AT503110B1

AT503110B1 - Vorrichtung zum kühlen eines kunststoffschmelzfilms

Info

Publication number: AT503110B1
Application number: AT0066406A
Authority: AT
Original assignee: Sml Maschinengesellschaft Mbh
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2007-08-15
Also published as: AT503110A4; DE102007017265A1; DE102007017265B4

Description

2 AT503110B1

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines aus einer Schlitzdüse austretenden Kunststoffschmelzfilms sowie zum Anlegen des Kunststoffschmelzfilms an eine Walze, wobei ein Gehäuse mit zumindest einer Kühlluftkammer vorgesehen ist, welche in der Betriebsstellung eine zur Walze gerichtete Luftauslassöffnung aufweist. 5

Zum Kühlen eines aus einer Schlitzdüse, insbesondere einer Breitschlitzdüse, austretenden Kunststoffschmelzfilms sowie dessen Anlegung an eine Kühlwalze sind im Wesentlichen vier unterschiedliche Verfahren bekannt. Einerseits sind Luftrakel bekannt, bei welchen der aus der Schlitzdüse austretende Kunststoffschmelzfilm mittels Luftdruck linear an eine Kühlwalze ge-10 drückt wird. Andererseits ist es auch bekannt den Kunststoffschmelzfilm bzw. die Folienbahn mittels elektrostatischer Aufladung an die Kühlwalze zu drücken. Zudem kann alternativ auch eine sogenannte Vakuumbox vorgesehen sein, bei welcher die Folienbahn mittels einem von der Vakuumbox erzeugten Unterdrück an die Kühlwalze gedrückt wird. 15 Bei der eingangs genannten Vorrichtung handelt es sich um eine sogenannte Luftbox, welche hauptsächlich bei der Herstellung von für die Verpackungsindustrie erzeugten Kunststofffolien eingesetzt wird, da die damit hergestellten Kunststofffolien hohen Ansprüchen bezüglich Transparenz genügen. Eine hohe Folientransparenz wird insbesondere durch eine schnelle und gute Abkühlung des aus der Schlitzdüse austretenden Kunststofffilms erzielt, was bei Einsatz einer 20 sogenannten Luftbox gewährleistet ist.

Bekannte Luftboxen sind mit einer oder mehreren Luftzufuhrleitungen versehen, über welche die von einem oder mehreren getrennt angeordneten Ventilatoren erzeugte Druckluft in die Luftbox eingebracht wird. Das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen der luftzuführen-25 den Leitungen zu der mit der Luftbox beaufschlagten Fläche auf der Kühlwalze beträgt bei bekannten Luftboxen im Wesentlichen ca. 1:10.

Eine derartige Vorrichtung bzw. Luftbox ist beispielsweise aus der EP 1 386 718 A1 bekannt, bei welcher über eine Lufteinlassleitung Druckluft in eine Kühlluftkammer eingebracht wird, die 30 Kühlluft sodann tangential an dem an der Kühlwalze anliegenden Kunststoffschmelzfilm entlang geleitet wird, und anschließend über eine Luftauslassleitung aus dem Gehäuse der Vorrichtung bzw. der Luftbox wieder abgeleitet wird. Nachteilig ist bei derartigen bekannten Vorrichtungen zum Kühlen eines aus einer Schlitzdüse austretenden Kunststoffschmelzfilms, dass relativ hohe Strömungsverluste bei der Zufuhr der Kühlluft von den Ventilatoren in den Luftzufuhrleitungen 35 auftreten. Zudem wird die Kühlluft in den relativ engen Luftzufuhrleitungen erwärmt, so dass auch aus diesem Grund eine starke Absenkung der Abkühlleistung der Luftbox bewirkt wird.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist demzufolge eine Vorrichtung der eingangs angeführten Art zu schaffen, bei welcher die Strömungsverluste verringert werden und zudem ein Erwärmen der 40 Kühlluft möglichst verhindert wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass zumindest ein Druckluft-erzeugendes Element direkt am Gehäuse befestigt ist. Durch die direkte Befestigung zumindest eines Drucklufterzeugenden Elements am Gehäuse der Vorrichtung kann somit eine unmittelbare direkte Luftzufuhr 45 zum Kunststoffschmelzfilm erfolgen, so dass etwaige Strömungsverluste gering gehalten werden können, sowie ein Erwärmen der Kühlluft weitgehend verhindert wird. Darüber hinaus sind die Druckluft-erzeugenden Elemente somit fest mit dem Gehäuse der Vorrichtung verbunden, so dass bei einer Änderung der Position der Vorrichtung die Druckluft-erzeugenden Elemente mitbewegt werden. Aufgrund dieser kompakten Bauweise ergeben sich auch keinerlei Ein-50 Schränkungen bei der Verstellbarkeit der Vorrichtung gegenüber der Walze.

Wenn zumindest zwei Druckluft-erzeugende Elemente vorgesehen sind, kann eine Optimierung der Kühlung bzw. der Druckluft-Beaufschlagung des Kunststoffschmelzfilms erzielt werden. 55 Um eine möglichst gleichmäßige Kühlung bzw. Druckluft-Beaufschlagung über die gesamte 3 AT503 110B1 wirksame Fläche der Vorrichtung zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn die Drucklufterzeugenden Elemente gleichmäßig verteilt an einer der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand des Gehäuses angeordnet sind. 5 Hinsichtlich einer möglichst gleichmäßigen Druckluft-Beaufschlagung des Kunststoffschmelzfilms ist es zudem vorteilhaft, wenn die Druckluft-erzeugenden Elemente gemäß einer regelmäßigen Matrix gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Wenn zumindest einem direkt am Gehäuse befestigten Druckluft-erzeugenden Element zumin-10 dest ein weiteres Druckluft-erzeugendes Element in Serie zugeordnet ist, ergibt sich eine zumindest 2-stufige Anordnung der Druckluft-erzeugenden Elemente, so dass eine Druckerhöhung der Kühlluft bei gutem Wirkungsgrad und somit eine Effizienzsteigerung der Vorrichtung erzielt wird. 15 Wenn in dem Gehäuse zwischen dem Druckluft-erzeugenden Element und der Luftauslassöffnung ein Sieb vorgesehen ist, können vorteilhafterweise etwaige Schmutzpartikel, welche die herzustellende Kunststofffolie verschmutzen würden, zurückgehalten werden.

Um die mit den Druckluft-erzeugenden Elementen erzeugte Kühlluft möglichst in senkrechter 20 Richtung auf den zu kühlenden Kunststoffschmelzfilm auszurichten, ist es von Vorteil, wenn in dem Gehäuse zwischen dem Druckluft-erzeugenden Element, insbesondere dem Sieb, und der Luftauslassöffnung ein Wabensystem vorgesehen ist.

Wenn die von den Druckluft-erzeugenden Elementen erzeugte Luftmenge und deren Luftdruck 25 jeweils gesondert, insbesondere über eine elektrische bzw. elektronische Steuerung, einstellbar ist, kann insbesondere in seitlichen Randbereichen der Vorrichtung eine andere Druckluft-Beaufschlagung vorgesehen werden, wodurch wiederum eine verbesserte Folienqualität erzielt werden kann. 30 Hinsichtlich einer möglichst effizienten Kühlung des Kunststoffschmelzfilms ist es von Vorteil, wenn den Druckluft-erzeugenden Elementen ein Kühlsystem vorgeschaltet ist, so dass die angesaugte Luft eine Temperatur von vorzugsweise 15 - 30°C aufweist. Weiters ist es hinsichtlich einer effizienten Kühlung des Kunststoffschmelzfilms von Vorteil, wenn zwischen den Druckluft-erzeugenden Elementen und der Luftauslassöffnung ein Kühlsystem zum Kühlen der 35 Druckluft auf vorzugsweise 15 - 30°C vorgesehen ist.

Hinsichtlich einer konstruktiv einfachen und effizienten Ausgestaltung zur Erzeugung der Druckluft ist es günstig, wenn als Druckluft-erzeugendes Element zumindest ein Gebläse mit einem Laufrad vorgesehen ist. 40

Um die von dem Gebläse erzeugte Druckluft nach Möglichkeit senkrecht auf den Schmelzfilm auftreffen zu lassen, ist es günstig, wenn die Drehachse des Laufrades des Gebläses im Wesentlichen zentrisch auf eine Drehachse der Walze gerichtet ist und senkrecht zu dieser angeordnet ist. 45

Hinsichtlich einer effizienten, leistungsfähigen Druckluft-Beaufschlagung des Kunststoffschmelzfilms mit Kühlluft ist es günstig, wenn das Verhältnis der von den Laufrädern der Gebläse aufgespannten Druckluft-erzeugenden Fläche zur offenen Fläche der Luftauslassöffnung kleiner 1:5, insbesondere kleiner 1:2,5, beträgt. 50

Um die Breite des Luftaustrittsspalts zwischen dem Gehäuse der Vorrichtung und der Walze verstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Position des Gehäuses gegenüber der Walze verstellbar ist. 55 Hinsichtlich einer angeschmiegten Anordnung des Gehäuses der Vorrichtung an die Walze ist 4 AT 503 110 B1 es vorteilhaft, wenn der an die Walze angrenzende Rand von senkrecht zur Drehachse der Walze angeordneten Seitenwänden des Gehäuses im Wesentlichen entsprechend der Außenkontur der Walze kreisbogenförmig ausgebildet ist. 5 Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch näher erläutert. Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung: Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht der Vorrichtung in einer benachbart der Kühlwalze angeordneten Betriebsstellung; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Kühlen eines Kunstoffschmelzfilms gemäß Fig. 1; Fig. 3 im Detail io die Lagerung eines Gehäuses der Vorrichtung an einer seitlichen Halterung; Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 2; Fig. 5 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Gebläsen; Fig. 6 eine Seitenansicht gemäß Fig. 1 mit einem zusätzlichen Kühlsystem; und Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Wabensystems zur Ausrichtung der Kühlluft. 15

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Kühlen eines aus einer (Breit-)Schlitzdüse 2 austretenden Kunststoffschmelzfilms 3 sowie zum Anlegen des Kunststoffschmelzfilms 3 an eine Kühlwalze 4 gezeigt. Hierbei weist die Vorrichtung 1 ein Gehäuse 5 auf, in welchem zumindest eine Kühlluftkammer 5' vorgesehen ist, die eine Luftauslassöffnung 6 aufweist. 20

Zur Erzeugung der Kühlluft ist am Gehäuse 5 der Vorrichtung 1 direkt eine Vielzahl von Gebläsen bzw. Ventilatoren 7 (vgl. Fig. 2) mit Laufrädern 8 vorgesehen. Die Gebläse bzw. Ventilatoren 7 sind hierbei zwecks einer geringeren Bauhöhe in das Gehäuse 4 der Vorrichtung 1 eingelassen (vgl. Fig. 4). Drehachsen 8' der Laufräder 8 sind hierbei im Wesentlichen in Richtung 25 einer Drehachse 4' der Kühlwalze 4 gerichtet und stehen normal auf die Drehachse 4', so dass die von den Ventilatoren 7 erzeugte Druckluft im Wesentlichen senkrecht in Pfeilrichtung 7’ auf den Kunststoffschmelzfilm 3 treffen (vgl. Fig. 1).

Wie insbesondere weiters in Fig. 1 ersichtlich, ist in dem Gehäuse 4 zudem ein Sieb 10 aufge-30 nommen, über welches etwaige Schmutzpartikel in der von den Ventilatoren 7 erzeugten Druckluft zurückgehalten werden können. Zudem kann benachbart dem Sieb 10 ein Wabensystem 9 (vgl. Fig. 7) angeordnet sein, welches eine Vielzahl von wabenförmig angeordneten Luftröhren 9’ aufweist um nach Möglichkeit die Druckluft senkrecht zu der Kunststofffolie 3 auszurichten. 35 Wie in Fig. 2 ersichtlich, ist das Gehäuse 5 mit den direkt an bzw. in dem Gehäuse 5 vorgesehenen Ventilatoren 7 an seitlich angeordneten Haltearmen 11 befestigt. Wie insbesondere in Fig. 3 ersichtlich, ist die gesamte Vorrichtung 1 um eine Schwenkachse 12 in den Haltearmen 11 schwenkbar gelagert. Zudem ist in Fig. 3 ein Pneumatikantrieb 13 gezeigt, über welchen das Gehäuse 5 in die in Fig. 1 gezeigte Betriebsstellung verfahren werden kann. Zudem ist in Fig. 3. 40 gezeigt, dass eine die Längsseite definierende Seitenwand 14 des Gehäuses 4 zweiteilig ausgebildet ist, so dass zwecks Anpassung an die Kühlwalze 4 bzw. Festlegung eines Kühlluftaustrittsspalts 15 (vgl. Fig. 1) zwischen dem Gehäuse 5 und dem Kunststoffschmelzfilm 3 ein Seitenwandteil 14' verschieblich gelagert ist. Somit kann die Vorrichtung 1 mit Hilfe des Pneumatikantriebs 13 zwischen einer an der Kühlwalze 4 im Wesentlichen anliegenden Betriebsstellung 45 und einer Warte- bzw. Ruhestellung verfahren werden und zudem die Größe des Luftaustrittsspalts 15 über die Positionierung des Seitenwandteils 14'festgelegt werden.

In Fig. 5 ist ersichtlich, dass auf dem Gehäuse 4 die Ventilatoren 7 matrixförmig in Reihen und Spalten angeordnet sein können, so dass sich eine gleichmäßige Druckluftverteilung über den so gesamten Luftaustritt über die Luftauslassöffnung 6 ergibt. Die Ventilatoren 7 können einzeln angesteuert werden, so dass die von den Ventilatoren 7 erzeugte Druckluftmenge bzw. die Druckhöhe insbesondere in seitlichen Randbereichen verschieden von anderen Bereichen eingestellt werden können. Somit kann bei speziellen Anwendungen eine verbesserte Folienqualität erzielt werden. 55

Claims

5 AT 503 110 B1 Wie in Fig. 6 ersichtlich, kann an der von der Kühlwalze 4 abgewandten Seite der Ventilatoren 7 ein Kühlsystem 17 angeordnet werden, bei welchem mit einer Kühlflüssigkeit durchströmte Leiter 17' vorgesehen sind, so dass die von den Laufrädern 8 angesaugte Luft eine Temperatur von ca 15 - 30°C aufweist. 5 Zudem kann auch zwischen den Ventilatoren 7 und der Luftauslassöffnung 6 eine Kühlvorrichtung 16 vorgesehen sein, welche ebenfalls mit Kühlflüssigkeit durchflossene Leiter 16' aufweist, so dass die von den im Gehäuse 4 befestigten Ventilatoren 7 erzeugte Druckluft vor dem Auftreffen auf dem Kunststofffilm 3 zusätzlich bzw. alternativ zu der Kühlvorrichtung 17 auf eine io Temperatur von 15 - 30°C gekühlt wird (vgl. Fig. 1). Wesentlich ist jedoch lediglich, dass die Ventilatoren 7 an bzw. in dem Gehäuse 5 der Vorrichtung 1 befestigt sind, so dass die von den Ventilatoren 7 erzeugte Kühlluft über die Luftauslassöffnung 6 der Kühlluftkammer 5' direkt auf den Kunststoffschmelzfilm 3 trifft. Hierdurch können 15 Strömungsverluste gering gehalten werden sowie ein Erwärmen der Luft weitgehend vermieden werden, so dass eine effiziente Vorrichtung zum Kühlen eines Kunststoffschmelzfilms geschaffen wird. 20 Patentansprüche: 1. Vorrichtung (1) zum Kühlen eines aus einer Schlitzdüse (2) austretenden Kunststoffschmelzfilms (3) sowie zum Anlegen des Kunststoffschmelzfilms (3) an eine Walze (4), wobei ein Gehäuse (5) mit zumindest einer Kühlluftkammer (5') vorgesehen ist, welche in 25 der Betriebsstellung eine zur Walze (4) gerichtete Luftauslassöffnung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Druckluft-erzeugendes Element (7) direkt am Gehäuse (5) befestigt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Druckluft- 30 erzeugende Elemente (7) vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft-erzeugenden Elemente (7) gleichmäßig verteilt an einer der Luftauslassöffnung (6) gegenüberliegenden Wand des Gehäuses (5) angeordnet sind. 35
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft-erzeugenden Elemente (7) gemäß einer regelmäßigen Matrix gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 40 einem direkt am Gehäuse (5) befestigten Druckluft-erzeugenden Element (7) zumindest ein weiteres Druckluft-erzeugendes Element (7) in Serie zugeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (5) zwischen dem Druckluft-erzeugenden Element (7) und der Luftauslassöffnung 45 (6) ein Sieb (10) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (5) zwischen dem Druckluft-erzeugendes Element (7), insbesondere dem Sieb (10), und der Luftauslassöffnung (6) ein Wabensystem (9) vorgesehen ist. 50
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Druckluft-erzeugenden Elementen (7) erzeugte Luftmenge und deren Luftdruck jeweils gesondert, insbesondere über eine elektrische bzw. elektronische Steuerung, einstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Druck- 6 AT503110B1 luft-erzeugenden Elementen (7) ein Kühlsystem (17) vorgeschaltet ist, so dass die angesaugte Luft eine Temperatur von vorzugsweise 15 - 30°C aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 5 den Druckluft-erzeugenden Elementen (7) und der Luftauslassöffnung (6) ein Kühlsystem (16) zum Kühlen der Druckluft auf vorzugsweise 15 - 30°C vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Druck-luft-erzeugendes Element (7) zumindest ein Gebläse mit einem Laufrad (8) vorgesehen ist. 10
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (8') des Laufrades (8) des Gebläses (7) im Wesentlichen zentrisch auf eine Drehachse (4') der Walze (4) gerichtet ist und senkrecht zu dieser angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der von den Laufrädern (8) der Gebläse (7) aufgespannten Druckluft-erzeugenden Fläche zur offenen Fläche der Luftauslassöffnung (6) kleiner 1:5, insbesondere kleiner 1:2,5, beträgt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Positi- 20 on des Gehäuses (5) gegenüber der Walze (4) verstellbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der an die Walze (4) angrenzende Rand von senkrecht zur Drehachse der Walze angeordneten Seitenwänden des Gehäuses (5) im Wesentlichen entsprechend der Außenkontur der Walze 25 (4) kreisbogenförmig ausgebildet ist. Hiezu 6 Blatt Zeichnungen 30 35 40 45 50 55