<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING neergelegd tot staving van een aanvraag voor
BELGISCH OCTROOI geformuleerd door CONSTRUCTIEWERKHUIZEN G. VERBRUGGEN, personenvennootschap met beperkte aansprakelijkheid voor "Werkwijze voor de regeling van de lipopening van een extrusiematrijs voor laagvormig materiaal en extrusiematrijs hierbij aangewend"
<Desc/Clms Page number 2>
Werkwijze voor de regeling van de lipopening van een extrusiematrijs voor laagvormig materiaal en extrusiematrijs hier-
EMI2.1
bij bij Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de regeling van de lipopening van een extrusiematrijs voor laagvormig materiaal, in het bijzonder bij extrusiematrijzen van het type dat hoofdzakelijk bestaat uit, enerzijds twee lippen of dergelijke die de lipopening vormen, en anderzijds,
een aantal over de breedte van de lipopening aangebrachte regeleenheden die elk uit een of meer door verwarming uitzetbare, respektievelijk door koeling inkrimpbare, staafvormige elementen bestaan die op minstens één van de lippen kunnen inwerken teneinde deze te verplaatsen en de lipopening te wijzigen. Deze matrijzen zijn zowel bestemd voor de extrusie van film en coating, als voor de extrusie van plaat en dergelijke.
Een extrusiematrijs van voornoemd type is bekend uit het Amerikaans oktrooi nr 3 940 221. De extrusiematrijs bestaat hierbij hoofdzakelijk uit een matrijsblok waarin een langwer-
<Desc/Clms Page number 3>
pige opening is voorzien waardoor een min of meer vloeibaar materiaal door extrusie tot in een laagvorm kan geperst worden, waarbij de opening aan één zijde begrensd is door een flexibele lip die door middel van uitzetbare, respektivelijk inkrimpbare, staafvormige elementen kan bewogen worden teneinde alzo de wijdte van de opening te wijzigen. De verwarming, respektievelijk de koeling, van de staafvormige elementen gebeurt hierbij door middel van warmtegeleidende blokken die individueel per staafvormig element voorzien zijn, en die, parallel aan het staafvormig element, elk een verwarmingselement en een koelkanaal bevatten.
Alhoewel zulke inrichting theoretisch in een goede regeling van de lipopening kan voorzien, vertoont zij de praktische moeilijkheid om over een groot aantal koelkanalen het koelmedium zodanig te verdelen dat per koelkanaal ongeveer een gelijke hoeveelheid koelmedium afgeleverd wordt. Het is dan ook vrij moeilijk om in een gelijkmatig koeleffekt in alle staafvormige elementen te voorzien.
Bovendien vertoont zulke inrichting het nadeel dat bij het uitvallen van één koelkanaal het bijhorende staafvormig element helemaal geen koeling meer krijgt. De verhoogde aktiviteit van dit element, die ten gevolge van deze toestand ontstaat, beïnvloedt tevens de naastliggende staafvormige elementen, hetgeen uiteindelijk resulteert in een totale ontregeling van het systeem.
<Desc/Clms Page number 4>
Tevens bevinden bij deze bekende inrichting de koelkanalen zich tussen de staafvormige elementen en de verwarmingselementen. Hierdoor ontstaat het nadeel dat er een grote toevoer aan energie in het verwarmingselement nodig is om de staafvormige elementen tegen de koeling in van een verhoogde warmtetoevoer te voorzien.
Verder vertoont deze bekende extrusiematrijs ook nog het nadeel dat de regeling van de lipopening sterk onderhevig is aan de verandering van de omgevingsparameters. Dit is onder meer te wijten aan het feit dat de staafvormige elementen, teneinde ze te bevestigen, aan hun bovenzijde over een relatief grote afstand met het matrijsblok in kontakt komen, waardoor een grote warmtebrug tussen het matrijsblok en deze elementen bestaat.
De huidige uitvinding heeft dan ook betrekking op een extrusiematrijs voor de extrusie van film, coating, plaat en dergelijke, die voornoemde en andere nadelen niet vertoont.
De huidige extrusiematrijs biedt het voordeel dat in de omgeving van de staafvormige elementen een grote temperatuursgelijkmatigheid wordt verkregen, waardoor tevens diverse temperatuursinvloeden, door luchtstromingen en warmtebruggen, geëgaliseerd worden. Hierdoor wordt ook een uniforme uitstraling van warmte aan eventuele in de omgeving van de matrijs geplaatste walsen verkregen, waardoor het nadeel van zogenaamde hot spots
<Desc/Clms Page number 5>
wordt vermeden. Een ander voordeel van de extrusiematrijs volgens de huidige uitvinding bestaat erin dat men met lagere gemiddelde temperaturen van de staafvormige elementen kan werken, waardoor verkregen wordt dat de temperaturen van het systeem zodanig ingesteld kunnen worden dat de tijdskonstante van de afkoeling ongeveer gelijk is aan de gemiddelde tijdskonstante van de verwarming van de staafvormige elementen.
Zoals bekend is dit immers een eerste vereiste om in een goede regeling te kunnen voorzien. Door met lagere temperaturen te werken ontstaat tevens een kleiner temperatuursverschil tussen de omgevingslucht en het systeem, waardoor de beinvloeding van de omgeving op het systeem sterk verminderd wordt. De extrusiematrijs vertoont ook nog het voordeel dat de regeleenheden met de staafvormige elementen zeer goed tegen externe invloeden afgeschermd zijn, waarbij verkregen wordt dat bij het uitvallen van het regelsysteem en/of de stroomtoevoer de extrusiematrijs nog gemakkelijk door middel van handbediening verder kan werken.
De extrusiematrijs volgens de uitvinding vertoont ook het voordeel dat, dank zij de werkwijze die bij het regelen van de lipopening en meer speciaal bij het koelen van de staafvormige elementen wordt toegepast, bij het uitvallen van één koelkanaal alle staafvormige elementen toch nog een toereikende koeling ontvangen.
<Desc/Clms Page number 6>
De voornoemde voordelen worden hoofdzakelijk verkregen door de toepassing van een werkwijze voor de regeling van de lipopening van een extrusiematrijs, waarbij de extrusiematrijs van het type is dat hoofdzakelijk bestaat uit, enerzijds, twee lippen die de lipopening vormen, en anderzijds, een aantal over de breedte van de lipopening aangebrachte regeleenheden die elk uit minstens één door verwarming uitzetbaar respektievelijk door koeling inkrimpbaar, staafvormig element bestaan die op minstens één van de lippen kunnen inwerken teneinde deze te verplaatsen en de lipopening te wijzigen, en waarbij de werkwijze voor de regeling hoofdzakelijk bestaat in de kombinatie van, enerzijds, het per regeleenheid sturen van de verwarming van de staafvormige elementen in funktie van plaatselijke diktekontroles die over de breedte van de gevormde materiaallaag uitgevoerd worden, en anderzijds,
het gemeenschappelijk koelen van meerdere regeleenheden door een koelmedium hoofdzakelijk transversaal langs meerdere staafvormige elementen te laten passeren.
Volgens een voorkeurdragende werkwijze zal volgens de uitvinding in kombinatie met het voorgaande ook de temperatuur van het gemeenschappelijke koelmedium bij de toevoer ervan geregeld worden.,
<Desc/Clms Page number 7>
Met het inzicht de kenmerken volgens de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeelden zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch de gevolgde werkwijze voor de rege- ling van de lipopening van een extrusiematrijs weer- geeft ; figuur 2 in doorsnede een extrusiematrijs voor de uitvoe- ring van de werkwijze volgens de uitvinding weergeeft ; figuur 3 een zijaanzicht weergeeft volgens pijl F3 in fi- guur 2 ; figuur 4 in perspektief de koelblokken weergeeft die in de uitvoering volgens figuren 2 en 3 worden aangewend.
Zoals schematisch in figuur 1 wordt weergegeven bestaat de extrusiematrijs hoofdzakelijk uit een matrijsblok 1 dat een extrusie-uitlaat 2 vertoont langswaar min of meer vloeibaar materiaal 3 door extrusie tot in een laag 4 kan geperst worden. De lipopening 5 van de extrusie-uitlaat 2 wordt hierbij bepaald door middel van twee lippen, respektievelijk 6 en 7, waarbij volgens deze uitvoeringsvorm de bovenste lip 7 elastisch en flexibel is uitgevoerd. Verder zijn over de breedte van de lipopening 5 een aantal regeleenheden 8 aangebracht, die elk uit één of meer door verwarming uitzetbare, respektievelijk door koeling inkrimpbare, staafvormige elemen-
<Desc/Clms Page number 8>
ten 9 bestaan die aan één uiteinde 10 kunnen samenwerken met een vaste steun 11, terwijl ze aan hun andere uiteinde 12 kunnen samenwerken met de voornoemde elastische lip.
Hierbij kunnen de staafvormige elementen 9, volgens het type van uitvoering, hetzij een druk, hetzij een trek op de elastische lip uitoefenen.
Het belangrijkste kenmerk van de huidige uitvinding bestaat erin dat de regeling van de lipopening 5 gebeurt volgens een werkwijze die hoofdzakelijk bestaat in de kombinatie van, enerzijds, het per regeleenheid 8 sturen van de verwarming van de staafvormige elementen 9, en anderzijds, het gemeenschappelijk koelen van meerdere regeleenheden 8 door een koelmedium hoofdzakelijk transversaal langs meerdere van de staafvormige elementen 9 te laten passeren. Deze beweging van het koelmedium is schematisch in figuur 1 weergegeven door middel van de pijlen 13 en 14. Uiteraard zijn er verscheidene varianten mogelijk om het koelmedium transversaal ten opzichte van de staafvormige elementen 9 te laten bewegen, hetgeen hiernavolgend nog verder zal beschreven worden.
Een ander belangrijk kenmerk van de de voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de uitvinding bestaat erin dat de staafvormige elementen 9 verwarmd worden door middel van verwarmingselementen 15 die inwendig in de staafvormige elementen
<Desc/Clms Page number 9>
9 zijn aangebracht en die per regeleenheid 8 worden gestuurd.
In figuren 2,3 en 4 wordt een praktische uitvoeringsvorm weergegeven. De extrusiematrijs vertoont hierbij hoofdzakelijk dezelfde kenmerken zoals weergegeven in figuur 1.
Teneinde in de transversale koeling te voorzien, wordt er gebruik gemaakt van twee koelblokken, respektievelijk 16 en 17, of meerdere naast elkaar geplaatste sets van telkens twee zulke koelblokken 16 en 17 die tegen elkaar kunnen bevestigd worden, bijvoorbeeld door middel van bouten 18, waarbij zij de staafvormige elementen 9 omsluiten. Hiertoe is elk van deze koelblokken 16 en 17 voorzien van tegenover elkaar gelegen halfcirkelvormige uitsparingen 19 en 20 die de staafvormige elementen 9 nauw kunnen omsluiten. Transversaal ten opzichte van deze uitsparingen 19 en 20 zijn een aantal uithollingen, respektievelijk 21 en 22, voorzien waarin koelkanalen, respektievelijk 23 en 24, zijn aangebracht.
De extrusiematrijs is voorzien van middelen, respektievelijk 25 en 26, om in de toevoer en afvoer van een koelmedium te voorzien. Zoals weergegeven in figuur 3 bestaan volgens deze uitvoeringsvorm de middelen 25 en 26 uit vier kollektoren 27,28, 29 en 30. Hierbij zijn de koelkanalen 24 van het buitenste koelblok 17 met hun inlaten en uitlaten respektievelijk op de kollektoren 27 en 28 aangesloten, terwijl de koelkanalen 23 van het binnenste koelblok 16 met hun inlaten en
<Desc/Clms Page number 10>
uitlaten, respektievelijk op de kollektoren 29 en 30 zijn aangesloten. Verder zijn er op passende wijze inlaen 31 en 32, evenals uitlaten 33 en 34 aan de voornoemde kollektoren voorzien om in de toevoer en afvoer van het koelmedium te voorzien.
De stromingszin van het koelmedium in het buitenste koelblok 17 is tegengesteld aan de stromingszin van het koelmedium in het binnenste koelblok 16.
Volgens de voorkeurdragende uitvoeringsvorm zitten de staafvormige elementen 9 bij hun onderste uiteinden 12 en hun bovenste uiteinden 10 bevestigd tussen respektievelijk de bovenste lip 7 van de lipopening 5 en bouten 35 die in de vaste steun 11 zijn geschroefd. De bouten 35 laten een manuele instelling van de lipopening 5 toe.
Om te vermijden dat de regeleenheden 8 temperatuursveranderingen zouden veroorzaken in het eigenlijke matrijsblok 1, is tussen elk binnenste koelblok 16 en het matrijsblok 1 een isolatielaag 36 aangebracht. Om invloeden van buitenaf te beperken kan eventueel aan de buitenzijde, bijvoorbeeld tegen elk buitenste koelblok 17, ook een isolatielaag aangebracht worden. Om te vermijden dat de staafvormige elementen 9 door schommelingen van de omgevingstemperatuur zouden uitzetten of inkrimpen worden volgens de huidige uitvinding de kontaktvlakken tussen de staafvormige elementen en het matrijsblok 1 bij voorkeur mini-
<Desc/Clms Page number 11>
maal gehouden. Volgens figuren 2 en 3 is dit verwezenlijkt door in het matrijsblok 1 rond de elementen 9 concentrische uitsparingen 37 aan te brengen.
De staafvormige elementen 9 zijn inwendig voorzien van bij voorkeur elektrische verwarmingselementen 15 waarbij, niet in de figuren weergegeven, middelen zijn aangebracht om de toevoer van de elektrische energie aan deze verwarmingselementen te regelen. Deze middelen bestaan bij voorkeur uit een spanningsniveauregeling, een regelbare pulsgenerator of een frekwentieregelaar.
De sturing van de verwarmingselementen kan volgens bekende wijze zowel manueel als automatisch gebeuren in funktie van een diktemeting van de gefabriceerde laag 4. Deze diktemeting kan op bekende wijze door middel van mechanische tasters, stralingsgevoelige detektoren of andere meettechnieken verwezenlijkt worden. Deze meting kan zowel manueel als automatisch uitgevoerd worden.
Het volgens de uitvinding gebruikte koelmedium kan zowel een gas als een vloeistof zijn, bijvoorbeeld lucht of water. Volgens de uitvinding kan de temperatuur van dit koelmedium eventueel geregeld worden. Uiteraard is dan aan de toevoer een temperatuurregelinrichting voorzien, bijvoorbeeld een koelinrichting, dewelke niet in de figuren is weergegeven. Zulke rege-
<Desc/Clms Page number 12>
ling biedt het voordeel dat bij een ongewenste storing zeer vlug kan ingegrepen worden. Zo zal in het geval dat een staafvormig element 9 oververhit raakt, omwille van welke reden ook, kunnen voorkomen worden dat de lipopening 5 plaatselijk gesloten wordt en de laag 4 onderbroken wordt, door in een plotse temperatuurdaling van het koelmedium te voorzien.
Uiteraard is zulke temperatuurregeling van het koelmedium op zich ook toepasbaar op bekende extrusiematrijzen.
Het is duidelijk dat de transversale koeling volgens de uitvinding ook nog op andere wijze kan geschieden dan zoals hiervoor beschreven. Zo kunnen bijvoorbeeld de stromingszinnen van het koelmedium in de koelkanalen van het binnenste en het buitenste koelblokken, respektievelijk 16 en 17, identiek aan elkaar zijn. Volgens nog een variante van de uitvinding kunnen de transversale koelkanalen aan hun uiteinden onderling verbonden zijn zodanig dat ze een meandervormig verloop vertonen.
Volgens een variante bevat de extrusiematrijs één of meer ééndelige koelblokken, m. a. w. waarbij geen afzonderlijke binnenste en buitenste koelblokken worden aangewend. In plaats van de voornoemde uitsparingen 19 en 20 zijn hierin dan doorlopende boringen voorzien waarin de staafvormige elementen 9 zijn aangebracht.
<Desc/Clms Page number 13>
Het is duidelijk dat de extrusiematrijs van meerdere naast elkaar opgestelde koelblokken kan voorzien zijn, waarbij elk koelblok zoals voornoemd bijvoorbeeld tweedelig kan zijn en uit een binnenste en een buitenste koelblok 16 en 17 kan bestaan, ofwel op zich ééndelig kan zijn, ofwel nog enige andere vorm en samenstelling kan hebben. Tussen de naast elkaar opgestelde koelblokken zal bij voorkeur een kleine vrije ruimte gelaten worden, teneinde de uitzetting van de koelblokken toe te laten.
Volgens een andere niet in de figuren weergegeven variante worden de koelkanalen 23 en 24, aan hun zijden die tegenovergesteld aan de staafvormige elementen 9 gelegen zijn, voorzien van koelvinnen die met platen afgedekt worden. De alzo gevormde supplementaire koelkanalen worden gevoed door middel van een geforceerde luchtstroom.
Volgens nog een variante worden de koelblokken van koelkanalen voorzien die uitsluitend door voornoemde afgedekte koelvinnen gevormd worden.
De verwarming van de staafvormige elementen 9 hoeft niet noodzakelijk door middel van elektrische verwarmingselementen te gebeuren, en kan m. a. w. op een willekeurige wijze tot stand gebracht worden, bijvoorbeeld ook door middel van olie of door opwarming met ultrasone trillingen.
<Desc/Clms Page number 14>
Het is duidelijk dat zowel de onderste lip 6 als de bovenste lip 7, ofwel beide lippen 6 en 7, met voornoemde regeling voor de lipopening 5 kunnen voorzien zijn.
Uiteraard heeft de uitvinding ook betrekking op extrusiematrijzen met meerdere verdeelkanalen, waarbij eventueel verschillende soorten materiaal 3 door dezelfde extrusie-uitlaat 2 geperst worden, evenals op matrijzen die naast of boven elkaar meerdere extrusie-uitlaten 2 bezitten. De uitvinding is ook van toepassing bij extrusiematrijzen waarbij een meerlagig extrudaat gevormd wordt.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeelden beschreven en in de bijgaande tekeningen weergegeven uitvoeringsvorm, doch zulke extrusiematrijs alsmede de samenstellende delen ervan kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader der uitvinding te treden.
<Desc/Clms Page number 15>
voor de voeding van een aantal koelkanalen (23 ; 24) met koelmedium instaan.
11. - Extrusiematrijs volgens één der eisen 3 tot en met 10, met het kenmerk dat de stromingszin van het koelmedium in alle koelkanalen dezelfde is.
12.-Extrusiematrijs volgens één der eisen 3 tot en met 10, met het kenmerk dat de stromingszin van het koelmedium in een aantal van de kanalen tegengesteld is aan de stromingszin in de overige kanalen.
13.-Extrusiematrijs volgens één der eisen 3 tot en met 10 en 12, met het kenmerk dat de stromingszin van het koelmedium in de koelkanalen (24) die langs de buitenste zijde van het matrijsblok (1) langs de staafvormige elementen (9) zijn aangebracht, tegengesteld is aan de stromingszin in de koelkanalen (23) die tussen het matrijsblok (1) en de staafvormige elementen (9) zijn aangebracht.
14.-Extrusiematrijs volgens één der eisen 3 tot en met 8, met het kenmerk dat de koelkanalen bij hun uiteinden verbonden zijn tot een meandervormige struktuur.
15.-Extrusiematrijs volgens één der eisen 4 tot en met 14, met het kenmerk dat de koelkanalen (23-24) minstens in één
<Desc/Clms Page number 16>
kenmerk dat minstens een aantal van de koelkanalen (24) aan de buitenste zijde van het matrijsblok (1) langs de staafvormi ge elementen (9) zijn aangebracht.
7.-Extrusiematrijs volgens één der eisen 3 tot en met 6, met het kenmerk dat minstens een aantal van de koelkanalen (23) tussen het matrijsblok (1) en de staafvormige elementen (9) zijn aangebracht.
8.-Extrusiematrijs volgens één der eisen 3 tot en met 7, met het kenmerk dat de koelkanalen (23-24) aan hun uiteinden voorzien zijn van middelen om respektievelijk in de toevoer en afvoer van het koelmedium te voorzien.
9.-Extrusiematrijs volgens eis 8, met het kenmerk dat de middelen om respektievelijk in de toevoer en afvoer van het koelmedium te voorzien bestaan uit minstens één kollektor (27 ; 29) waarop de inlaten van de koelkanalen (23 ; 24) zijn aangesloten en minstens één kollektor (28 ; 30) waarop de uitlaten aan de koelkanalen (23 ; 24) zijn aangesloten, waarbij respektievelijk in de eerste kollektor (27 ; 29) het koelmedium wordt toegevoerd en in de tweede kollektor (28 ; 30) het koelmedium wordt afgevoerd.
10.-Extrusiematrijs volgens eis 9, met het kenmerk dat er mee dere paren kollektoren (27-28 ; 29-30) zijn voorzien die elk
<Desc/Clms Page number 17>
gens eis 1 of 2, met het kenmerk dat zij hoofdzakelijk bestaat in de kombinatie van twee lippen (6-7) die een lipopening (5) vormen langswaar materiaal kontinu tot in een laagvorm (4) kal geperst worden ; een aantal over de breedte van de lipopening z aangebrachte regeleenheden (8) die elk uit minstens één door verwarming uitzetbaar, respektievelijk door koeling inkrimp- baar, staafvormig element (9) bestaan die met minstens één van voornoemde lippen (6-7) kunnen samenwerken om deze te verplaatsen en alzo de lipopening (5) plaatselijk te wijzigen ;
verwarmingselementen (15) die longitudinaal langs elk van de staafvormige elementen (9) aangebracht zijn en die per regeleenheid (8) gestuurd worden ; en koelmiddelen om meerdere regeleenheden (8) te koelen, die één of meer koelkanalen (23-24) vertonen die zich transversaal langs de staafvormige elementen (9) uitstrekken.
4.-Extrusiematrijs volgens eis 3, met het kenmerk dat de koelkanalen (23-24) in of tegen één of meer koelblokken (16- 17) uit goed warmtegeleidend materiaal zijn aangebracht, die de staafvormige elementen (9) omsluiten.
5.-Extrusiematrijs volgens eis 4, met het kenmerk dat de koelkanalen (23-24) in minstens één binnenste en/of minstens één buitenste koelblok (16-17) zijn aangebracht.
6.-Extrusiematrijs volgens één der eisen 3 t. e. m. 5, met het