CH627401A5 - Device for producing a tubular film from thermoplastic - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung einer schlauchförmigen Folie aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a device for producing a tubular film made of thermoplastic material according to the preamble of claim 1.
Schlauchfolien aus thermoplastischem Kunststoff können durch Schmelzextrudieren aus einer Ringdüse unter Anwendung eines inneren Gasdruckes auf den extrudierten Schlauch zu dessen Expansion und Verringerung der Wandstärke, wobei das Harz abkühlt und sich verfestigt, hergestellt werden. Der Schlauch wird dann durch Abnahmewalzen zu einer Bahn mit doppelter Dicke flachgedrückt. Die flache Bahn mit doppelter Dicke kann zur Lagerung und zum nachfolgenden Gebrauch des Schlauches zylinderförmig aufgerollt werden, der Schlauch kann unter Bildung einer Bahn mit einfacher Dicke und doppelter Breite geschnitten und walzenförmig aufgerollt werden, oder zwei Bahnen einfacher Dicke können getrennt aufgerollt werden. Tubular films made of thermoplastic can be produced by melt extruding from an annular die using an internal gas pressure on the extruded tube to expand it and reduce the wall thickness, whereby the resin cools and solidifies. The hose is then flattened by take-off rolls to a double thickness web. The flat sheet of double thickness can be rolled up for storage and subsequent use of the tube, the tube can be cut and rolled up to form a sheet of single thickness and double width, or two sheets of single thickness can be rolled up separately.
Eines der Hauptprobleme ist das Abkühlen des extrudierten Schlauches aus thermoplastischem Material. Die Herstellungsgeschwindigkeit für eine gegebene Schlauchgrösse ist durch die Art des extrudierten Schlauches limitiert. Unter gegebenen Arbeitsbedingungen führt die Erhöhung des Ausstos-ses des Extruders dazu, dass der Schlauch aus dem thermoplastischen Material schneller gebildet wird, da jedoch die Eigenschaften des Systems bezüglich des Wärmeaustausches unver-5 ändert bleiben, führt dies auch zu einem Ansteigen der Erstarrungslinie, d.h. der Linie, bei der sich der extrudierte Schlauch vom geschmolzenen in den festen Zustand ändert. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der Instabilität des extrudierten Schlauches, da der nicht unterstützte Bereich aus ge-lo schmolzenem Material zu lang wird. Eine Unterstützung des Folienschlauches erlaubt im allgemeinen ein erhöhtes Beaufschlagen mit Kühlluft und folglich eine erhöhte Extrudierge-schwindigkeit. One of the main problems is the cooling of the extruded tube made of thermoplastic material. The speed of manufacture for a given hose size is limited by the type of hose being extruded. Under given working conditions, increasing the extruder output leads to the thermoplastic hose being formed more quickly, but since the system's heat exchange properties remain unchanged, this also leads to an increase in the solidification line, i.e. the line where the extruded tube changes from the molten to the solid state. This in turn leads to an increase in the instability of the extruded tube, since the unsupported area made of melted material becomes too long. Supporting the film tube generally allows an increased exposure to cooling air and consequently an increased extrusion speed.
In der US-PS 3 867 083 ist ein Verfahren zum Extrudieren 15 einer schlauchförmigen Folie mit hoher Geschwindigkeit beschrieben. Dieses Verfahren erlaubt die Herstellung einer Folie mit ausserordentlich guter, gleichförmiger Dicke bei ausserordentlich hohen Geschwindigkeiten. Bei diesem Verfahren wird eine Anzahl von Kühlringen mit zahlreichen Öffnungen 20 zur Formung und Abkühlung der extrudierten Folie angewandt. Eine Weiterentwicklung dieser Vorrichtung ist in der DE-OS 2 510 804 beschrieben, bei der verschiebbare Einsätze in den Luftringkammern verwendet werden. US Pat. No. 3,867,083 describes a method for extruding 15 a tubular film at high speed. This process allows the production of a film with an exceptionally good, uniform thickness at extraordinarily high speeds. In this method, a number of cooling rings with numerous openings 20 are used to shape and cool the extruded film. A further development of this device is described in DE-OS 2 510 804, in which displaceable inserts in the air ring chambers are used.
Der wichtigste geschwindigkeitsbestimmende Faktor in je-25 dem Folienblassystem ist die Zeitdauer, die zur Abkühlung und Verfestigung des extrudierten Folienschlauches vor dessen Zusammendrücken erforderlich ist. The most important speed-determining factor in each film blowing system is the time required for the extruded film tube to cool and solidify before it is compressed.
Es wurde nun ein Weg zur Erhöhung der Kühlgeschwindigkeit gefunden, der eine Erhöhung der Produktionsge-30 schwindigkeit möglich macht. Dabei wird die extrudierte, schlauchförmige Folie aus thermoplastischem Material mit Hilfe einer ersten etwa radial auftreffenden Luftströmung gekühlt und zusätzlich durch einen angenähert axial am Kühlgehäuse nach innen und nach aussen geführte kontinuierliche 35 Luftströmung gekühlt. Letztere wird der Schlauchoberfläche nicht durch diskrete Düsenöffnungen, sondern aus einem kontinuierlichen Düsenschlitz zugeführt, der durch einen um den extrudierten Schlauch angeordneten Ringraum gespeist wird. Die Schläuche können mit Produktionsgeschwindigkeiten her-40 gestellt werden, die in der Grössenordnung von 10 bis 50 % höher liegen als jene, die bei üblichen Blasverfahren zur Herstellung von schlauchförmigen Folien durch Extrudieren und Abkühlen erzielt wurden. A way of increasing the cooling speed has now been found, which makes it possible to increase the production speed. The extruded, tubular film made of thermoplastic material is cooled with the aid of a first approximately radially impinging air flow and additionally cooled by a continuous air flow which is guided axially inwards and outwards on the cooling housing. The latter is fed to the hose surface not through discrete nozzle openings, but from a continuous nozzle slot which is fed through an annular space arranged around the extruded hose. The tubes can be produced at production speeds that are of the order of magnitude of 10 to 50% higher than those which were achieved in conventional blowing processes for the production of tubular films by extrusion and cooling.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Herstellung der 45 schlauchförmigen Folie ist nach dem Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. The inventive device for producing the 45 tubular film is characterized according to claim 1. Preferred embodiments emerge from the dependent claims.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gegenüber bekann-50 ten Vorrichtungen zur Herstellung von schlauchförmigen Folien bedeutend anpassungsfähiger. Hinzu kommt, dass die Endfoliendicke durch Änderung der Luftmenge im Innern des Schlauches wie bei der herkömmlichen Kühlung eingestellt werden kann. Änderungen der Folienbreite beim bekannten 55 Hochgeschwindigkeitskühlsystem erforderten die Änderung wenigstens eines Teils des den Schlauch umgebenden Kühlgehäuses. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist für das Bedienungspersonal leichter zu handhaben als das bekannte Hochgeschwindigkeitssystem, da kein kontrollierter Luftdruck im 60 Schlauchinnern erforderlich ist. The device according to the invention is significantly more adaptable than known devices for producing tubular films. In addition, the final film thickness can be adjusted by changing the amount of air inside the tube as in conventional cooling. Changes in the film width in the known high-speed cooling system required the change of at least a part of the cooling housing surrounding the hose. The device according to the invention is easier for the operating personnel to handle than the known high-speed system, since no controlled air pressure in the hose interior is required.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich für thermoplastische Materialien wie: Polyolefine, beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten-1, Copolymere aus zwei oder mehr der vorgenannten mit oder ohne weiteren Olefinen, 65 Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenchlorid, Vinylchlorid- oder Vinylidenchloridcopolymere mit Acrylaten, Acrylonitril, Olefinen oder anderen Comonomeren, acrylische Homopolymere und Copolymere, Styrolhomopolymere und -copolymere. The device according to the invention is suitable for thermoplastic materials such as: polyolefins, for example polyethylene, polypropylene, polybutene-1, copolymers of two or more of the abovementioned with or without further olefins, 65 polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride, vinyl chloride or vinylidene chloride copolymers with acrylates, acrylonitrile, olefins or other comonomers, acrylic homopolymers and copolymers, styrene homopolymers and copolymers.
3 3rd
627 401 627 401
Das Kühlmedium, z.B. Luft, kühlt den extrudierten Schlauch ab und verfestigt diesen solchermassen, dass er nichtklebrig und dimensionsstabil wird. Dabei steigt die Temperatur und der Druck der in das Schlauchinnere eingeführten Luft, so dass diese in Abhängigkeit von der externen Kühlgeschwindigkeit und der inhärenten Festigkeit des thermoplastischen Materials frei expandieren könnte. Im vorliegenden Fall jedoch führt die Konfiguration der zusätzlichen Kühlöffnung dazu, The cooling medium, e.g. Air cools the extruded tube and solidifies it to such an extent that it becomes non-sticky and dimensionally stable. The temperature and pressure of the air introduced into the interior of the hose increases, so that it could expand freely depending on the external cooling rate and the inherent strength of the thermoplastic material. In the present case, however, the configuration of the additional cooling opening leads to
dass die aus dieser austretende Luft ein schwaches Vakuum bildet, das den extrudierten thermoplastischen Schlauch zur Innenseite des Kühlgehäuses zieht, wodurch der extrudierte Schlauch die Form des ihn umgebenden Gehäuses annimmt. that the air emerging from this forms a weak vacuum which pulls the extruded thermoplastic hose to the inside of the cooling housing, whereby the extruded hose takes on the shape of the housing surrounding it.
Das erste Kühlgehäuse kann einstückig ausgebildet sein oder aus einer Reihe von aufeinander gestapelten Ringen bestehen, wie dies in der DE-OS 2 510 804 beschrieben ist. In jedem Fall sollten die Reihen von paarweisen Öffnungen in einem Abstand von 12 bis 100 mm angeordnet sein, wobei die beiden Reihen jedes Paares in einem Abstand zwischen etwa 2 und 20 mm vorliegen sollten. Die Öffnungen selbst sollten vorzugsweise in einem Abstand von 2 bis 6 Öffnungsdurchmessern in jeder Reihe angeordnet sein und die Kanäle, die zu den Öffnungen führen sollten, in einem Winkel zwischen etwa 50 und 160°, vorzugsweise 100 und 150°, divergieren. Die Auslässe zwischen den Reihenpaaren sollten etwa 3 bis 12 mm breit sein, so dass der Rückfluss der Luft vom extrudierten Schlauch leicht vonstatten geht. Die Geschwindigkeit und/oder die Temperatur der externen Luft können bei allen Öffnungsanordnungen konstant gehalten oder je nach Verfahrensbedingungen variiert werden. The first cooling housing can be formed in one piece or consist of a series of rings stacked one on top of the other, as described in DE-OS 2 510 804. In any case, the rows of paired openings should be spaced 12 to 100 mm apart, with the two rows of each pair spaced between about 2 and 20 mm. The openings themselves should preferably be arranged at a distance of 2 to 6 opening diameters in each row and the channels which should lead to the openings should diverge at an angle between approximately 50 and 160 °, preferably 100 and 150 °. The outlets between the pairs of rows should be about 3 to 12 mm wide so that the backflow of air from the extruded tube is easy. The speed and / or the temperature of the external air can be kept constant in all opening arrangements or can be varied depending on the process conditions.
Das thermoplastische Harz wird im allgemeinen durch eine Ringdüse mit einem Durchmesser von etwa 12 bis 400 mm und einer Spaltbreite zwischen etwa 0,25 und 2,5 mm extrudiert. Die Extrudiergeschwindigkeit ist selbstverständlich vom verwendeten Extruder abhängig, es können jedoch Fliessgeschwindigkeiten zwischen etwa 0,2 und 2, vorzugsweise 0,7 und 1,4 kg/h/cm Umfang der fertigen Blase aufrechterhalten werden. Blasverhältnisse, das ist das Verhältnis des endgültigen Foliendurchmessers zum Düsendurchmesser, in der Grös-senordnung von etwa 1,5 bis 5 sind geeignet. Die endgültige Foliendicke kann zwischen etwa 10 und 250 fi.m liegen. Luft ist das bevorzugte Medium, um sowohl den Innendruck zu erzeugen als auch als externes Kühlmedium zu dienen. Es können jedoch auch andere Gase verwendet werden. Das externe, den Kühlöffnungen zugeführte Medium bzw. die Luft, sollte vorzugsweise bei Temperaturen zwischen —20 und +90 °C gehalten werden und mit einer Geschwindigkeit von etwa 23 bis 183 m3/min je m2 der zu kühlenden Schlauchoberfläche zugeführt werden. Ein Teil oder alle in den extrudierten Schlauch eingebrachte Luft kann durch das Innere des Werkzeuges abgezogen werden, so dass ein fliessendes Luftsystem erhalten wird. The thermoplastic resin is generally extruded through an annular die with a diameter of about 12 to 400 mm and a gap width between about 0.25 and 2.5 mm. The extrusion rate is of course dependent on the extruder used, but flow rates of between about 0.2 and 2, preferably 0.7 and 1.4 kg / h / cm of the size of the finished bubble can be maintained. Blowing ratios, that is the ratio of the final film diameter to the nozzle diameter, in the order of magnitude of about 1.5 to 5 are suitable. The final film thickness can be between about 10 and 250 fi.m. Air is the preferred medium for both generating the internal pressure and serving as an external cooling medium. However, other gases can also be used. The external medium or the air supplied to the cooling openings should preferably be kept at temperatures between -20 and +90 ° C and fed to the surface of the hose to be cooled at a speed of approximately 23 to 183 m3 / min per m2. Some or all of the air introduced into the extruded tube can be drawn out through the interior of the tool, so that a flowing air system is obtained.
Es wurde gefunden, dass wenn ein üblicher Kühlring auf den obersten mit Öffnungen versehenen Ring aufgebracht wird, der Ausstoss bzw. die Produktion erheblich erhöht werden kann, ohne dass die Qualität der erhaltenen Folie beeinträchtigt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung kann die mit Luftaustrittsöffnungen versehene Innenseite des ersten Kühlgehäuses in Arbeitsrichtung sich konisch erweiternd gestaltet sein, so dass ihr Durchmesser bezüglich des extrudierten halbgeschmolzenen Schlauches kontinuierlich zunimmt. It has been found that if a conventional cooling ring is applied to the uppermost ring provided with openings, the output or the production can be increased considerably without the quality of the film obtained being impaired. In a preferred embodiment of the device, the inside of the first cooling housing provided with air outlet openings can be designed to widen conically in the working direction, so that its diameter increases continuously with respect to the extruded semi-melted hose.
Alternativ kann das Gehäuse eine senkrechte zylindrische Innenfläche aufweisen, die sich im wesentlichen parallel zum Weg des extrudierten Schlauches erstreckt, so dass der Schlauch beim Passieren der aufeinanderfolgenden Ringsegmente, keine Expansion erfährt. Die Wahl der Form der Innenwand hängt vom gewünschten Blasverhältnis ab. Alternatively, the housing can have a vertical cylindrical inner surface that extends essentially parallel to the path of the extruded tube, so that the tube does not expand when it passes through the successive ring segments. The choice of the shape of the inner wall depends on the desired blowing ratio.
Vorzugsweise wird zwischen dem Extrudierwerkzeug und der Unterseite des Kühlgehäuses ein Abstand in der Grössen-ordnung von 6 mm eingehalten, damit die Luft abströmen kann. Es kann vorteilhaft sein, die Oberseite des Extrudier-werkzeuges zu isolieren, um zu vermeiden, dass dieses durch austretende Luft, die über dessen Oberfläche geführt wird, abgekühlt wird. A distance of the order of 6 mm is preferably maintained between the extrusion tool and the underside of the cooling housing so that the air can flow out. It can be advantageous to isolate the top of the extrusion tool in order to prevent it from being cooled by escaping air which is passed over its surface.
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine Vorderansicht im Schnitt eines typischen Schlauchextruders, 1 is a front view in section of a typical tube extruder,
Fig. 2 eine vergrösserte Ansicht der Kühlringanordnung der Vorrichtung der Fig. 1, 2 is an enlarged view of the cooling ring arrangement of the device of FIG. 1,
Fig. 3 eine Frontansicht im Schnitt einer anderen Ausführungsform eines Schlauchextruders, und Fig. 3 is a front view in section of another embodiment of a tube extruder, and
Fig. 4 ein Teilschnitt zur Darstellung der Öffnungen in den Kühlringen gemäss Fig. 1, 2 und 3. 4 shows a partial section to show the openings in the cooling rings according to FIGS. 1, 2 and 3.
Das thermoplastische Harz wird durch einen Schraubenextruder (nichtgezeigt) zugeführt und durch die Ringdüse 18 unter Bildung eines Schlauches 16 aus geschmolzenem thermoplastischem Material extrudiert. Eine Leitung 22 im Innenteil 20 der Ringdüse 18 bringt ein gasförmiges Medium, vorzugsweise Luft, in den extrudierten Schlauch 26 aus thermoplastischem Material ein. Beim Entfernen des Schlauches von der Düse kühlt sich dieser ab, bis er sich an der Erstarrungslinie 24 zu einem dimensionsstabilen Schlauch 26 verfestigt. Dieser feste Schlauch 26 wird durch ein Paar Zusammendrückbleche zusammengedrückt und dann durch ein Paar Abnahmewalzen (nichtgezeigt) geführt, von wo es zu anderen Bearbeitungsstationen (nichtgezeigt, z.B. Beutelherstellungsvorrichtung) geführt wird oder in Form eines flachgelegten Schlauches aufgerollt wird. The thermoplastic resin is fed through a screw extruder (not shown) and extruded through the ring die 18 to form a tube 16 of melted thermoplastic material. A line 22 in the inner part 20 of the ring nozzle 18 introduces a gaseous medium, preferably air, into the extruded tube 26 made of thermoplastic material. When the hose is removed from the nozzle, it cools down until it solidifies at the solidification line 24 to form a dimensionally stable hose 26. This rigid tube 26 is compressed by a pair of compression plates and then passed through a pair of take-off rollers (not shown), from where it is taken to other processing stations (not shown, e.g. bag making device) or rolled up in the form of a flat tube.
Mehrere untere Ringe 32a, 32b und 32c, die als getrennte Teile in einem Gehäuse ausgebildet sein können oder die eine einstückige Struktur bilden können, sind oberhalb des Werkzeugs angeordnet und bilden das erste Kühlgehäuse. Durch eine Pumpe 36 wird ein Medium, vorzugsweise Luft, über eine Leitung 38 in das Innere 40 der Ringe 32 geführt. Dieses Medium trifft dann durch die Verteilerkanäle 42a über Öffnungen 43 auf den extrudierten Schlauch 16, wie dies aus Fig. 4 deutlich wird. Dies führt zu einer Druckverringerung zwischen den Öffnungsreihen (in dem mit 44 bezeichneten Bereich) und bewirkt, dass das Kühlmedium aus dem System durch die Auslässe 46 zwischen benachbarten Ringen austritt. Der verringerte Druck zieht den noch in geschmolzenem Zustand befindlichen extrudierten Schlauch 16 nach aussen zu den Ringen 32, jedoch bildet das austretende Medium ein Polster zwischen den Ringen und dem Schlauch, so dass ein Kontakt zwischen Schlauch und Ringen und ein Ankleben desselben, während er sich noch in geschmolzenem Zustand befindet, verhindert werden. A plurality of lower rings 32a, 32b and 32c, which can be formed as separate parts in a housing or which can form an integral structure, are arranged above the tool and form the first cooling housing. A medium, preferably air, is fed by a pump 36 into the interior 40 of the rings 32 via a line 38. This medium then hits the extruded tube 16 through the distribution channels 42a via openings 43, as is clear from FIG. 4. This leads to a reduction in pressure between the rows of openings (in the area denoted by 44) and causes the cooling medium to exit the system through the outlets 46 between adjacent rings. The reduced pressure pulls the extruded tubing 16 still molten outward to the rings 32, but the exiting medium forms a cushion between the rings and the tubing such that there is contact between the tubing and the rings and sticking while the tubing is in place still in a molten state, can be prevented.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist ein Endkühlring 30 oberhalb der mit zahlreichen Öffnungen versehenen Ringe 32a, 32b und 32c angeordnet. Dem Ring 30 wird über Pumpe 36a Luft unter Druck zugeführt. Die Luft tritt aus Ring 30 durch die kontinuierliche ringförmige Öffnung 34 aus und trifft auf den Schlauch 16. Der Luftstrom wird vom Ring 30 durch eine Lippe oder einen Flansch, die am unteren Umfang der Öffnung 34 angeordnet sind, nach innen und oben gerichtet. Alternativ kann der Luftstrom nur nach innen oder nur nach oben gerichtet werden. Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform sind die Vorkühlringe 32a, 32b und 32c mit einer zylindrischen Innenseite ausgestattet, die im wesentlichen senkrecht, d. h. parallel zur Achse des austretenden Schlauches 16, angeordnet ist. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform haben die Ringe 32b und 32c eine Innenfläche, die von der Senkrechten des extrudierten Schlauches 16 nach aussen 1 and 2, an end cooling ring 30 is arranged above the rings 32a, 32b and 32c provided with numerous openings. Air under pressure is supplied to the ring 30 via the pump 36a. Air exits ring 30 through continuous annular opening 34 and hits hose 16. Air flow is directed inward and upward from ring 30 through a lip or flange located on the lower periphery of opening 34. Alternatively, the airflow can only be directed inwards or only upwards. In the embodiment shown in Figs. 1 and 2, the pre-cooling rings 32a, 32b and 32c are provided with a cylindrical inner surface which is substantially vertical, i.e., vertical. H. is arranged parallel to the axis of the emerging hose 16. In the embodiment shown in FIG. 3, the rings 32b and 32c have an inner surface that extends outwards from the vertical of the extruded tube 16
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
627 401 627 401
geneigt ist, so dass eine Vergrösserung des Durchmessers des Schlauches 16 bei dessen Passieren der Ringe 32b und 32c erfolgt. Der Schlauch wird aufgrund des Teilvakuums, das aufgrund der divergierenden Strahlen des Kühlmediums, das aus den Öffnungen der Kühlringe austritt, gebildet wird, nach aussen gezogen bzw. expandiert. is inclined so that the diameter of the tube 16 increases as it passes through the rings 32b and 32c. The tube is pulled or expanded due to the partial vacuum that is formed due to the diverging jets of the cooling medium that emerges from the openings of the cooling rings.
s s
3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings
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