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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Glätten und Kühlen bzw. Kühlen einer mittels eines Extruders über eine Breitschlitzdüse extrudierten Materialbahn aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Folienbahn oder einer solchen, die zu Platten verarbeitet wird
Die DE 35 30 309 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von thermoplastischen Kunststoffbahnen. Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Kalibrieren und Glätten wird eine an sich bekannte Doppelbandpresse vorgeschlagen, deren Reaktionszone, in der der Flächendruck auf die Thermoplastbahn aufgebracht wird, mindestens teilweise eine Einrichtung zum Abführen von Wärme von der Thermoplastbahn besitzt. Die beiden übereinander angeordneten Pressbänder sind jeweils über zwei Umlenktrommeln geführt.
Die Kunststoffschmelze wird entweder aus der Extruderdüse austretend auf ein Pressband abgelegt oder in den Spalt zwischen den unmittelbar übereinander angeordneten Umlenktrommeln eingeleitet. Zwischen den beiden Umlenktrommeln ist eine Druckplatte angeordnet. Es ist unter anderem eine mechanische Druckübertragung vorgesehen, wobei zwischen der Druckplatte und der Pressbandunterfläche ortsfeste, aus Metall bestehende Rollen angebracht sind. Mit Hilfe von Hydraulikzylindern wird die Druckplatte verstellt, so dass damit die Rollen gegen die Unterfläche des Pressbandes angedrückt werden. Hierdurch soll der gewünschte Druck auf die Kunststoffbahn ausgeübt werden. Bei einer zweiten Ausführungsform sind in die Druckplatte streifenförmige, wärmeleitende Elemente eingesetzt. Diese bestehen beispielsweise aus Kupfer und treten mit der Unterfläche des Pressbandes in Kontakt.
Es sind mehrere solcher Elemente parallel vorgesehen Diese sind insgesamt von einer Dichtung umgrenzt, so dass der dazwischen befindliche Raum mit einem Druckmedium beaufschlagt werden kann und unter Druck setzbar ist. Es sollen so Druckkissen entstehen. Als Druckmedium wird neben Öl auch Luft genannt
Von Nachteil bei dieser Einrichtung ist, dass aufgrund der Umlenktrommeln, die einen relativ grossen Durchmesser haben müssen, die Schmelze einen relativ langen Weg zurücklegen muss, bis sie in den Bereich gelangt, in dem die Pressbänder eine Unterstützung durch die Druckplatten erfahren. Von Nachteil dabei ist ferner, dass aufgrund der Andrückelemente, seien es die streifenförmigen Kupferleisten oder die Rollen, ein nur geringer Kontakt zur Kühlung des Metallbandes und damit der Materialbahn gegeben ist.
Daruber hinaus ist die gewählte Abstützung nicht geeignet, genaue Spalte einzuhalten, da mit dem Druckmedium keine genaue Spalteinstellung erfolgen kann Darüber hinaus kann bei einer Konstruktion, bei der zur Abstützung Rollen vorgesehen sind, die sich jeweils nur linienförmig abstützen, in den Bereichen dazwischen eine Spaltänderung stattfinden, was insbesondere bei geschäumten Kunststoffen von Nachteil ist. Es wird keine ausreichende Oberflächenqualität erzielt.
Die DE 196 05 951 A1 betrifft ein Glättwerk, bei dem der der Breitschlitzdüse zugewandte Einlaufspalt zwischen einer Glattwalze und einem um zwei der Glättwalze benachbarten Umlenkwalzen umlaufenden, endlosen Metallband gebildet ist. Dabei kann innerhalb des endlosen Metallbandes eine Kühlvorrichtung angeordnet sein. Diese kann zusätzlich zu den als Kühlwalzen ausgebildeten Umlenkwalzen vorgesehen sein. Es ist jedoch auch dort angeregt, Kühlvorrichtungen vorzusehen und die Umlenkwalzen ohne Kühlmöglichkeit auszubilden.
In der US 4,997,358 ist ein Glättwerk beschrieben, das mehrere Walzen aufweist, die zum Glätten und Kühlen der schmelzflüssig aus einer Breitschlitzdüse mittels eines Extruders ausgetragenen Materialbahn aus thermoplastischem Kunststoff dienen. Die Walzen sind in einem Ständer angeordnet. Da der jeweils zu einer Materialbahn zu verarbeitende Kunststoff für die zu erreichende Dickentoleranz eine Anpassung der Führung und der Verweildauer der Materialbahn im Kontakt zu den Walzen erfordert, sind eine ortsfeste Walze und zwei um diese herum in verschiedenen Winkelstellungen mittels Bolzenverbindungen festlegbare Verstellwalzen vorgesehen. Die Festlegung erfolgt entsprechend den vorhandenen Bohrungen.
Die Materialbahn wird nach dem Austritt aus der Breitschlitzdüse um einen Teilbogen der Walzen geführt, wobei bei der Überleitung von der einen Walze zur nächsten ein Anlagewechsel erfolgt. Es erfolgt also zunächst eine Kühlung einer Seite der Materialbahn und dann eine Kühlung der anderen Fläche der Materialbahn. Darüber hinaus sind nur Umschlingungen erreichbar, die maximal in der Grössenordnung von 180 bezüglich der Walzen liegen
Von Nachteil bei solchen Ausbildungen ist, dass sich ein asymmetrisches Temperaturprofil in der Platte einstellt, was z. B. bei Klarsichtplatten oder Klarsichtfolien zu einer schlechteren Transparenz führt. Mit dem Temperaturwechsel erfolgt eine Veränderung der Gefügezustände, d. h es
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werden unterschiedliche Gefügestrukturen über die Dicke der Folie bzw. Platte erreicht.
Dies führt dazu, dass beispielsweise keine exakt ebenen Platten erzeugt werden. Die Platten weisen Spannungsdifferenzen auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Glätten und Kühlen bzw. Kühlen einer mittels eines Extruders über eine Breitschlitzdüse extrudierten Materialbahn zu schaffen, welche die Erzeugung von Platten bzw. Folienbahnen mit im wesentlichen über die Dicke gleichbleibenden Gefügestrukturen ermöglicht
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung gelöst, bei der zum Glätten und Kühlen bzw.
zum Kühlen mindestens zwei für eine Einwirkung auf je eine Fläche der Materialbahn bestimmte Baueinheiten vorgesehen sind, die jeweils ein Basiselement, das eine ebene Führungsfläche und an diese beidendig anschliessend im Bogen verlaufende Umlenkflächen aufweist, ein Metallband, das eine Aussenfläche und eine Unterfläche sowie eine Breite aufweist, die mindestens auf die Breite der Materialbahn ausgelegt ist, das mit seiner Unterfläche an der ebenen Führungsfläche gleitend abgestützt ist und gleitend an den Umlenkflächen geführt ist, wobei die Aussenfläche in dem Bereich des Metallbandes, der von der ebenen Führungsfläche abgestützt ist, eine ebene Wirkfläche bildet, die mit der Materialbahn in Kontakt tritt,
und wobei dessen Unterfläche in einem Bereich unterhalb seiner in Kontakt mit einer der Flächen der Materialbahn tretenden ebenen Wirkfläche zumindest teilweise kühlbar ist, eine Antriebswalze, über welche das Metallband geführt und antreibbar ist und die das Metallband umlaufend antreibt, und einen Antrieb, der die Antriebswalze antreibt
Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, dass die mit der Materialbahn in Kontakt tretende Wirkfläche eben zu gestalten ist, so dass bei der Kühlung bzw. glättenden Einwirkung auf die Materialbahn, insbesondere wenn es sich um Platten handelt, eine Veränderung der Gefügezustände nicht in einem Verformungszustand erfolgt, der nicht dem Endzustand, nämlich einer geraden Platte, entspricht. Durch eine beidseitige Anordnung zur Materialbahn bzw.
Platte kann darüber hinaus in gegenüberliegenden Bereichen gleichzeitig eine Kühlung und Glättung erfolgen, so dass sich ein symmetrisches Temperaturprofil einstellt und somit Spannungsdifferenzen vermieden werden.
Hieraus resultiert beispielsweise auch, dass für Klarsichtfolien bzw. Klarsichtplatten eine hohe Transparenz gegeben ist. Wenn es aufgrund der verarbeiteten Materialien bzw. der Dicke bei zu Platten zu verarbeitenden Materialbahnen erforderlich ist, eine grössere Kühl- und Glättstrecke vorzusehen, können mehrere solcher Basisbaueinheiten entlang der Bewegungsrichtung der zu behandelnden Bahn hintereinander angeordnet werden. Durch die gleichzeitige beidseitige Kühlung und Glättung einer Matenalbahn ist gewährleistet, dass die einmal erreichten Zustände erhalten bleiben, da keine Temperaturwechsel eintreten.
Es ist gewährleistet, dass selbst dann, wenn nach Verlassen einer ersten aus zwei Baueinheiten gebildeten Station bis zum Übertntt in die daran anschliessende Station aus zwei Baueinheiten der eintretende Temperaturanstieg in den Randzonen symmetrisch erfolgt, so dass auch hieraus keine unterschiedlichen Gefügestrukturen zu den beiden Flächen der Bahn bzw Platte hin eintreten können. Die geringe Dicke des Metallbandes erlaubt enge Umlenkradien, so dass bei einer Hintereinanderanordnung mehrerer Baueinheiten auch geringe Abstände gewählt werden können, d. h. es sind nur geringe Längen der zu behandelnden Materialbahn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Baueinheiten ungekühlt, so dass im wesentlichen eine kontinuierliche beidseitige Kühlung über eine lange Strecke möglich ist.
Hierdurch ist es möglich, dass die üblicherweise an Glättwerke der oben beschriebenen bekannten Bauart anschliessenden weiteren Kühlstrecken wesentlich kürzer gestaltet werden können oder sogar überflüssig werden.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Lösung ist darin begründet, dass eine flächige Abstützung gegeben ist, so dass auch bei Glättwerken, auf denen geschäumte Kunststoffe verarbeitet werden, ebene Flächen erzielt werden. Darüber hinaus werden feinzellige Oberflächen erzielt, da der Einlauf aufgrund der engen Umlenkradien für das Metallband an dem Basiselement kurz gestaltet ist, d. h die freie, aus der Extruderdüse austretende ungekühlte Länge ist äusserst gering darstellbar. Die Umlenkflächen erlauben eine enge räumliche Zuordnung zu der Breitschlitzdüse.
Vorzugsweise weist das Metallband eine Dicke von gleich/kleiner 0,6 mm auf. Dies erlaubt eine intensive Kühlung der Matenalbahn, da ein schneller Wärmetransfer von der Platte zum Metallband und zu dem die Unterfläche des Metallbandes kühlenden Medium erfolgt. Besonders günstige
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Verhältnisse ergeben sich, wenn die Dicke gleich/kleiner 0,5 mm beträgt.
Eine günstige Kühlung für die Unterfläche des Metallbandes ergibt sich dadurch, dass das Basiselement Kühlkanäle zur Durchleitung von Kühlmittel aufweist. Die Kühlkanäle sind in der Führungsfläche und/oder den Umlenkflächen des Basiselementes quer zur Bewegungsrichtung des Metallbandes verlaufend angeordnet. Sie sind zur Unterfläche des Metallbandes offen und von diesem abgedeckt. Zu den Rändern des Bandes können zusätzlich noch Dichtungen vorgesehen sein, auf denen das Metallband gleitend abgestützt ist. Alternativ ist vorgeschlagen, dass die Kühlkanäle in Form von Bohrungen im Basiselement vorgesehen und im Basiselement nahe zur Führungsfläche und/oder Umlenkfläche angeordnet sind und quer zur Bewegungsrichtung des Metallbandes verlaufen.
Eine besonders günstige Ausbildung ergibt sich, wenn mindestens zwei ein Paar bildende Baueinheiten vorgesehen sind. Diese sind einander gegenüberliegend angeordnet. Sie sind dazu bestimmt, eine Materialbahn zwischen sich aufzunehmen. Um eine Anpassung an unterschiedliche Materialbahndicken zu erreichen, ist zumindest eine der Baueinheiten in Richtung auf die andere Baueinheit verstellbar angebracht. Wenn erforderlich, können mehrere Paare solcher Baueinheiten entlang der Bewegungsrichtung der Materialbahn hintereinander angeordnet sein Dabei ist eine eng aneinandergrenzende Anordnung möglich. Um optimale Bedingungen zu erzielen, ist des weiteren vorgesehen, dass mindestens eine der Baueinheiten oder mindestens ein Paar von Baueinheiten entlang der Bewegungsrichtung verstellbar angeordnet ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt Figur 1 eine Ansicht einer Glatt- und Kühlvorrichtung mit vier erfindungsgemäss gestalteten Baueinheiten, Figur 2 eine Ansicht auf eine einzelne Baueinheit gemäss Pfeilrichtung F von Figur 1 in einem dazu vergrösserten Massstab, Figur 3 eine Unteransicht zu Figur 2, Figur 4 einen Schnitt IV-IV gemäss Figuren 2 und 3, jedoch in einem nochmals gegenüber diesen vergrösserten Massstab, und Figur 5 eine Schnittdarstellung entsprechend Figur 4 für eine abgewandelte Ausführungsform
Aus Figur 1 ist der Ständer 1 ersichtlich, an dem vier Baueinheiten, nämlich die Baueinheiten 2, 3,4, 5 angebracht sind.
Die beiden Baueinheiten 2 und 3 sind ortsfest am Ständer 1 befestigt, während die beiden Baueinheiten 4 und 5 verstellbar am Ständer 1 angeordnet sind, so dass sie den ortsfest am Ständer 1 angebrachten Baueinheiten 2 und 3 sich annähernd bzw. von diesen sich entfernend bewegt werden können. Zur Verstellung derselben dient der Stellantrieb 6. Jede der Baueinheiten 4,5 ist ein Stellantrieb zugeordnet. Die Baueinheiten 2,3, 4,5 sind mit Ausnahme ihrer unterschiedlichen Anordnung am Ständer 1 ansonsten gleich aufgebaut.
Sie weisen jeweils ein Metallband 12 auf, das eine ebene Wirkfläche 11 auf seiner Aussenfläche besitzt, welche dazu bestimmt ist, mit der oberen Fläche 9 bzw. unteren Fläche 10 einer Materialbahn 8 in Kontakt zu treten, die aus einer Düse 7 eines Extruders austritt und durch die sich in Bewegungsrichtung B bewegenden Metallbänder 12 der Baueinheiten 2,3, 4,5 geführt ist. Das Metallband 12 ist gekühlt, so dass die Materialbahn 5 ebenfalls zwischen den jeweils auf sie einwirkenden Metallbändern der Baueinheiten 2,3, 4,5 gekühlt wird. Um eine beidseitig wirksame Kühlung für die Materialbahn zu erzielen, sind die Baueinheiten paarweise angeordnet. So ist die Baueinheit 5 der ortsfesten Baueinheit 2 unmittelbar gegenüberliegend angeordnet. Ferner ist die Baueinheit 4 der ortsfesten Baueinheit 3 gegenüberliegend angeordnet.
Entsprechend liegen die Wirkflächen der Metallbänder der jeweils ein Paar bildenden Baueinheiten 3,4 bzw. 2,5 einander gegenüber, so dass die dazwischen aufgenommene Materialbahn 8 jeweils auf gleichen Längenabschnitten von einer oberen und einer unteren Baueinheit 2,5 bzw. 4,3 gekühlt wird. Die Metallbänder 12 erlauben eine ebene Ausgestaltung der Wirkflächen 11. Die nähere Gestaltung einer Baueinheit ergibt sich anhand der Baueinheit 4, die in den Figuren 2 bis 4 dargestellt ist und anhand derselben näher erläutert wird. Diese Baueinheit 4 umfasst ein Basiselement 13, das eine ebene Führungsfläche 14 zur Auflage der Unterfläche 15 des Metallbandes 12 besitzt.
An die beiden Enden der ebenen Führungsfläche 14 schliessen sich Umlenkflächen 16 an, die mit einem verhältnismässig engen Radius gestaltet sind, der von der Führungsfläche 14 ausgeht und in einer geradlinig und eben in einem Winkel zur Führungsfläche 14 verlaufenden Fläche endet. Eine Antriebswalze 20 ist im Abstand zur Führungsfläche 14 angeordnet Sie ist zusammen mit dem Basiselement 13 an einem Halter 22 angebracht, der, wie aus Figur 2 erkenntlich, mit dem Stellantrieb 6 verbunden ist. Die Antriebswalze 20 wird
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von einem Antrieb 21 drehend angetrieben. Das Metallband 12 ist um die Antriebswalze 20 herumgeführt und wird von dieser angetrieben.
In der Führungsfläche 20 und den beiden daran anschliessenden Umlenkflächen 16 sind quer zur Bewegungsrichtung B verlaufend Kühlkanäle 14 eingearbeitet, die zur Unterfläche 15 des Metallbandes 12 offen sind, so dass in den Kühlkanälen 17 über den Einlauf 18 eintretendes und beim Auslauf 19 austretendes Kühlmittel in Form einer Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, in unmittelbaren Kontakt mit dem Metallband 12 treten kann. Da das Metallband 12 dünn ausgebildet ist, erfolgt auch ein intensiver Wärmeaustausch mit der Materialbahn 8, mit der die Wirkfläche 11in Kontakt tritt. Das Metallband 12 ist, wie aus Figur 3 erkenntlich, breiter als die Länge der Kühlkanäle 14, so dass eine Abdichtung gewährleistet ist.
Es können darüber hinaus zusätzlich im Abstand zu den Enden der Kühlkanäle 14 Dichtungen vorgesehen sein, die mit der Unterfläche 15 des Metallbandes 12 in Kontakt treten. Der Antrieb 21 für die Antriebswalze 20 umfasst ein Getriebe und einen Motor. Durch die Wahl eines möglichst dünnen Metallbandes 12 können im Bereich der Umlenkflächen 16 geringe Umlenkradien erzielt werden, so dass bei einer Anordnung wie sie aus Figur 1 ersichtlich ist, die Paare von Baueinheiten 3,4; 2,5 in Bewegungsrichtung eng aneinandergerückt werden können.
Figur 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, wobei in der Zeichnung Teile, die denen bei der Ausführung gemäss Figur 4 entsprechen, mit einer Positionsziffer versehen sind, die der von Figur 4 entspricht, jedoch mit einem Beistrich versehen ist. Nachfolgend werden nur die Abweichungen zur Figur 4 beschrieben. Ansonsten wird auf die Beschreibung von Figur 4 verwiesen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 5 sind geschlossene Kühlkanäle 17 in Form von Bohrungen vorgesehen, die vollständig im Basiselement 13 verlaufen. Sie sind jeweils nahe zur Führungsfläche 14' bzw. zur Umlenkfläche 16 angeordnet. Hierdurch ist es möglich, das Kühlmedium unter höherem Druck durch die Kühlkanäle 17' zu leiten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Glätten und Kühlen bzw. Kühlen einer mittels eines Extruders über eine
Breitschlitzdüse (7) extrudierten Materialbahn (8) aus thermoplastischem Kunststoff, ins- besondere Folienbahn oder einer solchen, die zu Platten verarbeitet wird, mit mindestens zwei für eine Einwirkung auf eine Fläche (9,10) der Materialbahn (8) bestimmten und ein
Paar bildenden, gegenüberliegenden Baueinheiten (2,3, 4,5), jeweils umfassend ein Ba- siselement (13,13'), das eine ebene Führungsfläche (14,14') und an diese beidendig anschliessend im Bogen verlaufende Umlenkflächen (16,16') aufweist, ein Metallband (12,12'), das eine Aussenfläche und eine Unterfläche (15,15') sowie eine Breite aufweist, die min- destens auf die Breite der Materialbahn (8) ausgelegt ist, das mit seiner Unterfläche (15,15') an der ebenen Führungsfläche (14, 14')
gleitend abge- stützt ist und gleitend an den Umlenkflächen (16,16') geführt ist, wobei die Aussenfläche in dem Bereich des Metallbandes (12,12'), der von der ebenen Führungsfläche (14,14') ab- gestützt ist, eine ebene Wirkfläche (11, 11') bildet, die mit der Materialbahn (8) in Kontakt tritt, und wobei dessen Unterfläche (15,15') in einem Bereich unterhalb seiner in Kontakt mit einer der Flächen (9,10) der Materialbahn (8) tretenden ebenen Wirkfläche (11, 11') zumindest teilweise kühlbar ist, eine Antriebswalze (20,20'), über welche das Metallband (12,12') geführt und antreibbar ist und die das Metallband (12, 12') umlaufend antreibt, und einen Antrieb (21), der die Antriebswalze (20,20') antreibt.