Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung einer monoaxial oder biaxial zu reckenden thermoplastischen Folienbahn nach den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 und eine Anlage zum monoaxialen oder biaxialen Recken thermoplastischer Folienbahnen nach den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 10.

Zur thermischen Behandlung einer monoaxial oder biaxial zu reckenden thermoplastischen Folienbahn ist eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Aus dem Dokument DE 101 32 539 A1 z.B. ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verbesserten Wärmebehandlung reckbarer thermoplastischer Folien bekannt, bei welchen Folien unterschiedliche Schichten unterschiedlich stark erwärmt werden müssen. Die thermoplastische Folie wird gemäß dem Gegenstand des vorgenannten Dokuments in einer ersten Heizstufe und einer zweiten Heizstufe aufgeheizt. Die erste Heizstufe wird von einer Vielzahl Heizwalzen gebildet. Der Heizwalzenumfang wird von der zu reckenden thermoplastischen Folie zu einem Großteil umschlungen, wodurch eine flächige Wärmeübertragung von den Heizwalzen auf die Folienbahn erfolgt. In einer der ersten Heizstufe folgenden zweiten Heizstufe, die vor der sogenannten Reckstufe liegt, wird der thermoplastischen Folienbahn mittels elektromagnetischer Strahlung, die eine Infrarotstrahlung ist, die notwendige Recktemperatur zugeführt. Dabei ist vorgesehen, die Infrarotstrahler allein, in Kombination mit einer Heißluftdusche oder die Heißluftdusche allein als Wärmequelle zu verwenden. Über die Art der von den Infrarotstrahlern abgegebenen elektromagnetischen Strahlung offenbart das vorbekannte Dokument nicht.

Aus dem Prospekt der Firma Heraeus Noblelight GmbH, Impressum: D 3C 04/00/M+T, sind „schnelle mittelwellige Infrarot-Strahlerausführungen" bekannt, die sich durch besondere Stabilität und erhöhte Strahlungsdichte auszeichnen. So ist die Übertragung von hoher Leistung auf großer Länge möglich. Goldreflektoren verbessern die wirksame Strahlung. Die Strahler übertragen Wärme mit einem mittelwelligen Spektrum. Sie eignen sich daher optimal für Trocknungsprozesse. Die hohe Absorption der Strahlung in Oberflächenschichten und ihre gleichzeitig starke Tiefenwirkung wird bei der

Kunststoffverarbeitung genutzt, wo dünne Folien und große Flächen schnell erwärmt werden.

Mit der Verwendung konventioneller Mittel zur Erwärmung der thermoplastischen

Folienbahnen, wie z.B. Heizwalzen, Infrarot-Glasstrahler, Infrarot-Carbonstrahler und

Infrarot-Metallstrahler, die einzeln oder in Kombination der monoaxial oder biaxial zu reckenden Folienbahn Wärme zuführen, ist ein relativ hoher Energieeinsatz verbunden.

Außerdem ist damit ein relativ hoher anlagentechnischer Aufwand erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energieeinsatz und den anlagentechnischen Aufwand bei der Herstellung monoaxial und biaxial zu reckender thermoplastischer Folienbahnen wesentlich zu reduzieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer selektiv transformierten Infrarotstrahlung gelöst, die Wellenlängen emittiert, welche dem Absorptionsvermögen der z.B. aus Polyamid, Polypropylen oder Polyester zu reckenden Folienbahn angepasst werden kann.

Das selektiv transformierte Infrarot wird dabei dadurch erreicht, dass die Außenseite des Emitters eines z.B. mittelwelligen Strahlers mit einer Keramikschicht als Funktionskeramik versehen wird. Die Funktionskeramik ist dabei eine gesinterte Dünnschicht mit 15 bis 50 μm Dicke, die mindestens eine Materialkomponente aufweist, wie aus dem Dokument DE 103 10 405 A1 bekannt.

Die Funktionskeramik kann dabei eine Temperatur zwischen 100 ⁰ C und 1000 ⁰ C entwickeln.

In weiterer Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Verwendung der selektiv transformierten Infrarotstrahlung dann besonders wirksam einsetzbar, wenn diese gleichzeitig und beidseitig in einer vertikalen Ebene zur flächigen Seite der Folienbahn abgegeben wird. Die auf die flächigen Seiten der Folienbahn entgegen gerichtete selektiv transformierte Infrarotstrahlung kann auch in lediglich einer oder in mehreren vertikalen

Ebenen auf die Folienbahn emittiert werden.

Auch auf den die Reckwalzen der monoaxialen Reckanlage umschlingenden Abschnitt der Folienbahn kann zusätzlich selektiv transformierte Infrarotstrahlung emittiert werden.

Ebenso ist es denkbar, dass die selektiv transformierte Infrarotstrahlung nicht nur bei laufender Folienbahn, sondern bereits in einem Stadium der relativen Ruhe der

Folienbahn abgegeben wird.

Die Wirksamkeit der selektiv transformierten Infrarotstrahlung ist dann optimal, wenn sie aus einer Entfernung von weniger als 300 mm zur thermoplastischen Folienbahn abgegeben wird.

Die Intensität der selektiv transformierten Infrarotstrahlung kann darüber hinaus in

Abhängigkeit eines über die Breite und Dicke der thermoplastischen Folienbahn gemessenen Temperaturprofils geregelt werden.

Zur Durchführung des Verfahrens der thermischen Behandlung einer monoaxial oder biaxial zu reckenden thermoplastischen Folienbahn ist eine Reckanlage vorgesehen, die mehrere sequenziell angeordnete Behandlungszonen aufweist. In den Behandlungszonen erfolgt die thermische Behandlung unter anderem mittels Wärmequellen, die bekannter Maßen auf elektromagnetischer Strahlung beruhen. Als Wärmequellen kommen Infrarot-Stab- oder -Flachstrahler zum Einsatz. Bei Stabstrahlern ist der als rohrfö rmiger Körper ausgebildete Emitter gemäß der Erfindung nach DE 103 10 405 A1 auf seiner Außenseite mit einer Keramikschicht als Funktionskeramik versehen, die eine selektiv transformierte Infrarotstrahlung mit vorbestimmbarer Wellenlänge im Mikrometer-Bereich emittiert.

Mit der erfindungsgemäßen Verwendung von Infrarotstrahlern, die mit der Technologie der selektiv transformierten Infrarotstrahlung arbeiten, wird ein weitaus höherer Wirkungsgrad beim Aufheizen einer thermoplastischen Folienbahn erreicht, als dieser z.B. mit einem vergleichbaren Halogen -Glasstrahler ohne der Funktionskeramik erreichbar ist.

Mit der selektiv transformierten Infrarotstrahlung werden darüber hinaus Emissionsspektren erzielt, die dem Absorbtionsvermögen der thermoplastischen Folienbahn besser entsprechen, als z.B. bei Infrarot-Hellstrahlern, deren größter Teil emittierter Energie bei dünnen thermoplastischen Folienbahnen durch den Kunststoff hindurch geht und nur ein geringer Energieteil absorbiert wird. Bei gleicher Strahlungsleistung in W/m ² erzielen also Infrarotstrahler mit selektiv transformierter Infrarotstrahlung deutlich kürzere Erwärmungszeiten als Infrarot-Hellstrahler.

Die Verwendung von Infrarotstrahlern auf der Basis der selektiv transformierten Infrarotstrahlung zum Aufheizen der thermoplastischen Folienbahn z.B. vor dem Reckprozess führt ferner zu einer deutlichen Reduzierung der Anzahl von Aufheizwalzen und damit insgesamt zur Verringerung der Bauiänge der Reckanlagen. Des weiteren können vergleichsweise Dicke oder mehrschichtige thermoplastische Folienbahnen gleichmäßiger durchwärmt werden.

Auf zusätzliche Maßnahmen zur Randaufheizung der thermoplastischen Folienbahn, wie aus dem Dokument DE 196 51 515 C1 bekannt, kann verzichtet werden, weil auch hierfür die selektiv transformierte Infrarotstrahlung und die mit dieser Technologie ausgerüsteten Strahler in vorteilhafter Weise für diese Bereiche Verwendung finden können.

Beim monoaxialen Recken von z.B. aus Polyester bestehenden Folienbahnen ist von Vorteil, wenn die Achsabstände der Reckwalzen im Reckbereich auf ein Minimum reduziert werden können, weil angestrebt wird, die erforderliche Recktemperatur bei einem relativ geringen Reckspalt der Folienbahn innerhalb kürzester Zeit zu erreichen. Die konventionellen Infrarotstrahler genügen dieser Forderung nicht, weil eine entsprechend große Leistung installiert werden muss, um die Folienbahn auf Recktemperatur zu erwärmen.

Durch die Verwendung von Strahlern auf der Basis der selektiv transformierten Infrarotstrahlung zur Temperierung der thermoplastischen Folienbahn im Längsreckbereich ist es damit möglich, den Bauraum zu reduzieren. Damit kann aber auch eine für den Reckprozess ideale Position der mit den Reckwalzen zusammenwirkenden Anpresswalzen realisiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 die schematische Darstellung einer Folienreckanlage zum monoaxialen

Recken einer thermoplastischen Folienbahn,

Figur 2 die schematische Darstellung der Reckzone einer Folienreckanlage nach

Figur 1 in vergrößerter Ansicht,

Figur 3 die schematische Darstellung einer Vielzahl von in Reihe angeordneter

Stabstrahler vertikal beabstandet von einer Folienbahn nach den Figuren 1 , 2 und 4 und

Figur 4 die schematische Darstellung einer Folienreckanlage zum biaxialen

Recken einer thermoplastischen Folienbahn.

Gemäß Figur 1 wird in der sogenannten Längsreckanlage 1 kontinuierlich thermoplastische Schmelze aus einer Breitschlitzdüse 2 auf eine rotatorisch angetriebene

Kühlwalze 3 aufgebracht, wodurch eine sogenannte Vorfolie 4 erzeugt wird.

Die Vorfolie 4 wird über eine Umlenkwalze 5 geführt und nachfolgend unter Abstützen durch Stützwalzen 6 einer Wärmebehandlung unterzogen.

Die Wärmebehandlung besteht in der Zufuhr von Wärme durch elektromagnetische

Strahlung, die nach der erfindungsgemäßen Lösung eine selektiv transformierte

Infrarotstrahlung ist.

Eine aus Infrarot-Stabstrahlem 12 oder -Flachstrahlern bestehende Wärmequelle 7 ist vertikal beabstandet über der die Stützwalzen 5 stützenden Vorfolie 4 angeordnet. Der

Abstand zwischen dem Emitter der Wärmequelle 7 und der Folienbahn 4 ist dabei vorzugsweise kleiner als 300 mm.

Die Wärmequelle 7 und die der Wärmequelle nachgeordneten Umlenk- und zugleich

Heizwalzen 8 bilden zusammen eine Aufheizzone für die Vorfolie 4 aus.

Nach dem Verlassen der Aufheizzone passiert die auf Recktemperatur gebrachte Vorfolie

4 eine Umlenkwalze 9 bevor in einer Reckzone unter weiterer geregelter Wärmezufuhr das monoaxiale Recken erfolgt.

Der Reckbereich zum monoaxialen Recken besteht, wie auch Figur 2 zeigt, aus wenigstens einer ersten und einer zweiten drehangetriebenen Reckwalze 10, die achsparallel voneinander beabstandet angeordnet sind und deren

Rotationsgeschwindigkeit einzelgesteuert ist.

Die Folie 4 umschlingt die Reckwalzen 10 mäanderförmig; dabei wird die Folie 4 mittels wenigstens einer sogenannten Anpresswalze 11 an die betreffende Reckwalze 10 gepresst, um einen hinreichenden Kontakt zwischen Folie und Reckwalze 10 zu erreichen.

Zur Aufrechterhaltung und weiteren Verbesserung des Temperaturniveaus in der zu reckenden Folie 4 wird sowohl dem die Reckwalzen 10 umschlingenden Bereich der Folie

4, also im wesentlichen auf dem halben Umfang der Reckwalzen 10, als auch der

zwischen den Reckwalzen 10 geführte Bereich der Folie 4 Wärmeenergie zugeführt. Als Wärmequelle 7 sowohl für den die Reckwalzen 10 umschlingenden Folienbereich als auch für den ebenflächig geführten Bereich der Folie 4 zwischen den Reckwalzen 10 sind Einheiten 12 von Infrarot-Stab- oder -Flachstrahlern 13 angeordnet, die eine selektiv transformierte Infrarotstrahlung emittieren, wie durch die Richtungspfeile 14 angezeigt. Die Intensität der von den einzelnen Strahlern 12 bzw. 13 emittierten selektiv transformierten Infrarotstrahlung, die mit der Vielzahl der Richtungspfeile 14 symbolisch angedeutet ist, kann dabei in Abhängigkeit eines über die Breite und die Dicke der thermoplastischen Folienbahn 4 gemessenen Temperaturprofils geregelt werden. Zusätzlich können die Reckwalzen 10 als Heizwalzen ausgebildet sein, um im Reckbereich Wärmeverlusten in der Folienbahn 4 entgegen zu wirken. In Figur 3 ist eine Infrarotstrahler-Einheit 12 vertikal über der Folienbahn 4 in einem bevorzugten Abstand a, der weniger als 300 mm beträgt, angeordnet. Innerhalb der Infrarotstrahler-Einheit 12 ist eine Vielzahl Infrarot-Stabstrahler 13 achsparallel angeordnet, die eine durch die Richtungspfeile 14 selektiv transformierte Infrarotstrahlung in Richtung der Folienbahn 4 emittieren.

Die Infrarotstrahler-Einheiten 12 können dabei, wie in den Figuren 1 , 2 und 3 gezeigt, unterschiedliche strukturelle Formen aufweisen. Die in Figur 3 dargestellte Einheit 12 entspricht der schematisch dargestellten Wärmequelle 7 in den Figuren 1 und 4. Figur 4 macht deutlich, dass die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch in einer Anlage 15 zum biaxialen Recken einer thermoplastischen Folienbahn 4, insbesondere zum Zwecke des Aufheizens mittels der Wärmequelle 7 vor der eine Umhausung 16 aufweisenden Reckzone vorgesehen ist.