-
Die
Erfindung betrifft Verfahren zur Steuerung und Regelung des Dickenprofils
bei der Herstellung von Blasfolien, nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 2
und 5.
-
Das
Dickenprofil und insbesondere das Umfangsdickenprofil des aus dem
Formwerkzeug der Ringdüse
eines Blasfolienextruders austretenden Folienschlauchs weist in
Umfangslage weitgehend ortsfeste dickere und dünnere Bereiche auf, was sich beim
Aufwickeln und Weiterverarbeiten des Folienschlauchs negativ auswirkt.
-
Um
die Abweichungen des Dickenprofils schon beim Produktionsvorgang
möglichst
gering zu halten, wird die Wirkung ausgenutzt, daß beim Aufblasen
des Folienschlauches wärmere
Bereiche stärker
und kühlere
Bereich weniger stark ausgereckt werden. Bei bekannten Vorrichtungen
werden die Dickenunterschiede der Blasfolie über dem Umfang durch segmentierte
Variation der Kühlleistung über dem
Umfang beeinflußt.
Der Folienschlauch wird abhängig
von der vorhandenen Anzahl von Regelelementen in einzelne zugeordnete
Umfangssektoren unterteilt.
-
Bei
höherer
Kühlleistung
in einem Umfangssektor kühlt
die Blasfolie hier schneller, wird so weniger stark gedehnt und
bleibt somit relativ dicker. Bei geringerer Kühlleistung in einem Umfangssektor
behält
die Blasfolie eine höhere
Temperatur, infolge dessen ist sie stärker dehnbar; somit wird die
Foliendicke stärker
vermindert. Die Foliendickenunterschiede über dem Umfang werden hierbei
von einer Meßeinrichtung ermittelt
und einer Regeleinrichtung zurückgemeldet.
Diese Meßeinrichtung
ist in der Regel in Produktionsrichtung hinter einem Einfrierbereich
des Folienmaterials angeordnet.
-
Aus
der
DE 40 01 287 C2 und
EP 0 508 167 A2 sind
segmentweise unterteilte Kühlluftringe
bekannt, bei denen die Kühlluft
mittels Einbauten in diesen Segmenten im Volumen bzw. in der Temperatur verändert wird.
-
In
der
DE 40 01 287 A1 ist
hierbei vorgesehen, daß zur Änderung
der einzelnen Volumenströme
Teilströme
der Kühlluft
abgezweigt und abgeblasen werden, die an der Kühlung der Blasfolie nicht teilnehmen.
Dies ist energetisch nachteilig. Die Vielzahl der unmittelbar am
Kühlluftring
angebauten Regeleinheiten führt
zu einer sehr gedrängten
Bauweise.
-
Aus
der
EP 0 508 167 A2 ist
ein Kühlluftring mit
Düsen in
zwei Austrittsebenen vorgesehen. Hierbei wird ein kleinerer Teilstrom
ungeregelt in einer ersten Ebene relativ nah an der Ringdüse des Blaskopfes
zugeführt
und ein größerer Teilstrom
der Kühlluft
in einer in Produktionsrichtung zweiten Ebene segmentweise temperaturgeregelt
zugeführt.
Die unmittelbar im Kühlring
eingebauten Heizelemente führen
wieder zu einer gedrängten
und die Strömung
behindernden Bauweise. Das Ansprechen der Heizelemente ist trägheitsbehaftet.
-
Der
wesentliche Nachteil der vorgenannten Systeme besteht darin, daß in dem
Kühlring
Einbauten erforderlich sind und somit ein Eingriff in das sensible
aerodynamische System des Kühlluftringes
erfolgt. Weiterhin können
infolge Beeinflussung der Luftmenge oder der Temperatur im Kühlring Einbußen bei
der Gesamtkühlleistung
entstehen.
-
Aus
der
DE 26 58 518 C2 ist
es bekannt, durch Korrekturluftdüsen,
die außen
oberhalb des Kühlringes
(Außenluftblasring)
angeordnet sind, Einfluß auf
die Unterschiede in der Foliendicke zu nehmen. Nachteilig bei dieser
Vorrichtung ist die Tatsache, daß die Korrekturdüsen oberhalb
des Kühlringes
angeordnet sind. Hierbei ist der Ein fluß auf die Dickenkorrektur nur
noch in geringen Maßen
möglich,
da das Folienmaterial durch den Hauptkühlring bereits mit Kühlluft beaufschlagt
worden ist und somit die Temperatur des Folienmaterials bereits
abgesenkt ist.
-
Der
Ausreckprozeß,
der überhaupt
erst die Beeinflussung mit Korrekturluft ermöglicht, ist oberhalb des Hauptkühlrings
bereits zum Teil vollzogen, was die Einflußmöglichkeit zur Dickenkorrektur
an dieser Stelle vermindert. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung
mit Anordnung von Korrekturluftdüsen oberhalb
des Hauptkühlringes
besteht darin, daß durch
den von den Korrekturluftdüsen
in Anspruch genommenen Bauraum der Zugang zur Folienblase (beim
Start der Anlage), zum Düsenspalt
(Schmelzeaustritt ist regelmäßig von
Ablagerungen zu reinigen) und zum Hauptkühlring (Kühlluftringlippen sind prozeßabhängig einzustellen)
sehr stark eingeschränkt ist.
-
Ein
weiterer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß je nach
gewünschter
Enddimension des Folienschlauches eine Lageanpassung der Korrekturluftdüsen an dessen
Durchmesser hinter dem Hauptkühlring
erforderlich wird.
-
Aus
der
DE 39 20 194 C2 sind
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Dickenprofils einer
Blasfolie bei der Blasfolienherstellung mit einem segmentierten
Zusatzkühlring
bekannt, der in Produktionsrichtung hinter, d.h. oberhalb eines Hauptkühlrings
angeordnet ist. Dies bedeutet, daß auch bei dieser Vorrichtung
die die Foliendicke beeinflussenden Kühlluftströme erst stromabwärts in den Hauptkühlluftstrom
münden
und dadurch nur in geringem Umfang auf die Dickenkorrektur des bereits gekühlten Folienschlauchs
einwirken können.
-
Aus
der
DE 196 29 076
A1 ist ein Kühlring zur
Kühlung
eines aus dem Ringspalt eines Folienblaskopfes austretenden Folienschlauches
bekannt, dem Kühlluft
mit zwei unterschiedlichen Temperaturen zugeführt wird und innerhalb dessen
die Kühlluft segmentweise
unabhängig
voneinander zur Dickensteuerung veränderlich gemischt wird. Diese
Vorrichtung bedingt einen erhöhten
Aufwand bezüglich
der temperierten Kühllufterzeugung
und Kühlluftmischung.
Ebenso bedingt sie eine sehr gedrängte und komplizierte Bauweise
aufgrund der Mehrzahl von innerhalb des Kühlringes eng angeordneten Mischventilen.
-
Aus
der
DE 44 28 212 A1 ist
ein Folienblaskopf zur Herstellung von Schlauchfolien bekannt, bei dem
ein Zusatzkühlring
zwischen der Austrittsdüse des
Blaskopfes und einem ungeregelten Hauptkühlring angeordnet ist. Der
Zusatzkühlring
umfaßt
von einer äußeren Ringleitung
abgehende radial nach innen gerichtete Röhrchen, die jeweils Heizpatronen zur
Temperierung der im Volumenstrom ungeregelten Zusatzkühlluft enthalten.
Das Ansprechverhalten der Heizpatronen ist trägheitsbehaftet, so daß insgesamt
ein schlechtes Regelverhalten zu erwarten ist. Die Ausbildung des
Zusatzkühlringes
mit der Vielzahl der Heizpatronen, die überdies verschmutzungsanfällig sind,
ist außerordentlich
kompliziert. Eine Wartung der Heizpatronen erfordert eine Gesamtdemontage
der Kühlringe.
-
Ein
weiterer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Heizpatronen
aufgrund der gewünschten
Temperaturunterschiede einen erheblichen Wärmeisolationsaufwand untereinander
und gegenüber
der beheizten Ringdüse
des Blaskopfes erfordern.
-
Bei
der Blasfolienherstellung treten zusätzlich zu den in Umfangsrichtung
gemessenen Dickenunterschiede immer auch Dickenschwankungen in Produktionsrichtung
auf, die den Umfangsdickenunterschieden gleichmäßig in der Form überlagert
sind, daß die über dem
Umfang gemittelte Dicke in Produktionsrichtung periodischen Schwankungen
unterliegt. Diese Schwankungen können
verschiedene Ursachen haben, z.B. Ausstoßschwankungen der Extrusionseinheit
oder Antriebsschwankungen der Abzugseinheit, die den Folienschlauch
in Längsrichtung zieht
und verstreckt.
-
Zur
Minimierung dieser Schwankungsursachen sind gravimetrische Durchsatzregelsysteme
bekannt, die Rohstoffdurchsatz, Förderschneckendrehzahl der Extrusionseinheit
und Antriebsdrehzahl der Abzugseinheit in einem Regelkreis zur Konstanthaltung
der mittleren Foliendicke verbinden.
-
Als
weitere Schwankungsursache, die von den bekannten Systemen nicht
kompensiert werden kann, tritt häufig
eine niederfrequente aerodynamische Resonanzschwingung im Kühlringsystem
zwischen den Ausblaslippen der Kühlluftdüsen und
dem im Venturieffekt gehaltenen Folienschlauch auf, der im Bereich
der Kühlluftdüsen noch
ein hochelastisches Verhalten aufweist. Diese Resonanzschwingung
stört die
Konstanz der Längsverstreckung
und führt
dadurch zu einer Beeinflussung der Foliendicke in Produktionsrichtung
in Form einer regelmäßigen Schwingung.
Die Frequenz dieser Schwingung liegt in einer Größenordnung von kleiner 1 Hz.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten
Art zu schaffen, mit dem die letztgenannten Nachteile der bekannten
Verfahren und Vorrichtungen bei guter Regelbarkeit und einfachem
Aufbau überwunden
werden können.
-
Die
Lösund
der Aufgabe erfolgt durch Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1, 2 und
5.
-
Eine
Verbesserung der Dickenschwankungen in Produktionsrichtung kann
erfindungsgemäß dadurch
erreicht werden, daß eine
Messung des Dickenverlaufs in Produktionsrichtung an einer oder mehreren
Stellen auf dem Umfang erfolgt und daß entweder ein von einem Zusatzgebläse erzeugter Kühlgasstrom
vor seiner Separierung in volumenregelbare Zusatzkühlgasströme in seinem
Gesamtvolumenstrom in Abhängigkeit
von dem gemessenen Längsdickenverlauf
in Produktionsrichtung periodisch derart verändert wird, daß in Produktionsrichtung
andernfalls periodisch auftretende Dickenschwankungen weitgehend
kompensiert werden oder daß bei
einem von einem Zusatzgebläse
kontinuierlich erzeugten Kühlgasstrom
nach seiner Separierung in volumenregelbare Zusatzkühlgasströme deren
einzelne Volumenströme
in Abhängigkeit
von dem gemessenen Längsdickenverlauf
in Produktionsrichtung periodisch derart gemeinschaftlich zusätzlich verändert werden,
daß in
Produktionsrichtung der Blasfolie andernfalls periodisch auftretende Dickenschwankungen
kompensiert werden.
-
Aus
der vorgenommenen Messung der Foliendicke in Produktionsrichtung
werden die Amplitude und die Frequenz des unkorrigierten Längsdickenverlaufs
ermittelt und durch eine gegensteuernde Regelung der Zusatzkühlgasströme weitgehend
kompensiert. Diese Kompensation kann auf zwei Arten erfolgen. Eine
Möglichkeit
stellt die Ansteuerung der Regelemente in Form einer Schwingung
dar, wobei sich ein entsprechender periodischer Volumenstromverlauf
der separaten Zusatzkühlgasströme ergibt. Die
Ansteuerung der Regelelemente wird in Frequenz und Amplitude so
eingestellt, daß die
zuvor festgestellte periodische Änderung
der Foliendicke in Produktionsrichtung kompensiert wird. Eine andere Möglichkeit
ist die periodische Beeinflussung des von dem Gebläse erzeugten
Kühlgasstroms
bereits vor seiner Separierung in einzelne volumenregelbare Zusatzkühlgasströme. Die
Beeinflussung kann durch ein entsprechendes Regelelement im Gesamtzusatzkühlgasstrom
(Klappe und/oder Ventil) oder durch eine Drehzahländerung
des Gebläses
erfolgen.
-
Eine
vorteilhafte Ausführung
besteht in einem Verfahren zur Regelung des Dickenprofils bei der
Herstellung von Blasfolien mittels eines Blasfolienextruders mit
einem Blaskopf, einem Hauptkühlring für die Zufuhr
eines Hauptkühlgasstromes
und einem außerhalb
des Hauptkühlringes
angeordneten Zusatzkühlring
für eine
Zufuhr von separaten Zusatzkühlgasströmen, wobei
mittels einer Meß-
und Regeleinrichtung die Foliendicke an der Blasfolie oberhalb einer
Einfriergrenze über
dem Umfang gemessen und die Zusatzkühlgasströme in Abhängigkeit von den gemessenen
Foliendicken geregelt werden, wobei die Zusatzkühlgasströme des Folienschlauches zumindest
von außen
in Produktionsrichtung vor dem Hauptkühlgasstrom zugeführt werden
und in Abhängigkeit
vom Foliendickenverlauf über
dem Umfang einzeln in ihrem Volumenstrom geregelt werden.
-
Das
Verfahren hat den Vorteil, daß durch
die Zufuhr der Zusatzkühlgasströme in Produktionsrichtung
vor dem Hauptkühlgasstrom
eine von der Kühlwirkung
des Hauptkühlgasstromes
unabhängige
Vorkühlung
des Folienschlauches unmittelbar nach dem Austritt aus der Ringdüse des Folienblaskopfes
erreicht wird. Hierbei ist die örtlich
getrennt vom Zusatzkühlring
erfolgende Volumensteuerung der einzelnen Zusatzkühlgasströme unkompliziert,
einfach beherrschbar und von gutem Ansprechverhalten.
-
Dadurch,
daß die
Mittel zur Regelung des Dickenprofils mittels umfangssektorweise
geregelter Zusatzkühlgasströme gänzlich dem
Zusatzkühlring zugeordnet
sind, kön nen
am Hauptkühlring
einfache Verstellmöglichkeiten
für die
ggfs. mehrere Ringspalte in verschiedenen Ausblasebenen vorgesehen
werden. Dies ermöglicht
eine optimale Anpassung des Hauptkühlringes an verschiedenen verfahrenstechnischen
Bedingungen oder Erfordernissen und erhöht die Produktionsleistung
der Vorrichtung aufgrund hoher Kühlwirkung.
-
Die
Anbringung des Zusatzkühlrings
unterhalb des Hauptkühlringes
erlaubt die größtmögliche Beeinflussung
der Kühlwirkung
unmittelbar an Düsenaustritt.
Die Form und Größe des Zusatzkühlringes
ist damit unabhängig
von der durch den Hauptkühlring
und das Innengasvolumen der Folienblase eingestellten Folienschlauchdimension
und schränkt die
Zugänglichkeit
zum Folienschlauch, zum Düsenspalt
des Blaskopfes und zum Hauptkühlring
nicht ein. Die Vorrichtung zur separaten Regelung der Zusatzkühlgasströme liegt
dabei außerhalb
des Zusatzkühlrings.
-
Dies
hat den erheblichen Vorteil, daß die
Volumenstromregelelemente außerhalb
der heißen Zone
nahe der Ringdüse
des Blaskopfes liegen.
-
Während für den Hauptkühlgasstrom
aus Kostengründen
Druckluft zur Anwendung kommt, ist es vorteilhaft, für die Zusatzkühlgasströme Inertgas oder
Luft mit einer Beimischung aus Inertgas zu verwenden. Hierdurch
werden Oxiadationserscheinungen des heißen Folienmaterials an der
Ringdüse
des Blaskopfes vermieden, so daß das
Ansetzen von Oxidationsprodukten an der Ringdüse verhindert werden kann.
Bevorzugt wird der Anteil der Zusatzkühlgasströme auf höchstens 5 % der gesamten Kühlgasströme beschränkt.
-
Die
Vorrichtung kann an alle bekannten Kühlringsysteme angepaßt werden,
auch im Rahmen einer Nachrüstung.
Die Gesamtkühlleistung
des nachfolgenden Hauptkühlrings
wird dabei in keiner Weise negativ beeinflußt. Weiterhin findet kein Eingriff
in das vorhandene Hauptkühlgassystem
statt.
-
Bevorzugte
Weiterbildungen, die in den Unteransprüchen im einzelnen genannt sind,
werden nachstehend erläutert.
-
Nach
einer günstigen
Ausführungsform
wird der Foliendickenverlauf in Umfangsrichtung zeitlich intermittierend
jeweils umlaufend über
dem gesamten Umfang gemessen. Hierzu kann ein Meßkopf verwendet werden, der
auf einem Ringträger
verfahrbar ist und berührungslos
in zeitlichen Abständen
den Dickenverlauf über
dem Umfang abtastet. Dies ist möglich,
da das Dickenprofil über
dem Umfang grundsätzlich
lagekonstant ist.
-
Der
Foliendickenverlauf in Produktionsrichtung kann damit bevorzugt
zwischen den einzelnen Messungen des Foliendickenverlaufs über dem
Umfang in einer Umfangsposition kontinuierlich gemessen werden,
wobei der gleiche in einer Umfangsposition festgehaltene Meßkopf Verwendung
finden kann.
-
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der ungeregelte und über dem Umfang ungeteilte Hauptkühlgasstrom
aus dem Hauptkühlring
in zumindest zwei Ausblasebenen zugeführt wird. Hiermit wird bei
gegebener Kühlgasförderleistung
die Kühlwirkung
deutlich gesteigert.
-
Je
nach der geforderten Ausbringungsrate der Schlauchfolie kann es
ausreichend sein, daß das umfänglich gleichverteilte
Hauptkühlgas
und/oder die Zusatzkühlgasströme ausschließlich auf
der Außenseite
oder auf der Innenseite gegen den Folienschlauch geblasen werden
oder kann es erforderlich werden, daß das umfänglich gleichverteilte Hauptkühlgas und/oder
die Zusatzkühlgasströme auf der Außenseite
und auf der Innenseite gegen den Folienschlauch geblasen werden.
-
Mit
der Verwendung von Zusatzkühlgasströmen auf
der Außenseite
und auf der Innenseite kann die Regelungsrate erhöht werden.
-
Vorteilhaft
ist es bei einer Kühlgasausbringung
auf der Außenseite
und auf der Innenseite gegen den Folienschlauch in jedem Fall, wenn
die Ausblasebenen sowohl des Hauptkühlgasstromes als auch der Zusatzkühlgasströme innen
und außen
in im wesentlichen übereinstimmenden
Ebenen liegen.
-
In
besonders vorteilhafter Ausgestattung ist es vorgesehen, daß jeweils
Zusatzkühlgasströme mit übereinstimmender
Umfangsposition auf der Außenseite
und auf der Innenseite der Schlauchfolie gemeinschaftlich druckversorgt
und mengenstromgeregelt sind. Die Zuführleitungen für Zusatzkühlgasströme mit gleicher
Umfangsposition auf der Außenseite und
auf der Innenseite des Folienschlauches werden hierbei als Verzweigungsleitungen
von Leitungen mit einem gemeinsamen Volumenstromregelelement ausgeführt. Hiermit
wird zum einen der konstruktive Aufwand bezüglich der Druckversorgung und
Regelungsvorrichtung für
das Zusatzkühlgas
gering gehalten, zum anderen die gewünschte Variation der regelbaren
Kühlwirkung
in den einzelnen Umfangsbereichen intensiviert.
-
Der
Zusatzkühlring
kann eine einstückige
sogenannte Segmentscheibe von im wesentlichen gleichbleibender Dicke
mit einer ebenen Stirnfläche umfassen,
die am äußeren Umfang
verteilte Zuführbohrungen
hat, von denen einseitig offene Radialnuten ausgehen, die im wesentlichen
bis zum inneren Umfang reichen, wobei die die Radialnuten aufweisende
Stirnfläche
an einer ebenen Gegenfläche
eines Abschlußteils
abdichtend anliegt. Dieses Abschlußteil kann insbesondere vom
Hauptkühlring
selber gebildet werden, dessen Unterseite die ebene Gegenfläche bildet,
gegen die die Segmentscheibe verschraubt ist. Die Gegenfläche bildet
hierbei mit den Nuten radiale Kühlgaskanäle in der
Segmentscheibe, denen über
Einzelstutzen an den Durchgangsbohrungen die separat geregelten
Zusatzkühlgasströme zugeführt werden.
Nahe dem Austritt können
die einzelnen Kühlgaskanäle ineinander übergehen.
-
Der
Hauptkühlring
selber kann entsprechend der bereits genannten bevorzugten Art der
Kühlgasausbringung
in zumindest zwei verschiedenen Ebenen angeordnete im wesentlichen
parallel zur Wandung des Folienschlauchs gerichtet austretende Ringdüsen umfassen.
-
Ein
innerer Zusatzkühlring
für die
Zufuhr von separaten Zusatzkühlgasströmen im Inneren
des Folienschlauchs kann in ähnlicher
Weise aufgebaut und in entsprechender Weise versorgt sein wie der
erste Zusatzkühlring
auf der Außenseite.
Hierbei kann ein weiteres Gebläse
und eine der Anzahl der Zusatzkühlgasströme entsprechende
Anzahl von Volumenstromregelelementen und weiteren Zufuhrleitungen vorgesehen
sein. Bevorzugt ist es jedoch, daß äußerer und innerer Zusatzkühlring mit
Verzweigungsleitungen einer einheitlichen Druckluftversorgungs-
und Regelungsvorrichtung für
die Zusatzkühlgasströme mit korrespondierender
Umfangslage verbunden sind.
-
Auch
der weitere Zusatzkühlring
kann als einstückige
sogenannte Segmentscheibe gleichmäßiger Dicke mit einer ebenen
Stirnfläche
ausgebildet sein, die in diesem Fall am inneren Umfang verteilte Zuführungsbohrungen
hat, von denen einseitig offene Radialnuten ausgehen, die bis zum äußeren Umfang
reichen, wobei die die Radialnuten aufweisende Stirnfläche an einer
ebenen Gegenfläche
eines Abschlußteils
abdichtend anliegt. Dieses Abschlußteil mit der Gegenfläche kann
hierbei von einer Unterseite einer Innenkühleinrichtung im Inneren des
Folienschlauches gebildet werden.
-
Gemäß der bereits
genannten Form der Kühlmittelausbringung
kann diese Innenkühleinrichtung
in einer oder mehreren verschiedenen Ebenen liegende Ringdüsen umfassen,
die in den Ebenen der Ringdüsen
des Hauptkühlringes
liegen, und ein zentrisches Luftabsaugrohr aufweisen, das in den Folienschlauch
hineinragt. Eine derartige Innenkühleinrichtung kann aus einer
Mehrzahl von übereinanderliegenden
Ringscheiben aufgebaut sein, die mit Ausnahme einer Deckelscheibe
untereinander gleich ausgeführt
sein können.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
von Vorrichtungen zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
-
Es
zeigen
-
1 den Blaskopf eines Blasfolienextruders
mit einem Hauptkühlring
und einem unterhalb davon, also in Herstellrichtung des Folienschlauches vor
dem Hauptkühlring
angeordneten Zusatzkühlring mit
Gebläse
und Regelelementen für
eine separate Steuerung und Regelung der Zusatzkühlgasströme zum Zusatzkühlring in
einer ersten Darstellung;
-
2 eine Draufsicht auf den
Zusatzkühlring mit
Gebläse
und Regeleinrichtungen nach 1;
-
3 einen Teilschnitt durch
den Zusatzkühlring
und den unteren Teil des Hauptkühlrings
gemäß Schnittlinie
III-III in 2;
-
4 den Blaskopf eines Blasfolienextruders
mit einem Hauptkühlring
und einem unterhalb davon, also in Produktionsrichtung des Folienschlauches
vor dem Hauptkühlring
angeordneten Zusatzkühlring
mit Gebläse
und Meß-
und Regelelementen für
eine separate Steuerung und Regelung der Zusatzkühlgasströme zum Zusatzkühlring in
einer zweiten ergänzten
Darstellung;
-
5 den Blaskopf, den Hauptkühlring und den
Zusatzkühlring
mit entsprechenden Kühlgaszuführungen
in vergrößertem Teilschnitt;
-
6 die Düsenaustritte an dem Zusatzkühlring nach 5 als vergrößerte Einzelheit;
-
7 ein Scheibenelement des
Zusatzkühlrings
nach 5 in Draufsicht;
-
8 den Blaskopf eines Blasfolienextruders
mit einem Hauptkühlring
und einem unterhalb davon, also in Produktionsrichtung des Folienschlauches
vor dem Hauptkühlring
angeordneten Zusatzkühlring
sowie einem zusätzlichen
Innenkühlring
in einer dritten ergänzten
Darstellung;
-
9 den Blaskopf mit dem Hauptkühlring, dem
Zusatzkühlring
und dem Innenkühlring
nach 8 in vergrößertem Teilschnitt;
-
10 die Austrittsdüsen des
Zusatzkühlringes
und des Innenkühlringes
nach 9 als vergrößerte Einzelheit.
-
11 ein Scheibenelement des
Innenkühlrings
nach 8 in Draufsicht;
-
Die 1 bis 3 werden nachstehend gemeinsam beschrieben.
-
Die
gezeigte Vorrichtung umfaßt
einen Blasfolienextruder mit einem Blaskopf 1, einem Hauptkühlring 2 für einen
konstanten ringförmigen
Hauptkühlgasstrom 3 und
einen unterhalb des Hauptkühlringes 2 angeordneten
Zusatzkühlring 4 für eine Zufuhr
von separaten ringförmig
gruppierten Zusatzkühlgasströmen 5 zur
Kühlung
eines aus einem Ringkanal 6 am Blaskopf 1 austretenden
Folienschlauches 7. Zur Steuerung und Regelung des Dickenprofils
des Folienschlauches 7 ist eine Meß- und Regeleinrichtung vorgesehen,
die die Foliendicke an dem Folienschlauch 7 oberhalb einer
Einfriergrenze abtastet und die Zusatzkühlgasströme 5 in Abhängigkeit
von den gemessenen Foliendicken regelt.
-
Der
Zusatzkühlring 4 ist
als Segmentscheibe ausgebildet und am Blaskopf 1 des Blasfolienextruders
unterhalb des Hauptkühlringes 2 angeordnet, um
so den größtmöglichen
Einfluß auf
die Reduzierung der Foliendickentoleranzen zu nehmen. Der Zusatzkühlring 4 ist
dabei unmittelbar am Austritt des plastischen Folienmaterials aus
dem Ringkanal 6 des Blaskopfes 1 montiert. Er
ist als unabhängiges
eigenständiges
Konstruktionselement an den Hauptkühlring 2 angesetzt.
Der Zusatzkühlring 4 ist
mit einem Gebläse 8 für die Zusatzkühlgasströme 5 verbunden, wobei
für die
Aufteilung des von dem Gebläse 8 erzeugten
Kühlgasstromes
in einzelne separate Zusatzkühlgasströme 5 eine
Einrichtung 9 vorgesehen ist, die aus einer Mehrzahl von
Klappen und/oder Ventilen besteht und die außerhalb des und getrennt vom
Hauptkühlring 2 angeordnet
ist.
-
Diese
Vorrichtung 9 erlaubt eine sehr genaue Steuerung und Regelung
des Dickenprofils bei der Herstellung von Blasfolien.
-
Die
Zusatzkühlgasströme 5 werden
in Produktionsrichtung 10 des Folienschlauches 7 vor
dem Hauptkühlring 2 zugeführt und
direkt gegen den aus dem Blaskopf 1 austretenden Folienschlauch 7 gerichtet.
Dabei werden die Zusatzkühlgasströme 5 vor dem
Eintritt in den Zusatzkühlring 4 durch
die Vorrichtung 9 in ihrem Volumenstrom geregelt.
-
Zur
Verbesserung der Dickentoleranzen der Blasfolie in Produktionsrichtung
kann mittels dieser Vorrichtung 9 der von dem Gebläse 8 erzeugte
Kühlgasstrom
vor seiner Separierung in einzelne volumenregelbare Zusatzkühlgasströme 5 in
seinem Gesamtvolumenstrom in Abhängigkeit
von dem gemessenen Längsdickenverlauf
der Blasfolie in Produktionsrichtung periodisch derart verändert werden,
daß in
Produktionsrichtung der Blasfolie andernfalls periodisch auftretende
Dickenschwankungen weitgehend kompensiert werden.
-
Ebenso
ist es aber auch in einer demgegenüber abgewandelten Form möglich, daß bei einem von
dem Gebläse 8 kontinuierlich
erzeugten Kühlgasstrom
nach seiner Separierung in die einzelnen volumenregelbaren Zusatzkühlgasströme, die
Einzelvolumenströme
der Zusatzkühlgasströme in Abhängigkeit
von dem gemessenen Längsdickenverlauf
der Blasfolie in Produktionsrichtung periodisch derart verändert werden,
daß in
Produktionsrichtung der Blasfolie andernfalls periodisch auftretende
Dickenschwankungen weitgehend kompensiert werden.
-
In 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung
in gegenüber 1 erweiterter Darstellung
gezeigt, an der die folgenden Einzelheiten erkennbar sind. Ein Blaskopf 11 umfaßt einen
Ringkanal 16, der mit vertikaler Mittelachse 21 oben
aus dem Blaskopf austritt. Aus dem Ringkanal 16 tritt ein
Folienschlauch 17 aus, der nach oben mit nicht näher dargestellten
Mitteln abgezogen wird und durch innere Druckaufgabe mit hier nicht
dargestellten Mitteln nach dem Austritt aus dem Ringkanal 16 aufgeweitet wird.
Hierbei wird er von einem oberhalb des Blaskopfes liegenden Kalibrierkopf 22 gestützt und
in seinem Enddurchmesser im wesentlichen definiert. Der Folienschlauch 17 wird
ringförmig
umschlossen von einem Hauptkühlring 12,
dem ein im wesentlichen ringförmiger
Hauptkühlgasstrom 13 entweicht,
sowie einem unmittelbar darunter zwischen Blaskopf 11 und
Hauptkühlring 12 liegenden
Zusatzkühlring 14, dem
einzelne Zusatzkühlgasströme 15 entweichen. Die
Kühlgasströme 13, 15 wirken
zum einen stabilisierend auf den sich in Erweiterung befindlichen
Folienschlauch 17 ein, zum anderen kühlen sie das aus der Ringdüse 16 plastische
Folienmaterial ab, bis in einer umlaufenden Einfrierzone die plastische
Erweiterung des Schlauchmaterials infolge des Abkühlens beendet
ist. Der Hauptkühlring 12 besteht
im wesentlichen aus einem torusförmigen
Hohlkörper,
der einige umfangsverteilte Zufuhrstutzen 23 aufweist und zumindest
eine Ringdüse 24,
aus der der Hauptkühlgasstrom 13 möglichst
gleichmäßig austritt.
-
Der
Zusatzkühlring 14 besteht
aus einem einstückigen
Ringsegmentkörper,
der eine Mehrzahl von Zuführstutzen 25 aufweist
und der an seiner dem Folienschlauch 17 nahe liegenden
Innenseite einzelne Austrittsdüsen 26 hat,
aus denen einzelne regelbare Zusatzkühlgasströme austreten. Während die Zuführleitung
zu den Stutzen 23 des Hauptkühlrings 12 nicht dargestellt
sind, sind beispielhaft zwei Einzelleitungen 27 zu den
Zuführstutzen 25 dargestellt. Diese
Leitungen sind mit einer Vorrichtung 19 verbunden, die
eine der tatsächlichen
Anzahl der umfangsverteilten Leitungen 27 entsprechende
Anzahl von Steuerventilen 29 umfaßt, von denen vier stellvertretend
darge stellt sind, die alle von einem Gebläse 18 über eine
Versorgungsleitung 20 druckluftbeaufschlagt sind. Oberhalb
des Kalibrierkopfes 22 befindet sich eine berührungslose
Dickenmeßeinheit 31,
die auf einem koaxial zum Schlauch angeordneten Drehkranz 32 befestigt
ist und die durch periodisches Umfahren des Folienschlauches 17 eine
Dickenverteilungsmessung vornehmen kann. Zwischen den einzelnen
Messungen der Umfangsdickenverteilung kann die Meßeinrichtung 31 ortsfest gehalten
werden und eine Längsdickenverlaufmessung
des Folienschlauches entlang einer Mantellinie vornehmen, wobei
dieser Längsdickenverlauf
repräsentativ
für die
Längsdickenveränderung
des gesamten Schlauchumfanges ist. Wie durch eine Signalleitung 33 symbolisiert,
wird das Ergebnis der Dickenmessung in einem Meß- und Steuergerät 34 verarbeitet,
von dem eine Steuerleitung 35 zum Gebläse 18 und eine Steuerleitung 36 zur
Vorrichtung 19 gehen. Mit der Steuerleitung 35 kann
die Gebläseleistung 18 insgesamt
variiert werden; über
die Steuerleitung 36, die stellvertretend für eine Vielzahl
von Steuerleitungen zu den einzelnen Steuerventilen 29 steht, kann
der Öffnungsquerschnitt
der üblicherweise
pulsweitenmodulierten Steuerventile 28 einzeln verändert werden.
Die Messung der Umfangsdickenverteilung wird umgesetzt in eine Regelung
der einzelnen Zusatzluftströme 15.
Die Messung des Längsdickenverlaufes
dient zur Feststellung der Periode der Längsdickenänderung, wobei dann antizipierend
entgegensteuernd entweder die Leistung des Gebläses 18 verändert wird
oder an den Steuerventilen 29 eine entsprechende periodische
Korrektur überlagernd zum
eigentlichen Steuerungsvorgang aufgeprägt wird.
-
In 5 ist die Ringdüse 16 und
die Kühlringe 12, 14 ähnlich 4 in vergrößerten Teilschnitten gezeigt.
Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern belegt, wobei hier
verschiedene Merkmale konstruktiv ausgeführt sind. An einen der Zufuhrstutzen 23 schließt sich
eine Zufuhrleitung 37 an. Es wird deutlich, daß der Hauptkühlring 12 als
Hohlelement ausgebildet ist, das neben einem ersten Düsenaustrittsring 24 einen
weiteren Düsenaustrittsring 38 umfaßt. Der
Hauptkühlring 12 weist
eine untere plane Fläche 39 zumindest
in seinem Innenbereich auf, gegen den der Zusatzkühlring 14,
der eine obere prinzipiell plane Fläche 41 hat, verschraubt
ist. Im Zusatzkühlring 14 sind
einzelne Radialnuten 42 ausgeführt, die radial außen über Durchgangslöcher 43 mit
den einzelnen Anschlußstutzen 25 verbunden
sind, während
sie radial innen in den Zusatzdüsen 26 enden. Die
Radialnuten 42 bilden mit der planen Fläche 39 die einzelnen
Kühlgaskanäle. Der
Zusatzkühlring 14 ist über Zentrierklammen 44 gegenüber dem
Blaskopf 11 zentriert. Damit ist in gleicher Weise auch
der mit dem Zusatzkühlring 14 verschraubte
Hauptkühlring 12 gegenüber dem
Blaskopf und der Ringdüse 16 zentriert.
Im Bereich der Einzeldüsen 26 liegt
eine Isolierscheibe 40 zwischen Blaskopf 11 und
Zusatzkühlring 14.
-
In 6 ist als vergrößerte Detailzeichnung in
der gleichen Darstellung wie in 5 der
Blaskopf 11 mit dem Düsenschlitz 16 erkennbar,
aus dem der Folienschlauch 17 austritt, der hier vereinfachend
mit gleichmäßiger Wandstärke dargestellt
ist. Auf dem Blaskopf 11 ist die Isolierscheibe 40 sichtbar,
darüber liegen
der Hauptkühlring 12 mit
den Ringdüsen 24, 38 und
der darunter geschraubte Zusatzkühlring 14 mit
einer Einzeldüse 26.
-
In 7 ist der Zusatzkühlring 14 nach 5 als Einzelheit in Draufsicht
gezeigt. In einer im wesentlichen planen Flanschfläche 41 sind
die bereits angesprochenen Radialnuten 42 erkennbar, die außen mit
Abstand von der Umfangskante enden und mit den Durchgangslöchern 43 Verbindung
haben und die nach innen in den voneinander durch Zwischenstege 45 getrennten
Düsenöffnungen 26 enden.
In der Mitte befindet sich die zentrale Durchtrittsöffnung 46 für den Folienschlauch.
-
In 8 ist in weitgehend übereinstimmender
Darstellung mit 4 eine
Vorrichtung in einer ergänzten
Ausführung
gezeigt, bei der die gleichen Einzelheiten wie in 4 mit den gleichen Bezugsziffern belegt
sind. Auf die dazu gegebene Beschreibung wird insoweit Bezug genommen.
Innerhalb des Folienschlauches 17 befindet sich eine Innenkühlvorrichtung 47,
die auf den Blaskopf 11 aufgeschraubt ist und mehrere Elemente
umfaßt,
auf die nachstehend noch näher
Bezug genommen wird. Am Umfang der Vorrichtung 47 befinden
sich in verschiedenen Ebenen Ringdüsen 49, 50,
die radial nach außen
austreten. Diese werden über
einen Innenhohlraum 51 mit Kühlgas versorgt, das über ein
koaxiales zentrales Abzugsrohr 52 mit oben offenem Ende
wieder abgesaugt wird. Zwischen Innenkühlvorrichtung 47 und Blaskopf 11 ist
ein weiterer Zusatzkühlring 48 eingesetzt,
der eine Mehrzahl von inneren Zusatzkühlgasströme 53 über Einzeldüsen 54 erzeugt,
die über
einzelne Versorgungsleitungen 55 mit zusätzlicherem steuerbaren
Kühlgas
versorgt werden. Die Leitungen 55 sind jeweils Zweigleitungen
der Einzelleitungen 27, so daß bestimmte Umfangsbereiche
des Folienschlauches 17 jeweils mit einheitlich gesteuertem
zusätzlichen
Kühlgas
von innen und außen
beaufschlagt werden.
-
In 9 ist der Blaskopf 11,
der Hauptkühlring 12 und
der Zusatzkühlring 14 in
gleicher Weise in 5 gezeigt,
glei che Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern belegt, auf
die Beschreibung der 5 wird
insoweit Bezug genommen. Darüber
hinaus ist im Inneren des Folienschlauches 17 die auf den
Blaskopf 11 aufgesetzte Innenkühlvorrichtung 47 erkennbar,
dessen unterstes Element der innere Zusatzkühlring 48 ist, der
auf ein Zylinderrohr 56 innerhalb des Blaskopfes 11 ausgeschraubt
ist. Innerhalb dieses Rohres 56 sind die Zuführleitungen 55 als Bohrungen
ausgeführt.
Der Zusatzkühlring 54 umfaßt Durchgangsbohrungen 57 zur
Verbindung mit diesen Zuführungsleitungen 55 sowie
in einer planen Fläche 58 ausgeführte Radialnuten 59,
deren Enden die Einzeldüsen 54 bilden.
Die Innenkühlvorrichtung 47 umfaßt weiterhin
mehrere aufeinander gesetzte Scheibenelemente, von denen das untere
eine plane Unterseite 60 aufweist, die die Radialnuten 59 nach oben
abschießt,
so daß einzelne
Kühlgaskanäle gebildet
werden. Die einzelnen Scheibenelemente bilden miteinander die Ringdüsen 49, 50 und
sind durch Gitterhülsen
miteinander verbunden. Zwischen der Segmentscheibe und dem Blaskopf 11 ist
ein weiterer Isolierring 62 vorgesehen.
-
In 10 sind die bereits in 9 erkennbaren Einzelheiten
vergrößert gezeigt,
wobei insbesondere die Bildung der Zusatzkühlgasaustritte 54 durch den
Zusatzkühlring 48 und
das untere der Ringelemente der Innenkühlvorrichtung 47 sowie
die Verbindung der Durchgangsbohrungen 57 mit den Zufuhrkanälen 55 deutlich
wird.
-
In 11 ist der innere Zusatzkühlring 48 mit den
bereits genannten Einzelheiten Durchgangsbohrungen 57 und
Radialnuten 59 gezeigt, die in einer planen Oberfläche 58 eingefräst sind.
Diese Radialnuten 59 sind zumindest bis nahe an den Außenum fang
durch Trennstege 63 voneinander getrennt. Die Ringscheibe 48 hat
eine Zentralöffnung 64 für die allgemeine
Luftzuführung.
-
- 1
- Blaskopf
- 2
- Hauptkühlring
- 3
- Hauptkühlgasstrom
- 4
- Zusatzkühlring
- 5
- Zusatzkühlgasstrom
- 6
- Ringkanal
- 7
- Folienschlauch
- 8
- Gebläse
- 9
- Einrichtung
zu Kühlgassteuerung
- 10
- Produktionsrichtung
- 11
- Blaskopf
- 12
- Hauptkühlring
- 13
- Hauptkühlgasstrom
- 14
- Zusatzkühlring
- 15
- Zusatzkühlgasstrom
- 16
- Ringdüse
- 17
- Folienschlauch
- 18
- Gebläse
- 19
- Einrichtung
zu Ventilsteuerung
- 20
-
- 21
- Achse
- 22
- Kalibrierkopf
- 23
- Zuführstutzen
- 24
- Ringdüse
- 25
- Zuführstutzen
- 26
- Einzeldüse
- 27
- Zusatzkühlgasleitung
- 28
- Zufuhrleitung
- 29
- Steuerventil
- 30
-
- 31
- Meßeinrichtung
- 32
- Drehkranz
- 33
- Signalleitung
- 34
- Steuer-
und Regeleinheit
- 35
- Steuerleitung
- 36
- Steuerleitung
- 37
- Zufuhrleitung
- 38
- Ringdüse
- 39
- Planfläche
- 40
- Isolierscheibe
- 41
- Planfläche
- 42
- Radialkanal
- 43
- Durchgangsloch
- 44
- Zentrierklammer
- 45
- Zwischensteg
- 46
- Zentralöffnung
- 47
- Innenkühlvorrichtung
- 48
- Zusatzkühlring
- 49
- Ringdüse
- 50
- Ringdüse
- 51
- Zufuhrraum
- 52
- Abzugsrohr
- 53
- Zusatzkühlgasstrom
- 54
- Einzeldüse
- 55
- Zufuhrleitung
- 56
- Zylinderrohr
- 57
- Durchgangsbohrung
- 58
- Planfläche
- 59
- Radialkanal
- 60
- Planfläche
- 61
-
- 62
- Isolierscheibe
- 63
- Trennsteg
- 64
- Zentralöffnung