeschichtung, beispielsweise mit einem Polytetrafluorethen, ist denkbar. Ein alternative oder zusätzliche Beschichtung kann amorphen Kunststoff umfassen, der oft als „Diamond-like Carbon (DLC)“ bezeichnet wird.

Zum Aufbringen einer Beschichtung kann beispielsweise eine Laserpulsabscheidung von dünnen Schichten (PLD-Verfahren) genutzt werden, bei dem ein mit einem Laser verdampftes Material auf die Walzenoberfläche abgeschieden wird. Durch die Wahl des Materials und dessen Beeinflussen vor bzw. beim Abscheiden kann damit eine besonders glatte und feste Oberfläche auf der Walze erzeugt werden. Zum Verdampfen des Materials können auch andere Verfahren verwendet werden, wie etwa das Beschießen des noch festen Materials mit Materiestrahlen (z. B. mit Ionen oder Elektronen) oder die Lichtbogenentladung vorgesehen werden.

Um die Beschichtung während des Beschichtungsvorganges weiter zu verfestigen, kann ein Andrückelement vorgesehen sein, mit welchem die Beschichtung nochmals stärker verfestigt wird.

Eine Beschichtung kann aber auch einen Lacküberzug, beispielsweise mit einem Strukturlack, umfassen.

Die vorgenannten Beschichtungen dienen jeweils dem Bereitstellen einer sehr glatten Oberfläche der Walze, wobei die Folienbahn selbst bei einer Bewegung keine Beschädigung davonträgt.

Eine Beschichtung kann weiterhin Nanopartikel umfassen, die die Folienbahn nach der Art von Noppen trägt. Dabei können zwar kleinere Beschädigungen an der Folienbahn auftreten, aufgrund der Größe der Nanopartikel sind diese allerdings nicht sichtbar und beeinträchtigen die Weiterverarbeitung der Folienbahn nicht.

Vorteilhaft ist es auch, alternativ oder zusätzlich zum Vorsehen einer Beschichtung eine oberflächenbearbeitete Walze vorzusehen. Darunter ist zu verstehen, die Umfangs- bzw. Oberfläche der Walze mit einem Verfahren zu bearbeiten, das Material abträgt und/oder lokal verschiebt. Ein Verfahren ist ein drückendes Verfahren, bei dem mit einem Andrückelement ein hoher Druck auf die Walzenoberfläche ausgeübt wird, wobei die Oberfläche der Walze geglättet wird. Zu oberflächenbearbeitenden Verfahren zählt auch das mechanische Bürsten oder das Bestrahlen der Oberfläche mit einem Strahlgut, wie etwa Sand oder Glaskugeln. Das Bestrahlen kann dabei abrasiv oder nichtabrasiv erfolgen. Ebenfalls vorteilhaft ist ein elektrochemisches bzw. elektrolytisches Polieren, mit welchem insbesondere die Rauheit im Mikrobereich reduziert werden kann. Dem gleichen Zweck kann ein Abtragen mittels Laserpulsen dienen.

Anstelle einer festen Beschichtung kann eine Beschichtung auf Walze vorgesehen sein, wobei sich innerhalb der Beschichtung eine Relativbewegung einstellt. Das bedeutet, dass die an der Oberfläche der Walze anliegende Grenzfläche der Beschichtung relativ zur Oberfläche keine Bewegung durchführt und dass die an der Oberfläche der Folienbahn anliegende Grenzfläche der Beschichtung relativ zu dieser Oberfläche ebenfalls keine Bewegung durchführt. So kann beispielsweise eine elastische Beschichtung vorgesehen sein, wie etwa ein Gummi. Selbstverständlich ist diese Beschichtung luftdurchlässig, um den Durchtritt des durch die Öffnungen geleiteten Unterdrucks zu ermöglichen. Beispielsweise ist ein vorgesehenes Gummi bevorzugt ein poröses oder ein mikroporöses Gummi. Ein Gummi, wie auch eine andere elastische Beschichtung kann dazu perforiert oder mikroperforiert werden. Eine elastische Beschichtung kann auch eine Kunststofffolie umfassen.

Eine Beschichtung, die ebenfalls einen elastischen Effekt aufweist, kann eine netzartige Struktur umfassen, wobei die einzelnen Fäden eine Rollneigung ausweisen. Hierbei können also lokale Bereiche der Beschichtung auf der Oberfläche der Walze bzw. auf der Oberfläche der Folienbahn abrollen und so eine beschädigungsarme Bewegung der Folienbahn relativ zur Walze ermöglichen. Eine solche Beschichtung könnte beispielsweise eine Struktur wie ein Nylonstrumpf umfassen. Eine weitere Beschichtung mit dem oben beschriebenen Effekt ist eine Beflockung der Walze, wobei jede einzelne Flocke eine Relativbewegung zwischen Walze und Folienbahn zulässt.

Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform zur Vermeidung von Beschädigungen an der Folienbahn umfasst die Behandlung der Folienbahn und/oder der Walze während des Betriebs. So kann mit einem Schmiermittel eine Bewegung der Folienbahn relativ zur Walze ermöglicht werden. Stromaufwärts der Anlaufkante kann dazu ein Schmiermittelspender vorgesehen sein, mit welchem durchgehend ein Schmiermittel auf die Walze und/oder die Folienbahn aufgebracht wird, welches zwischen Walze und Folienbahn gelangt. Ein solches Schmiermittel bildet dann insbesondere einen durchgehenden Schmierfilm. Als Schmiermittel ist bevorzugt Wasser, insbesondere in Form von Nebel, vorgesehen. Vorteilhaft ist es, wenn das Wasser destilliert ist.

Eine Behandlung der Folienbahn kann auch das Flinzufügen von Mitteln während der Folienherstellung umfassen. So kann einer Folie ein Slip- bzw. Gleitmittel oder ein Antiblockmittel hinzugefügt werden.

Eine weitere, vorteilhafte Weiterbildung umfasst eine Abkühleinrichtung, mit der die Folienbahn abkühlbar, insbesondere schlagartig abkühlbar ist. Diese Abkühleinrichtung ist bevorzugt stromaufwärts und insbesondere unmittelbar vor der Anlaufkante angeordnet. Durch die schnelle Abkühlung lässt sich die Folienbahn weiter verfestigen, so dass ihre Neigung, sich relativ zur Walze zu bewegen, nachlässt.

Vorteilhaft ist es auch, wenn eine Bewegung der Folienbahn relativ zur Walze aktiv unterstützbar ist. Dabei kann die Folienbahn insbesondere von der Walze im Bereich der Ablösekante abgehoben werden, um eine lokale Relativbewegung der Folienbahn entlang der Walzenoberfläche zu vermeiden. So kann vorgesehen sein, dass die Öffnungen der Walze selektiv mit einem Unterdrück oder mit einem Überdruck beaufschlagbar sind. Des Weiteren kann auch an der Ablösekante eine Andrückwalze angeordnet sein, mit welcher sichergestellt wird, dass die Ablösekante als Ablöselinie ausgeformt ist, also im Wesentlichen quer zur Transportrichtung der Folienbahn verläuft. Vorteilhaft ist es auch, wenn ein mechanisches Ablöseelement, beispielsweise ein Rakelmesser vorgesehen ist, mit welchem ein gleichmäßiges Ablösen sichergestellt ist.

Eine beschriebene Walze ist vorteilhaft kombinierbar mit einer Streckeinrichtung zum Verstrecken einer Kunststofffolie in ihrer Transportrichtung. Die Streckeinrichtung umfasst dabei eine erste Walze, über welche die Kunststofffolie führbar ist und welche mit einem ersten Antrieb antreibbar und mit einer ersten Umfangsgeschwindigkeit rotierbar ist, und eine zweite Walze, über welche die Kunststofffolie führbar ist und welche mit einem zweiten Antrieb antreibbar und mit einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit rotierbar ist, wobei die zweite Umfangsgeschwindigkeit größer als die erste Umfangsgeschwindigkeit ist, wobei im Transportweg der Kunststofffolie die zweite Walze stromabwärts der ersten Walze angeordnet ist, so dass die Kunststofffolie im freien Bereich zwischen der ersten und der zweiten Walze streckbar ist. Die erste Walze kann gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Walzen ausgestaltet sein. Auch die zweite Walze kann gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Walzen ausgestaltet sein.

Insbesondere bei solchen Streckeinrichtungen stellt sich das Phänomen ein, dass sich zwischen diesen beiden Walzen die Breite der Folienbahn reduziert (so genanntes Neck-in), wobei sich gleichzeitig die Ränder aufdicken. Insbesondere die Aufdickung führt dazu, dass die Folienbahn zur Weiterverarbeitung an ihren Rändern beschnitten werden muss. Diese Effekte setzen nicht erst ein bzw. enden, nachdem die Folienbahn die betreffende Walze verlassen hat oder bevor sie auf ihr aufgelaufen ist, sondern bereits während die Folienbahn noch auf der Walze oder bereits auf der Walze aufliegt. Hierbei treten die eingangs genannten Beschädigungen der Folienbahn auf. Die obige Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Führen einer Folienbahn und zum Beaufschlagen der Folienbahn mit einer zumindest teilweise radial nach innen gerichteten ersten Kraft, wobei mittels Öffnungen in der Oberfläche, die zumindest teilweise mit einem aus einer Unterdruckquelle stammenden Unterdrück beaufschlagt werden, die erste Kraft aufgebracht wird, wobei mit zumindest einer Einrichtung zum Erhöhen die radial nach innen gerichtete Kraft erhöht wird und/oder die Walze derart ausgestaltet ist, dass die Folienbahn relativ zur Walzenoberfläche ohne Erzeugung von Beschädigungen an der Folienbahn bewegt wird. Mit diesem Verfahren werden die gleichen Vorteile erzielt, wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Walze beschrieben worden sind.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der unter Bezugnahme auf die Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen erläutert sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder beliebige Kombinationen erwähnter Merkmale erfindungswesentlich sein. Im Rahmen der gesamten Offenbarung gelten Merkmale und Einzelheiten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Walze und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Die einzelnen Figuren zeigen:

Fig. 1 Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Walze

Fig. 2 Perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Walze

Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Walze 100, über welche eine Folienbahn 101 läuft, wobei die Folienbahn zwischen der Anlaufkante 102 und der Ablösekante 103 über einen Umschlingungswinkel mit der Walze 100 in Berührungskontakt steht. Die Folienbahn wird in Richtung des Transportweges T transportiert. Um ein Bewegen der Folienbahn 101 in oder entgegen der Transportrichtung T zu vermeiden, umfasst die Walze über ihre Umfangsfläche 104 verteilt zahlreichen Öffnungen 105, von denen eine dargestellt ist. Diese Öffnungen 105 sind mit einem Unterdrück beaufschlagbar, so dass im Bereich des Umschlingungswinkels die Folienbahn auf die Umfangsfläche 104 gezogen wird. Die resultierende Kraft, die auf die Folienbahn 101 im Bereich des Umschlingungswinkels wirkt, ist mit den Pfeilen 106 dargestellt. Diese Kraft ist im Wesentlichen radial zur Walzenachse gerichtet. Erfindungsgemäß sind nun weitere Mittel vorgesehen, mit welchen eine zweite Kraft bereitstellbar ist, die in radialer Richtung auf die Folienbahn wirkt. Somit wird die erste Kraft, dargestellt durch die Pfeile 106, durch eine zweite Kraft, dargestellt durch die Pfeile 107, vergrößert.

Die Figur 2 stellt die gleiche Walze wie die Figur 1 dar, jedoch in perspektivischer Ansicht. Dieser Ansicht ist zu entnehmen, dass die Folienbahn oder zumindest Bereiche hiervon relativ zur Umfangsfläche 104 der Walze 100 bewegbar sind.