CN105636763B - 用于制造吹塑薄膜带的方法以及吹塑薄膜设备 - Google Patents

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Abstract

在吹塑薄膜设备中已知的是,在牵拉装置之后,精确地说在换向单元之后和卷绕器之间提供制造出的双层薄膜带的纵向拉伸。还已知的是,在向下引导的薄膜上执行延展,其中由于牵拉装置的长冷却路径的原因薄膜必须被预加热。附加已知的是,这样地执行对吹塑薄膜的调节,即在薄膜碾薄之后获得尽可能均匀的薄膜厚度。根据第一方面,本发明提出,薄膜在牵拉装置上方被加热并且然后被机械地加工。薄膜可以由此由第一热量以仅仅较少的能量被带到容易加工的温度水平。本发明的第二方面提出,在牵拉装置和其之上布置的换向单元之间设置有水平指向的处理辊道。在这两个方面中,应该使用调节装置,从而在碾薄之后实现均匀的薄膜厚度。

Description

用于制造吹塑薄膜带的方法以及吹塑薄膜设备
技术领域
本发明涉及一种用于制造吹塑薄膜带的方法以及吹塑薄膜设备。
背景技术
吹塑薄膜设备是已知的。塑料以颗粒的形状被提供给该设备,该塑料然而在挤出机中在高的压力作用下塑化成粘性的物质。该物质在吹塑头中环形地形成并且通过环形喷嘴离开吹塑头。在离开环形喷嘴之后该物质已经形成薄膜软管。薄膜软管向上沿着软管成型区域牵拉,在该区域中压缩空气被带入到薄膜软管的内部。这导致薄膜软管的横向延展。通过用于被提升的薄膜软管的主动冷却介质在相对于环形喷嘴的可容忍的远离区域中实现了融化物的冷却。该薄膜软管在其路径上向上以多数部分结晶的状态穿过校准篮以及接下来的平展装置,其将软管平展。平展单元引导预挤压的双层薄膜带。该预挤压多数由一对辊构成,薄膜穿过该辊缝隙-常常称为“转折点(Nip)”-。预挤压接下来是后挤压,在该后挤压中由该薄膜软管最终形成实际的无空气填充的双层薄膜带。最迟从该处开始,甚至从预挤压开始,就存在双层薄膜带。从预挤压至后挤压的间距如此地设定,即薄膜能够在两个辊对之间的运输的过程中输出由挤出过程产生的热量。通过这种方式,薄膜软管被附加地冷却,从而使其接下来能够被进一步的加工。接下来分离薄膜软管,从而产生两个单独的薄膜带。
许多设备在没有预挤压的情况下工作,而是将平展装置的薄膜直接引导至后挤压。在这样的设备构造中,被提升的薄膜也在后挤压辊对中就已经如此强烈地被冷却了,即在薄膜的表面上的有效的加工不会或者很少地导致损害。然后,后挤压在正常情况中以比在环形喷嘴处挤出明显更高的速度向上牵拉薄膜。示例性的速度比为10:1至20:1。在形成软管形状时,吹塑薄膜马上在环形喷嘴的上方从内部加载压缩空气并且由此在横向方向上牵拉。同时,后挤压辊对以较高的速度向上牵拉薄膜,从而使其在霜线之下进行纵向延展。
总体上,薄膜软管在霜线下被双轴向地延展。视薄膜最终产品的计划的应用而定,纵向或者横向延展份额可以占主要部分。
吹塑薄膜设备然而总是要克服技术上的劣势,即光学上的薄膜质量不能与浇注薄膜的薄膜质量保持一致。这在于,即被提升的薄膜软管形状被相对缓慢地冷却,塑料融化物的冷却过程越长,那么薄膜表面就越不平整和不光滑。
然而,为了能够利用后挤压辊对将足够的力施加到被提升的薄膜上,薄膜必须被相对强地冷却。鉴于被挤出的薄膜的相对慢的冷却速度,这导致在吹塑薄膜设备中的相对高的设备高度。在后挤压的上方,双层薄膜带因此尽可能快地在水平方向上偏转,在设备旁引导并且从那里向下为了进一步的加工步骤引导。通常,在设备旁在放置区域的底面上设置有卷绕器,其将双层薄膜带卷绕成卷以进一步运输。
在卷绕器之前有时设置有拉伸装置,其中在此的本专利申请的范畴中,“拉伸”被理解为“碾薄”和“拉长”的上位概念。
“碾薄”-设备在任何情况在在纵向方向上将薄膜碾薄超过5%,优选地50%和更多,常常也直至1000%。这样的设备常常被描述为“MDO”,即代表“机器方向指向地”,也就是代表塑料分子在机器方向中、也就是材料的运输方向上穿过设备指向。
替换于MDO,可以在卷绕器之前设置所谓的平铺组作为拉伸设备。其在机器方向上将薄膜不可逆地“拉长”在0.5%和5%之间,这仅仅用于对双层薄膜带的宽度上的和在薄膜带的直线输出中的运行纵向差进行补充,从而更好地卷绕和进一步处理薄膜。
两个拉伸装置,也就是MDO和平铺组在技术上在一定程度上是能够良好地比较的,因为其执行对薄膜的纵向拉伸。因此,在第一个、缓慢的辊之后直接跟着、或者例如在另外的被动的卷绕之后运行有快速驱动的辊。通过在两个辊之间的速度差,其也可以形成为挤压辊对,其分别以静摩擦来运输薄膜,产生薄膜的纵向变化。
在其中以相应的辊的圆周速度运输薄膜的两个区域之间的间距,被描述为“拉伸部段”,或者在机器方向上的投影上被描述“拉伸长度”。
在薄膜带围绕辊缠绕的大约中央的部段中,薄膜带以静摩擦运输,进而具有辊的圆周速度。在薄膜带在取下点出离开辊表面之前,静摩擦结束。这尤其意味着,当接下来的辊以较高的圆周速度运行时,薄膜带因此已经在辊表面处由静摩擦首先过渡至较快速的滑动摩擦并且然后从辊表面上取下。
相同的原理也可以在输出到辊上时确定:薄膜带从抵靠点开始就已经接触辊的旋转的表面,静摩擦但是已经在抵靠点之外开始。
在此,简单性涉及到“点”。薄膜带在取下线处从辊上取下并且利用抵靠线触碰到辊表面上。在侧面观察时,二维的薄膜带然而以一个维度降低成线,相应地取下线和抵靠线分别以一个维度降低至点。
在此需要指出的是,对于薄膜运输来说,取代辊通常同样良好地可以使用挤压辊对。在当前的申请中出于简单性多数仅仅提及辊,但是借此同样意味着作为本领域公知的替代部件的挤压辊对。
挤压辊对可以随趋势地引起薄膜安全地抓取,因为其从两侧来抓取薄膜表面。然而,从单侧抓取的辊也可以将足够的纵向力作用到薄膜上,这例如取决于辊在与相应的待加工的薄膜相关的辊的表面结构以及例如取决于辊的缠绕角度。通常,在简单地驱动的辊的情况中,任何情况下都配备有挤压辊,从而安全地确保,即薄膜实际上能够由被驱动的辊安全地在避免滑动的情况下抓取。
薄膜吹塑工艺对于制造由延展能力的塑料薄膜是合适的。薄膜在延展设备中单轴向地在机器方向上被拉伸,由此获得具有降低的薄膜厚度的薄膜。通过该碾薄,例如接下来的薄膜特性被改善:抗拉伸强度,刚性,透明度,屏蔽特性和/或机器实用性。该薄膜例如用于应用在柔性包装中。
在制造软管薄膜时使用具有分区段的调节区域的薄膜厚度外形调节系统。通过该系统可以这样地调节薄膜厚度外形,即在整个软管轴向上的厚度偏差尽可能地小。在DE100 47 836 A1中描述了一种这样的方法,其用于调节在吹塑薄膜设备中的薄膜厚度外形,该调节特定地基于对多层薄膜的一个或者多个各个层厚度的测量作为调节参数。
用于在铸造薄膜或者胶合薄膜的纵向延展设备中的薄膜厚度调节的系统同样是已知的。该调节装置基本上简单地设计,因为薄膜没有被换向并且因此总是给出在纵向拉伸的薄膜的厚度横向外形中的各个测量点与包括调节机构或者调节区域在内的挤出喷嘴的对应关系。
由DE 39 41 185 A1公开一种方法,用于在炉中利用后接的轴向地或者双轴向地拉伸被吹出的软管薄膜来调节来自吹塑薄膜设备的软管薄膜的薄膜厚度,从而使最终产生的薄膜在厚度上具有尽可能小的偏差。
在碾薄设备中进行纵向拉伸时,薄膜相应于碾薄度在机器方向上拉长并且由此降低薄膜厚度。同时,薄膜在横向方向上收窄,由此降低了薄膜的宽度。这种收窄导致,即被碾薄的薄膜从薄膜中间开始在薄膜边缘的方向上逐渐变厚,尽管其之前在吹塑工艺中被调节到尽可能恒定的厚度。特别印象深刻的是,该厚度增加出现在薄膜边缘区域中。这导致在接下来的薄膜卷绕时随着增加的卷绕直径总是更多的鼓出,这对于进一步的加工,例如挤压和分层是非常不利的。
通过一些措施,如尽可能小的延展缝隙,合适的辊涂层,机械或者静电地固定薄膜边缘,优化的温度供应或者合适地选择塑料材料可以降低该收窄并进而降低在薄膜卷绕上的边棱形成。但是这对于许多后续的加工步骤是不足够的。仅仅通过对薄膜边缘进行切边,被保留的薄膜带具有厚度外形的足够小的偏差,这对于薄膜的接下来的卷绕和进一步加工是必需的。但是通过切边浪费了薄膜宽度的大部分。与薄膜宽度无关地,在每个薄膜侧上丢失了大约200mm。
同一申请人的后续公开的WO 2014/023282 A1如在此提出,薄膜在牵拉上方被加热并且然后机械地处理。该薄膜由此可以由具有较少的能量的第一热量带到较容易加工的温度水平。根据第二方面提出,设置有牵引力击打制动器。
属于现有技术的EP 2 277 681 A1公开一种调节方法,用于在卷绕器上实现尽可能均匀厚度的薄膜。
EP 1 147 877 A2在其第二实施例中在图5中公开一种用于拉伸薄膜的生产设备,但是其中在拉伸步骤中在拉长辊对之间不再存在第一热量,因为在那里双层薄膜带围绕牵拉辊对向侧面引导并且明显较晚地被拉伸。尤其是在那里存在或者很少的或者没有来自吹塑工艺的产生的第一热量。
相同的适用于US 6,413,346 B。
US 2,976,567示出了一种浇注薄膜设备,不是吹塑薄膜设备。因此并不存在牵拉辊对,此外,在吹塑头的上方并进而在挤压辊对的上方并不存在较大的热量收集的效果。
在US 7,396,498 B1中在极下方位置直接在吹塑头旁边、即一定程度上在厂房地面上实现了双层薄膜带的可选的拉长。
US 5,458,841在预牵拉辊对和牵拉辊对之间并进而在提升的吹塑薄膜的上方执行纵向拉伸。但是在那里完全没有用于薄膜的加热装置,而该文献更多地将拉伸部段描述为“冷指向区域”。此外,在最后的牵拉辊对的上方不再执行机械处理。取而代之的是,在那里通过转向辊马上引导到水平方向中并最后向下进一步引导。
在DT 1 504 461中提出用于加热薄膜软管的内部销。第一牵拉辊对并不关闭。在第一牵拉辊对轴的拉伸通过穿流的过压来实现。
在AT 267 160中,在牵拉辊对的内部为吹塑薄膜配备印花。
AT 342 292提出,软管薄膜引导穿过一系列的红外加热体,其将软管薄膜的温度提升到对于拉伸来说必要的温度上。软管薄膜然后在横向于挤出方向的方向上拉伸,其中压缩空气引导穿过一个管,并且同时在纵向方向上利用没有示出的部件拉伸,其产生空气密封地封闭软管的作用并且其以一个速度牵拉,该速度大于以下速度,其利用该速度由夹持辊运输。所述还没有示出的用于纵向拉伸的部件也就是在当前的意义上是牵拉辊,并且除此之外通常不进行另外的加工,完全可见,即文献是从上向下挤出并且因此能够不管如何都较差地使用产生的热量的热量优点。
CH 432 815也实现了在牵拉辊对之前的设备的构造,但是并不涉及牵拉辊对的设计。
这同样适用于CH 475 082。
DE 21 32 259 C3同样描述了现有技术。
DE 102 42 174 A1描述了一种常规的吹塑薄膜设备,其中借助在后挤压辊的圆周速度和内部压力之比,应当能调节纵向拉伸系数或者吹出系数。
US 6,447,278 B1公开了一种直接在牵拉辊对的下方对双层薄膜带的侧向引导。
US 4,086,045再一次示出了一种浇注薄膜设备,其因此在此没有更高的重要性,因为在挤出器的产生的热量上没有实现进一步的处理。
在US 3,768,949中示出了换向装置的较早的实施例,其中对软管薄膜的牵拉通过作为牵拉装置的两个彼此没有挤压的单个辊实现,其因此共同地在另外的意义上示出了牵拉辊对。
在US 3,340,565中示出了可旋转的冷却辊,借此可以无级地调节冷却时间。
US 3,116,787再次示出了浇注薄膜设备,其缺少在现有技术的热挤出的上方的处理步骤。
在US 4,676,728中提出了一种具有垂直地竖立的翻转杆或者辊的换向装置。其同样适用于US 5,727,723。
在DE 35 08 626 C1中,辊为了穿引到达的薄膜软管可以在吹塑薄膜设备启动时彼此远离。然后实现翻转杆和转向辊直至运行位置的咬合式的彼此相向移动。
在DE 692 08 002 T2中也仅仅在预牵拉辊的上方,也就是在牵拉辊对之后实现了薄膜软管的纵向拉伸。此外,在那里的冷却指向区域中不加热。
在GB 2 203 371 A中软管薄膜首先由转子卷起,然而向上引导到吹塑薄膜设备的上方,在那里加热,然而垂直向下引导并且再次被吹气,并且最后被牵拉并且再次被卷绕。在牵拉辊对轴的加热没有被提出,此外,没有提出较热的吹塑头,从而使通过其产生的热量不存在并且不能被使用。
WO 2005/102666 A1示出了一种吹塑薄膜设备,其中,或者通过垂直的调节机构调节在预牵拉辊对和牵拉辊对之间的间距,或者在其中使旋转盘配备有不同的辊,其中在两种情况中双层薄膜带在牵拉辊对之后首先侧面地并且然后向下引导。
在处理轨道的上方可以设置翻转杆装置,尤其是在换向装置的内部。换向装置通过翻转杆和/或辊的换向的旋转用于根据规定地放置薄膜软管的可能不同厚度的位置,以在转子上实现总体均匀的卷绕结果。换向单元例如可以从EP 0 673 750 A1中获得。
换向装置应该在本专利申请的范畴中不被总结为“处理辊道”。
处理轨道此外优选地不包括辊,还可考虑翻转杆或者另外的部件,用于引导或者偏转薄膜。
此外,换向装置不包括用于双层薄膜带的主动加热装置。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术进行改进或者提供其替代方案。
根据本发明的第一方面,该目的通过一种吹塑薄膜设备实现,其具有用于挤出薄膜软管的环形喷嘴,具有用于横向牵拉薄膜软管的软管成型区域,具有用于提升的薄膜软管的冷却件,具有用于将薄膜软管变成双层薄膜带的平展装置以及具有在冷却件上方的牵拉辊对,用于纵向牵拉薄膜软管,其中该吹塑薄膜设备的特征在于,在牵拉辊对的上方为处理辊道配备用于双层薄膜带的加热件,并且其中,为了在吹塑薄膜设备启动时穿引双层薄膜带,处理辊道的辊从辊的工作位置移动或者偏转,并且双层薄膜带在穿引之后借助向回移动或者向回偏转来夹紧。
接下来阐述定义:
“牵拉辊对”可以-如前所述的那样-优选为一次的牵拉辊对。然而其同样录入到本发明的观点中,当在牵拉辊对之前连接有预牵拉辊对时,其中该牵拉通常描述为后挤压或者挤压站。
在具有两个辊对的这样的装置的情况中,最后的后挤压牵拉辊对通常处于预牵拉辊对的上方。
相对于在下方存在的辊或者辊对,牵拉辊对的在原理上的区别在于,其或者完全地将软管平展或者差不多完全平展地引导该软管,也就是作为双层薄膜带。牵拉辊对在平展的薄膜的两侧上抓住其表面,从而由此降低压缩空气从薄膜软管的内腔中向上穿过挤压的可能性。
牵拉辊的直径常常大约为300mm,该直径常常在200mm和400mm或者更多之间。当设置有附加的预牵拉辊对时,其常常处于与牵拉辊相同的数量级中。
“处理辊道”是用于双层薄膜带的设计上的传输路径,在该传输路径内双层薄膜带应该承受机械处理。尤其是可以考虑不可逆的拉伸,尤其是在机器方向上,也就是在局部的平面上看在传输的薄膜纵向方向上。
对于处理辊道来说通常设置有至少两个,三个,四个,五个,六个或者更多个辊(或者挤压辊对),其中其通常满足在处理辊道内部的至少两个,三个,四个,五个,六个或者更多个不同的功能。尤其是在功能上看:保持,加热,拉伸,调温,冷却,宽度拉伸,印花或者分层。
一个辊可以同时满足多个功能,因此例如是保持和加热。
在正常情况中力求尽可能少的辊。
“加热件”应该是主动加热件,也就是尤其是配备有能够穿流流动的加热线圈,红发发射器,激光发射器,热水穿流管路,油加热器,通常的燃料驱动的加热器,具有循环和/或类似的主动加热件。在挤出时,产生很多热量。其无论如何都会产生。这和这样的事实,即薄膜软管承载热量并且传输的本体中,导致,即无论如何在牵拉辊对上方的设备部分是很热的,当设备运行时。该被动加热的部件然而并不是加热件。更多的是应该实际设置主动的加热件。
在多数的情况中,这样的加热件可以由此识别,即其除了自热的加热装置之外还具有温度传感器,或者该加热件具有调节装置,尤其是带有具有温度迟滞作用的准恒定的或者间歇的调节装置。
在该上下文中应该注意的是,在本专利申请的范畴中当总是谈及“调节装置”时,意味着技术上的“调节装置”,也就是具有用于对实际的值进行平衡的传感器。
可替换地或者附加于在加热件上的温度传感器,加热件也可以由此简单与在运行中被加热的设备区分,因为加热件已经能够在冷的设备时快速地用于对在此重要的加热件的加热。该加热件也就是可用于加热,其比在设备的运行中在设备的上方区域中的设备组件的加热更快的实现。
在牵拉辊对的“上方”定位在这样的优选的设计方案中意味着这样的设计,其中处理辊道在任何情况中都部分垂直地直接位于牵拉辊对上方,在水平的平面上的投影时,该平面穿过牵拉辊对延伸,也就是导致与牵拉辊对的投影重叠。
这当周围的线能够围绕处理辊道以该方式投影时能够已经是足够的。不是必须的是,即处理辊道的辊中的一个能够以在水平面上的重叠来投影时,其中后者示出了一个优选的设计方案。
这被视为特别有利的,当处理辊道的至少一个,两个,三个,四个,五个,六个或者更多个辊轴平行地位于向着牵拉辊的空间中时。
每个单个的辊可以-如已经描述的那样-由每个挤压辊对代替。
可替换地或者可选的是,处理辊道的辊与牵拉辊对一样处于相同的尺寸等级,例如具有在200mm和400mm或者更高的,优选在250mm和300mm之间的直径,又或也明显小于牵拉辊对的、例如具有在100mm和200mm之间的更小的直径。
特别紧凑的布置有,处理辊道的至少一个辊,优选处理辊道的两个,三个,四个,五个,六个或者更多的辊可以分别在水平面中至少一半地重叠到一个或者两个牵拉辊上。在这样的设计方案中,处理辊道的辊相当紧凑地位于牵拉辊上方。
可选地或者可替换的是,当处理辊道的辊在水平面上的投影时也彼此至少一半地重叠是有利的。
可以理解的是,比在合适的设计方案中的一半更多的重叠可以是更加有利的。
并不完全紧凑地构造的,但是还处于在发明的扩展的框架中的是,另外的几何比,其中前述的投影没有直接地导致与牵拉辊的重叠。更多的,考虑圆形地围绕牵拉辊的包围。该包围形成水平的圆形面。当处理辊道的一个,多个或者甚至所有的辊的垂直投影落入到该面中,并且部分地或者甚至完全地落入,总是还能够实现紧凑的设备形状。简而言之,处理辊道的辊处于并不强制性地精确地在牵拉辊对上的垂直的、但是接近的圆周中。
在另外的意义上,“上方”此外能够被实现,当处理辊道虽然侧面地设置在牵拉辊对旁边或者在吹塑薄膜设备的上面区域的旁边,但是至少具有一个处理辊道的辊大地测量地高于牵拉辊对布置,优选地具有处理辊道的多个或者甚至所有辊高于牵拉辊对布置。在辊对的情况中,在该上下文中可以考虑辊对转折点的大地测量高度。
特别有利的是,根据本发明的具有用于双层薄膜带的加热件的在牵拉辊对上方的处理辊道的布置能够用于,将该薄膜加热到一个温度上,薄膜在穿过牵拉辊之后具有该温度。已经阐述的是,薄膜为了安全地穿过牵拉辊对而必须经受冷却,因为在那里必须在薄膜上施加力。也就是必须冷却到一个温度下,在该温度存在尺寸稳定性,从而不会损坏薄膜。
为了对薄膜进行机机械的进一步加工,尤其是通过拉力实现的拉伸的形式,但是也可以有利的是,对薄膜进行加热。例如MDO在机械纵向碾薄之前通过功率强大的加热辊加热薄膜。
本发明与此相反地认识到,薄膜在从吹塑薄膜设备的上方区域至卷绕器的路径上存在。由此,该加热对于机械作用必须是非常强的。
与之相反的是,本发明在那里确定,在那里还存在第一热量,也就是薄膜刚好充分地为了抓取而通过牵拉辊对充分冷却-正好相反也还是相对热的,因此不必被强烈地加热。其提出,在牵拉辊对的上方设置加热件,然后在那里不必如在设备的另外的位置中一样还强烈地后续加热。对于一些类型的需要热量的机械加工来说,该布置也就是导致了显著的能量节省。
在现有技术中从来都没有发现过这样的布置。
根据本发明的第二方面,所提出的目的通过一种吹塑薄膜设备实现,其具有用于挤出薄膜软管的环形喷嘴,具有用于横向牵拉薄膜软管的软管成型区域,具有用于提升的薄膜软管的冷却件,具有用于将薄膜软管变成双层薄膜带的平展装置以及具有在冷却件上方的牵拉辊对,用于纵向牵拉薄膜软管,其中该吹塑薄膜设备的特征在于,在牵拉辊对的上方存在用于双层薄膜带的在翻转装置下方的横向指向的处理辊道。
接下来定义性地进行描述,即“横向的”指向应该此时存在,即当双层薄膜带确切地说水平的而不是垂直地延伸时。尤其是考虑至少基本上水平地延伸的双层薄膜带。从薄膜带围绕辊或者翻转杆的延伸来看,该延伸通过实际的薄膜走向和/或通过两个辊或者翻转杆的旋转轴的位置彼此定义。
尤其是考虑,即在两个、三个、四个、五个、六个或者更多的辊之间的连接路径或者无凹槽地或者利用在其之间的凹槽更确切地说水平地而不是垂直地延伸。
特别优选的是,两个、三个、四个、五个、六个或者更多个辊彼此水平地布置。
此外由US 6,413,346 B1已经公开,处理辊道配备有多个辊对和在其之前的在相对于垂直挤出方向的横向延伸中的拉伸部段。但是,在那里的辊对刚好精确地水平地布置在牵拉辊对的侧面并且因此导致进一步向下地引导至卷绕器。翻转杆单元在该文献中没有公开。因此在那里有意义的是,薄膜带横向于侧面引导,因为其最后必须接下来向下引导。
如果在文献中在牵拉辊对的上方存在翻转装置,那么薄膜必须相反在处理辊道之后再次到达牵拉装置的上方。这种想法至今都对设备结构形成阻碍,即阻碍了将薄膜带在牵拉装置和换向装置之间的-无论如何都相当短的-路段上横向引导,更谈不上水平引导。薄膜带在那里侧向引导的每段路程接下来必须被再次经过,这需要大量的辊。
在此,本发明然而现在可以认识到,可能有意义的是,在处理辊道中设置大量的辊/或翻转杆。但是,当处理辊道的多个辊在牵拉装置和换向单元之间尽可能地水平布置时,具有换向单元的吹塑薄膜设备建造的明显较低。随着较低的结构高度,也需要较小的厂房高度,从而能够节省巨大的成本。
为此EP 2 277 681 A1的在先申请DE 10 2009 033 171 A1正确地描述:
在用于调节软管薄膜的薄膜厚度的方法中,该软管薄膜以吹塑方法制造,在换向的翻转牵拉装置中平展,铺设和最后在碾薄设备中单轴向地在机器方向上拉伸,此外应该实现一个目的,其允许制造在薄膜宽度上具有与中间的薄膜厚度尽可能小的偏差的薄膜厚度外形的薄膜。这由此实现,即在吹塑薄膜设备中制造的软管薄膜的薄膜厚度外形被如此地设定,即在碾薄之后,通过在拉伸期间的偏差产生在整个薄膜宽度上统一的薄膜厚度外形。
本发明的因此基于该目的提出一种解决方案,该解决方案实现了在吹塑薄膜设备中制造的薄膜在平展之后在碾薄设备中单轴向地在机器方向上如此地拉伸,即最终薄膜具有从薄膜中部至薄膜边缘的尽可能小的厚度增加-并且进而由第一热量来对薄膜进行拉伸。
在开头所述类型的用于调节薄膜厚度的方法中,该目的由此实现,即在吹塑薄膜设备中制造的软管薄膜的薄膜厚度外形被如此地调节,即通过碾薄来制造在整个薄膜宽度上具有与中间的薄膜厚度尽可能小的偏差的厚度横向外形的薄膜。
在制造该软管薄膜时通常使用具有分区段的调节区域的薄膜厚度外形调节系统。为此,在薄膜吹塑头的后面布置测量装置,其测定软管薄膜的圆周上的厚度实际外形。现在实现通过实际外形与额定外形的比较,并且在有偏差时在薄膜吹塑过程中执行定义好的调节干预。厚度外形的影响在分区段的调节区域上、例如通过空气调温或者空气体积调节实现。
软管薄膜在牵拉装置中冷却之后被平展并且通过翻转牵拉装置引导。翻转牵拉装置的任务是通过在被平展的薄膜的宽度上铺设相对于薄膜吹塑头位置固定的厚度外形,改进被卷绕的薄膜的卷绕质量。通过在卷绕宽度上铺设薄厚位置,没有错误位置地产生卷轴,所谓的圆柱环。
被平展的软管现在被引导至碾薄设备并且单轴向地在机器方向上拉伸并且接下来被缠绕成卷轴。
用于在薄膜吹出过程中测定厚度实际外形的测量装置能够如已经描述的那样布置在薄膜吹塑头和牵拉装置之间或者也布置在牵拉装置和碾薄设备之间。
当软管薄膜不是在封闭的(geblockt)或者平展的状态中而是作为平面薄膜被拉伸时,也可以应用用于调节薄膜厚度的方法。为此,其或者在一侧或者在中间被切开并且被翻开。也可能的是,软管薄膜在两侧被切开,从而两个相同宽度的带在分别一个碾薄设备中被拉伸和接下来被卷绕。
因为薄膜在碾薄时收窄并且在薄膜边缘区域出现厚的位置,因此在薄膜吹出过程中圆周外形的预设的额定值不是恒定的,而是这样地调节,即在机器方向中的单轴向拉伸之后通过在拉伸期间的厚度偏差来产生具有在整个薄膜宽度上有尽可能小的偏差的厚度外形的薄膜。例如,在薄膜吹出过程中制成软管薄膜,其具有两个相对的薄位置。软管薄膜的平展现在如此实现,即薄位置形成薄膜边缘区域并且被延伸的薄膜现在具有与平均薄膜厚度有尽可能小的偏差的厚度外形。这同样适用于两侧被切开的软管薄膜。在单侧被切开的软管薄膜的情况中,在薄膜吹塑过程中制造出具有仅仅一个薄位置的软管薄膜。在该位置的中央中,软管薄膜被切开,从而该薄位置在切开之后分布到左侧和右侧的边缘区域中,从而在碾薄之后产生具有带有尽可能小的偏差的厚度外形的薄膜。
薄膜在挤出单元和冷却单元之后被输送到可换向的平展装置中,在那里,薄膜通过翻转杆和翻转牵拉装置的偏转滚子这样地铺设,即其总是出现在牵拉装置之后的静止的水平转向辊上,在那里薄膜垂直向下地向着延展设备偏转。通过该换向移动,实际的厚度外形被连续地转移,这意味着,即在设备的静态的挤出区域中制造的薄膜中的预设的薄位置必须跟随在翻转牵拉装置的翻转运动之后,以便将具有必须的额定厚度外形的、也就是具有较薄的薄膜边缘的薄膜输送给碾薄设备。这由此实现,即薄膜外形调节装置分区段的调节区域被叠加一个偏置,其考虑到通过旋转的牵拉装置的角度偏差并追踪翻转杆的旋转。
这因此实现了在牵拉装置中平展的软管薄膜的一个或者多个圆周点与一个或者多个分区段的调节区域的对应关系。调节算法用于仅仅将在额定外形中的薄位置平行地相对于翻转牵拉装置换向。
对于调节系统来说,在碾薄设备的后面,也就是在机器方向上远离碾薄缝隙地布置有用于在平坦的被延伸的薄膜的宽度上测量厚度实际外形的测量装置。其优选地还安装在碾薄设备的区域中,特别是安装在处理辊道的内部。用于薄膜吹塑过程的预设的厚度额定外形由在碾薄设备后面测定的厚度横向外形通过算法计算出并且被连续地校正,由此也调节了在制成的薄膜的厚度外形中的通过碾薄过程产生的偏差并且实现了缠绕质量的提升,因为应该制造出具有均匀的卷绕直径的薄膜卷轴。
同时由此实现了,即在对薄膜进行切边时两侧切掉的薄膜条带的宽度被明显降低。
附加地,在测量装置中可以全面地检测在卷轴宽度上的薄膜厚度-所谓的转子外形-由此获得一种可能性,即为厚度额定值叠加转子实际外形的值,从而自动消除总是在制造完成的薄膜的相同区域中出现的最小的厚度偏差,因为其首先在较长的时间段中确定,当其在总体上通过转子直径的变化来示出时。
用于控制各个调节区域的调节能够由后续体积的厚度外形的叠加通过算法计算出来。该分区段的控制区域可以集成在吹塑头中,固定的或者旋转的冷却环中或者后续地布置的厚度调节单元中,其同步于翻转杆运动。
厚度外形是:基础外形,其在吹塑头和碾薄设备之间测定在软管薄膜的圆周上的厚度实际外形;碾薄外形,其在碾薄设备之后测定整个薄膜宽度,其考虑到穿过换向的翻转牵拉装置的角度偏差和在碾薄期间对薄膜边缘区域的厚度的补偿;转子外形,其展现了被测量的碾薄外形与相应的估值的和(考虑到转子的质量的厚度和外形)。
这是一种级联的控制,因为接下来的控制循环被重叠:-在薄膜吹塑过程中对软管薄膜圆周上的薄膜厚度的调节;-在被拉伸的薄膜的薄膜宽度上的薄膜厚度的调节;在卷轴宽度上的卷轴直径调节。
厚度额定外形也可以手动地输入到调节系统中,其中其必须连续地跟随在翻转杆的旋转之后。
用于调节薄膜厚度的方法也可以应用在这样的设备中,在该设备中没有安装翻转装置。
处理辊道可以具有调温装置,其使得加热件将双层薄膜带在处理辊道的开头加热小于80K,优选小于30K。
不重要的是,是否该调节装置将当前的温度作用到例如双层薄膜带上或者作用到辊表面上,当加热辊被应用时。在实践中,一个变体方案是优选的,在该方案中流体回流循环的温度由辊测量。
理论上,该调节装置甚至可以完全没有温度传感器,因为在吹塑头上的熔融物的和向着牵拉装置上升有预设的温度走向时,相对精确已知的是,双层薄膜带以何种温度进入到处理辊道中。
在处理辊道中的加热件的情况的高潮在于提出一种加热,该加热但是仅仅轻微地超过双层薄膜带的进入温度。
通常需要指出的是,在本专利申请的框架中所述的温度参数被理解为技术上的平均温度。该温度在事件中在辊的长度上,也就是在薄膜带的宽度上多数以至少1至4K波动。
借此,吹塑薄膜设备的能量收支被优化:被向上牵拉的薄膜软管的冷却被如此设定,即其在到达校准篮时并且到达牵拉辊时刚好足够冷却;其然后穿过在牵拉辊上的机械关键位置,并且之后必须紧紧以很小的程度被加热,从而能够容易地拉伸。
例如可以使用用于薄膜的聚丙烯。在吸入过程中,也就是在熔化和吹出期间,熔融物物以大约160℃至168℃喷出。在提升期间,也就是在薄膜的冷却期间,相反大约在115℃至135℃时出现结晶。在该温度之下,双层薄膜带能够运行可靠地由牵拉辊对后挤压并且借此牵拉。在牵拉辊对之后例如10K至50K的加热就已经是足够的了,从而使得薄膜不会在此回到熔化点,但是因此过程可靠地对薄膜带进行拉伸。
另外地获知,即室内空气温度TU在吹塑薄膜设备的安装区域大约为30℃。因此薄膜带在常规的设备中以大约30℃到达拉伸装置,多数情况以轻微在该温度之上的温度。但是因为在薄膜带的表面上的强烈的空气运动-因为薄膜带的快速向前的运动-通常出现薄膜带的快速的温度下降,一旦薄膜带在穿过牵拉装置之后侧面地向前输送。因此在牵拉装置处,双层薄膜带多数具有在大约60℃和大约80℃之间的温度。
对于在平展组中的计划的拉长过程来说,多数情况下80℃的温度就已经是足够的了。对于MDO的预碾薄过程来说,多数情况下85℃的温度就已经是足够的了。并且在MDO的框架中的碾薄来说,在薄膜带中产生对于聚乙烯的从100℃至105℃的温度,对于聚丙烯的从130℃至140℃的温度以及对于聚酰胺的70℃温度。因此,在牵拉装置后根据使用情况而定仅仅几K的加热就足够了,或者甚至纯保持该温度,这同样由加热件实现。
在一个优选的设计方案中,处理辊道具有加热辊,用于加热双层薄膜带,以在处理辊道内进行简单的处理。
加热辊是这样的辊,其与双层薄膜带机械地作用,一旦吹塑薄膜设备进入运行。沿着辊表面的预定的部段,通过包容角给出,双层薄膜带抵靠在加热辊上。尤其是在该接触阶段期间,来自加热辊的良好的热流出现在薄膜上。
加热辊自身优选地在其内部中,例如尽可能靠近表面地设计成主动的加热件。
用于双层薄膜带的加热站也可以不同地设计具有加热辊,例如具有带有热辐射器的加热路径。
类似的想法也可以传递到总体上后续类型的“辊”上,其相应仅仅被理解为-当也是优选的-用于“站”的实例。
优选的是,加热站,也就是尤其加热辊具有温度测量器,从而能够在固定预设的温度间隔内进行调节。该温度间隔应该这样地调节,即运行的双层薄膜带的获得的温度小于80K,优选地小于30K或者20K,运行的双层薄膜带处于其之上。
在三个实例中描述:
在处理薄膜道中的平铺组的情况中,双层薄膜带的运行温度例如可以为60℃,也就是说在牵拉辊对处的通常温度。当对于在平展组的范围中的拉长来说80℃的温度是所希望的时,那么加热站应该将双层薄膜带加热仅仅大约20K。与常规的设备相比,在该设备中双层薄膜带例如首先在厂房地板上拉长,也就是以相对于平铺组的大约30℃的运行温度,这要求到月50K的后续加热,现在相对于后续加热节省了30K的能量。
在此提出,双层薄膜带在加热辊的运行中温度在正5K和正80K之间提升;优选的值为
a.用于平铺组的正5K至正20K,尤其是具有大约80℃的运行温度;
b.用于预延展的正5K至正25K,尤其是具有大约85℃的运行中。
在此提出,处理辊道具有用于纵向牵拉双层薄膜带的拉伸部段。
之前已经描述,即拉伸部段由此在结构上进行转化,即在机器方向上首先设置保持辊或者另外的保持件,在其之上牵拉部段在其机器方向下方一侧上具有牵拉辊,或者如前所述的那样具有牵拉辊,用于比保持辊更加快速地运输双层薄膜带。
例如,在保持辊和牵拉辊的相同大小的直径的情况中,在牵拉辊上可以设定较高的旋转速度并且在保持辊上可以设定较低的旋转速度。在两种情况中涉及根据数值的圆周速度。视情况而定,如薄膜穿过处理辊道运行一样,拉伸部段不仅仅能够以相同指向运行的辊实现而且也能以相反指向运行的辊实现。当薄膜在拉伸部段的内部与两个辊轴线的直接连接相交时,那么辊应该在相反的方向上运行,否则在相同的旋转方向上运行。
在拉伸部段内部的“碾薄”比优选为1:2至1:4,优选更确切地说对于用于农业应用的预碾薄薄膜来说为1:2。通常,在拉伸部段中的从1:2至1:10的碾薄比被视为优选的,但是尤其是首先为从1:2至1:4的所述的范畴。
在拉伸部段中的“拉长”比超过1:1,但是优选仅仅至大约1:1.05。
保持辊优选可以承担两个功能,也就是例如通过加热辊代替或者以其他的方式代替加热站。
通常需要指出的是,在本专利申请的范畴中,不定的数词“一”,“二”等等不应该被理解为“刚好一个”,“刚好两个”等等,而是在通常情况中理解为不定冠词。一种类型的表达“一…”,“二…”等等因此被理解为“至少一个”,“至少两个”等等,除非从相应的语境中指出,即例如仅仅意味着“刚好一个”,“刚好两个”等等。
在特别的另外的构思中,甚至牵拉辊或者牵拉辊对甚至同时作为保持辊使用,牵拉辊或者牵拉辊对在理想的方式上以预挤压辊对的形式能够表现为加热件。通常其但是导致变差的设计方案,因为被加热的牵拉辊总是带来这样的风险,即薄膜还在牵拉的机械作用中就已经被过度加热,并且其由此不可控地受到损坏。最后,牵拉辊对对于处理辊道来说当然也间接地作为保持机构起作用,因为其预定了确定的,非常小的速度范围。因此,出于之前描述的原因优选的是,在牵拉辊对和明显更快地运输的拉伸辊之间设置有至少一个相对于拉伸辊更加慢速运输的辊作为保持辊。
拉伸部段或者拉伸长度本身能够以理想的方式具有最高120cm的长度,尤其是具有最高50cm或者15cm,优选最高10cm或者5cm的长度。
在发明人的实验中指出,尽可能短的拉伸部段是有优点的,从而尽可能小地保持双层薄膜带的横向收窄。另外,这极大地简化了在设备启动时的双层薄膜带的穿引,当在处理辊道的辊之间存在至少5cm的净间距,尤其是至少10cm时。薄膜起始端然后能够容易地穿引到辊之间。
被视为优选的是,当形成处理辊道的至少一个辊能够从其位置上移动或者偏转开时,从而简化了穿引。该原理能够从US 4,086,045中不需要创造性劳动地获得。
在此提出,处理辊道在拉伸部段后具有回火辊或者回火辊对或者不同地设计的回火站,用于在拉伸之后去掉双层薄膜带的应力。
发明人的样机实验指出,当尤其是具有回火辊的回火站的形式的第二主动加热装置跟随拉伸部段时,在拉伸部段中在机器方向上拉伸的薄膜的记忆效果能够被极大地降低。
第一回火辊也可以通过拉伸辊表示,和/或其可以设置一个或者多个单独的回火辊。
在回火拉伸中,双层薄膜带分别相对于在拉伸的区域中的双层薄膜带的温度应该具有在负5K和直至正30K之间的温度,优选在正/负0K和正20K之间。
特别有利的是,拉伸辊同时形成为第一回火辊,之后还可以跟随第一或者甚至第二另外的回火辊。
优选的是,多个回火辊具有同一回火装置,其如此地调节,即其在运行中将相同的温度提供给双层薄膜带。在实践中,这例如-在忍受偏差的情况下-简单地根据加热流体的设定到相同温度上的回流来产生。
与“自动温度调节”的构思不偏离,当彼此跟随的辊将细微不同的温度给予双层薄膜带,尤其是在正/负5K或者正/负10K的波动宽度中。
期望的可以是,即通过加热和/或回火辊有目的地在双层薄膜带中产生产生或者下降的温度级联时。
通常,每个站、也就是特别是加热站,回火站和冷却站能够具有多个顺序地待由双层薄膜带穿过的辊。由此简单地将薄膜温度调节到预期的值上。
最后提出,处理辊道具有用于双层薄膜带的冷却站,尤其是冷却辊,特别是具有主动冷却件。
在当前所述的温度级联中提出,双层薄膜带的冷却站施加在负5K和负80K之间的温度跳跃,尤其是在负10K和负20K之间,尤其是在大约60℃的温度上和/或大约到室温上和/或至大约40℃至60℃。例如存在的换向装置也在大约60℃的薄膜温度时过程可靠地运行。
冷却辊已经可以被总结为一个冷却辊,当其不具有主动加热件时。然而其优选地具有主动冷却件。
冷却辊尤其可以具有明确的排热件,例如具有用于冷却件的水循环或者另外的液体循环,其通过管路引入到冷却辊中并且再次从中引出。
在一个优选的实施方案中,热交换器、电驱动的流体泵和/或冷却泵集成在循环中并且连接至冷却辊。
处理辊道可以有利地具有用于改进平铺的调节装置,其中纵向拉长双层薄膜带的0.5%至5%。
可替换的是,处理辊道具有用于延展的调节装置,并进而纵向延展双层薄膜带超过5%,优选超过100%或者超过200%,300%或者500%。之前,为了对延展、即作为MDO进行可能的配置给出数据,在拉伸部段内部理想地具有1:2至1:10的碾薄比,和/或具有从保持管至冷却辊的理想的1:2至1:4的碾薄比。
之前,已经描述了在处理辊道内部的一个辊或者不同地形成的站的双层薄膜带的运行温度之间的可能的温度跳跃。
不取决于前述的另外的边界调节而提出,处理辊道具有用于双层薄膜带的加热辊,其尤其是与在机器方向上之前的工作站和/或牵拉辊的辊温度相比带有正/负0K或者正1K至正80K或者在快速通过的双层薄膜带,尤其是聚丙烯的情况中的更高的温度级。
可替换地和附加地提出,处理辊道具有用于双层薄膜带的拉伸辊,其与在机器方向上之前的工作站相比带有负10K,优选正5K至正30K,或者在快速通过的双层薄膜带的情况中具有正50K或者更高的温度级。
可替换地和附加地提出,处理辊道具有用于双层薄膜带的冷却辊,其尤其是与在机器方向上之前的工作站相比带有从负10K至负80K或者在快速通过的双层薄膜带的情况中具有负100K的温度级。
为了使得整个设备能够尽可能平坦地构造,尤其是当换向单元上方地布置时,提出,处理辊道具有在双层薄膜带的走向上横向指向的两个部分部段,优选三个横向指向的部分部段,尤其是各一个部分部段通过牵拉辊对张紧垂直的上升方向。
对于“横向地”布置的指向已经在之前描述,其因此已经应该存在,当在从辊的侧面的视角时,也就是平行于辊的旋转轴线指向,在两个彼此跟随的辊之间的直接连线确切地说是水平的而不是垂直的,也就是相对于水平线最大为45°,优选最大为30°,特别优选的是最大为15°,10°或者5°。
对于结构高度具有决定意义的是,薄膜的流程比更确切地说各个辊的布置更少。薄膜可以取决于辊的预设布置在一侧或者另一侧上围绕地为了运行而铺放,然而基于其实际上可忽略的厚度不要求真正的结构高度。
在此,甚至有利的可以是,薄膜在横向布置的部分部段中与在两个轴线辊之间的连线相比更少的水平布置时。
之前示出的特征,就部分部段通过牵拉辊对张紧一个垂直的上升方向,应如下理解,即在彼此跟随的辊对之间设定的薄膜运行路段与虚拟的垂直布置的平面交叉,该平面处于牵拉辊对的转折点之上。
在这样的设计方案中,也即是说辊在垂直向上上升的平面的两侧布置在牵拉辊对的上方,其中薄膜侧面扩展地运行,优选来回运行,从而达到用于处理辊道的足够长的薄膜运行路径,但是同时使得结构高度保持很低。
本发明的一个优选的设计方案提出,处理辊道具有三个同样横向指向的部分部段,尤其是仅仅一个通过牵拉辊对张紧一个垂直的产生方向。
在这样的设计方案中,例如四个辊至少基本上一个条线上布置,并且进而在布置在横向于产生方向的线中,优选差不多或者完全水平。
为了穿引,处理辊道具有带有能推移或者偏转的辊的穿引辅助装置。其已经被描述。
根据本发明的第三方面被提出的目的通过一种用于在吹塑薄膜设备中,尤其是在如前所述的吹塑薄膜设备中制造吹塑薄膜带的方法实现,具有以下步骤:
挤出薄膜软管;
在软管成型区域上对薄膜软管吹气以横向牵拉薄膜软管;
利用冷却件对产生的薄膜软管进行冷却;
利用平展装置将薄膜软管平展成双层薄膜带;
在纵向牵拉薄膜软管的情况下利用牵拉辊对对双层薄膜带进行牵拉;
其中该方法的特征在于以下步骤
在牵拉辊对的上方进一步向上引导双层薄膜带并且穿过具有加热件的处理辊道,从而加热双层薄膜带;
在处理辊道中处理双层薄膜带,尤其是在处理辊道的拉伸部段中拉伸双层薄膜带;
以及引导双层薄膜带穿过换向单元以进行铺设,
借助于预设的厚度额定外形来调节在拉伸部段中单轴向地在机器方向上延展的双层薄膜带的薄膜厚度,其中,在吹塑薄膜设备中制造的软管薄膜的薄膜厚度额定外形调节成,使得预设的厚度额定外形具有与统一的薄膜厚度的偏差,该偏差用于补偿在薄膜宽度上的薄膜厚度变化,薄膜宽度在接下来在机器方向上的单轴向的延展中产生,从而通过碾薄来制造具有厚度横向外形的薄膜,其中该厚度横向外形具有相对于整个薄膜宽度上的平均薄膜厚度的尽可能小的偏差。
之前已经描述,即该处理步骤有很大的优点。通过在双层薄膜带的构造中在牵拉辊的上方进一步向上引导薄膜,放弃了长的带引导装置,其避免了在牵拉辊对之后对薄膜的耗能的进一步冷却。
薄膜因此可以由第一热量以现在很少的附加能量带到用于加工的工号的温度水平上并且然后例如被拉伸,尤其是拉长或者碾薄,或者进行另外类型的处理,例如表面可以承受处理和/或薄膜可以被印花,和/或可以钉嵌或者置入组件,例如主动的或者被动的振动电路,经常被描述为RFID芯片,和/或薄膜可以被照射和/或薄膜可以被层叠和/或其可以执行表面的电晕处理和/或薄膜可以被印花和/或其可以涂覆粘接材料和/或其可以涂覆滑动剂和/或其可以涂覆抗击打涂层和/或其可以执行对双层薄膜带的有目的的回火,用于对附加材料的迁移进行支持,当附加材料应该转移到薄膜表面上时,以在那里产生作用,从而能够取消后续的调温或者存储,其中该迁移基本上是调温计的功能。
和/或其可以执行对薄膜的收缩值的有目的的影响。通过足够长的回火,收缩可以在拉伸之后被降低,直至产生所谓的没有收缩的“死薄膜”。可替换的是,收缩值的上升可以被实现,尤其是在机器方向上的收缩值,通过有目的地“冻结”应力。
和/或其在非对称的薄膜结构中执行对转子倾斜的有目的的设定,直至避免转子倾斜。
为了之前的应用,在此描述的方法和在此描述的吹塑薄膜设备可以优选地有针对性地使用。
为了在吹塑薄膜设备启动时穿引双层薄膜带,处理辊道的轧辊从其工作位置移动或者偏转并且双层薄膜带在穿引之后通过向回移动或者向回偏转被夹紧。
最后根据本发明的第四方面,提出的目的通过一种薄膜实现,其利用如前所述的吹塑薄膜设备和/或借助于该方法制造。
不管是设备还是方法都明显和可执行地对制成的薄膜产生影响:因为其导致特别单一的双轴向延展的薄膜,当分子由第一热量立刻再次后续加热并且然后被拉伸,取代其首先被冷却。
当薄膜也就是首先被冷却一次时,其必须合乎逻辑地-为了能够使得吹塑薄膜设备经济地工作-被非常快速地加热到预期高的温度范围,这导致描述的不稳定可预见的薄膜特性。
利用提出方法制造的薄膜产品的质量因此也在薄膜方面被证明是有利的,只要该参数在吹塑薄膜制造中根据本发明合适地设定。
附图说明
本发明接下来根据六个实施例参考附图进一步描述。在此示出:
图1示意性地在垂直于牵拉辊对的垂直截面中示出了处理辊对的第一变体方案,该处理辊对具有五个辊和在其上布置的换向装置,
图2在相对于图1未变化的视角中示出了具有五个辊和在其上布置的换向单元的处理辊对的第二变体方案,
图3在相对于图1未变化的视角中示出了具有五个辊和在其上布置的换向单元的处理辊对的第三变体方案,
图4示意性地在穿过牵拉辊对的垂直的截面中示出了处理辊对的第四变体方案,该处理辊对具有五个辊和在其上布置的换向装置,在较小的结构高度的情况中,尤其作为用于MDO单元的实施方案,
图5示意性地在穿过牵拉辊对的垂直的截面中示出了处理辊对的第五变体方案,该处理辊对具有四个辊和在其上布置的换向单元,尤其作为用于平铺组的设计方案,以及
图6强烈示意性地示出了具有尽可能小的结构高度的处理辊对的可能的第六变体方案,
图7是用于研发在塑料薄膜的纵向拉长ε的纵向拉应力σ的图表,
图8示意性地在穿过牵拉辊对的垂直的截面中示出了处理辊对的第六变体方案,该处理辊对具有五个辊和在其上布置的换向单元,
图9示意性地在穿过牵拉辊对的垂直的截面中示出了处理辊对的第七变体方案,该处理辊对具有用于四个处理站的六个辊和在其上布置的换向单元,
图10强烈示意性地示出了现有技术中的吹塑薄膜设备,如EP 2 277681 A1的图11至13一样,具有连接在后面的延展设备,在其中使用了用于调节薄膜厚度的在那里的方法,
图11示出了图10的吹塑薄膜设备的俯视图,
图12示出了具有两个薄位置的薄膜软管的示例性的厚度实际外形,以及
图13试了具有一个薄位置的薄膜软管的示例性的厚度实际外形。
具体实施方式
图1中的吹塑薄膜设备1(仅在上部区域中示出)基本上由挤出机,具有环形缝隙喷嘴的吹塑头,在其上布置的用于所挤出的薄膜软管的上升路径,校准篮,平展装置和在平展装置上方的牵拉辊对2构成,其中第一牵拉辊3在其位置中能够精细调节地由第一保持件4承载,而第二牵拉辊5由调节缸6水平能推移地支承在滑动轴承保持件7上。调节缸6因此能够将第二牵拉辊5水平地向着第一牵拉辊3移动和从其远离地移动。
在牵拉辊对2的上方设置有处理辊道8。在那里总共有五个辊,即第一辊9,第二辊10,第三辊11,第四辊12和第五辊13。
处理辊道8的五个辊交替地布置在虚拟平面14的不同的侧面上,该虚拟平面平行于这两个牵拉辊的中心轴线15(示例性地标示)并且垂直地穿过在两个牵拉辊之间的转折点延伸。虚拟平面包含这样的面,当来自牵拉辊的转折点的平展的薄膜简单地垂直向上上升时,该平面跨过平展的薄膜。在相对于中心轴线15的垂直的截面中,虚拟平面14因此作为垂直走向的线示出,即在牵拉辊对的转折点处开始的且追随的薄膜垂直上升方向。
第一辊9,第三辊11和第五辊13处于虚拟平面14的第一侧16上;第二辊10和第四辊12相反处于虚拟面14的第二侧17上。
同时,处理辊道8的所有五个辊如此紧密地在垂直方向上彼此放置,即在辊在虚拟平面14上的水平投影中,第一辊9与第二辊10重叠,第二辊10与第三辊11重叠,第三辊11与第四辊12重叠并且第四辊12与第五辊13重叠,并进而分别构成五个辊的总直径尺寸的三分之一。
处理辊道8的第一组四个辊9,10,11,12相同大小地设计,而牵拉辊对的两个牵拉辊3,5和第五辊13较大地设计。
处理辊道8的五个辊的间距18(示意性地示出)彼此分别为至少50mm。
第一辊9具有速度调节装置,从而使其表面速度能够在旋转时完全精确地以预设的尺度来调节。
第二辊10配备有驱动装置和调节装置,其能够将第二辊10调整到比第一辊9明显高的圆周速度。
第三辊和第四辊11,12能够被驱动,例如以与第二辊10相同的速度或者优选比第二辊10慢的速度。
第五辊13同样可以被驱动,例如至少基本上以与第四辊12相同的速度或者优选比第四辊12慢的速度。
在此要注意的是,有利的能够是,在拉伸之后变慢,从而能够瓦解在薄膜中的应力。
第一辊9此外配备有主动加热件和温度传感器(二者未示出),即用于具有至第一辊9的表面的导热连接的用于加热流体的管引导装置,而温度传感器或者能够通过无接触的测量来检测第一辊9的和/或卷出的双层薄膜带的表面温度。
优选的是温度传感器布置在加热液体的回路中,从而在忍受一定的不精确性的情况下由此出发,即薄膜例如比加热流体的回路温度更冷地卷出。
理想的方式是,双层薄膜带的卷出温度精确地采取辊表面的温度。相反,在实践中,卷出的薄膜多数稍微热一点或者冷一点,这要视其是否由辊冷却或者加热而定。
在一个特别精确的实施例中,本领域技术人员可以为了实施而测量单个辊的薄膜的卷出温度,例如无接触地通过或红外传感器,并且根据实际的薄膜温度后续调节辊温度。
第二辊10,第三辊11和第四辊12可以与彼此无关地分别同样地配备有这样的主动加热件。
任何情况中,辊、在此第五辊13,配备温度测量装置和主动冷却件。
在处理辊道8的上方,在通向布置在牵拉辊对2和处理辊道8的上方的换向单元20的路径上布置有两个不被驱动的转向辊19(示意性地标示),其中转向辊19和换向单元20由现有技术充分地公开并且在此不再进一步描述。
不仅牵拉辊对2的两个牵拉辊3,5而且还有处理辊道8的五个辊以及还有转向辊19都在其端侧支承在机架21上。
在机架21的侧面设置有两个调温设备22(示意性地标示)。处理辊道8的被调温的辊经由冷却剂管线或者加热剂管线、优选地同样经由温度传感器管线(未示出)与该调温设备22连接。在调温设备22中包含或者在任何情况中涉及的调温设备22配备微控制器(未示出),其能够根据流体回路执行对被调温的辊的温度的按设定调节。
在吹塑薄膜设备1的运行中,薄膜软管(未示出)由挤出机(未示出)通过环形缝隙喷嘴(未示出)挤出。薄膜软管沿着吹塑薄膜设备1向上地被牵拉、穿过校准篮(未示出)和平展装置(未示出)。在平展装置的端部处,薄膜软管尽可能地被平展并且以该形式进入到牵拉辊对2中。从那里开始谈及双层薄膜带23。
双层薄膜带23可以选择性地在直线上升方向中在牵拉辊对2的上方,与虚拟平面14重合地、穿过处理辊道8的辊9,10,11,12,13之间引导并且同时导向到转向辊19上和从那里起向着换向单元20引导。
在该种情况中,吹塑薄膜设备1相当于常规的吹塑薄膜设备。换向单元在吹塑薄膜设备1的运行中旋转并且因此在立放面的地板(未示出)上的转子(未示出)上产生尽可能均匀地卷绕的薄膜卷轴。
相反,在可替换的-并且在此优选的-薄膜引导带中,双层薄膜带23分别围绕处理辊道8的五个辊9,10,11,12,13运行,其中由于辊相对于彼此的几何形状的原因,在任何情况中在第二辊10,第三辊11和第四辊12上形成大于180°的包容角。第一辊9的包容角尤其取决于第一辊9相对于牵拉辊对2的定位高度,以及取决于三个辊的直径并且此外也取决于第一辊9相对于虚拟平面14的间距。在此选择的布置中,在第一辊9处的包容角大约为170°。
同样适用于第五辊13,其中在此尤其相对于虚拟平面14、相对于转向辊19的定位以及在第五辊13和第一转向辊19之间的直径是重要的。
在描述的配置中,双层薄膜带23在挤出方向上运行,也就是在机器方向上运行、向上穿过牵拉辊对2并且从那里首先在顺时针方向上(所有对于顺时针或者逆时针的描述都相关于附图的剖面观察)围绕第一辊9。第一辊9作为保持辊使用。同时,第一辊9由处理辊道8的内部的总共三个加热或者冷却剂循环中的第一循环穿流,即加热循环。
在图1中的吹塑薄膜设备1的第一变体方案的配置的情况中,双层薄膜带23例如能够以大约60℃至大约80℃的薄膜进入温度从牵拉辊对2出来。
第一辊9被如此地调节,即其圆周速度也与在牵拉辊对2中的双层薄膜带23一样。在牵拉辊对2和第一辊9之间的间距因此不对双层薄膜带23产生机械影响。
因为双层薄膜带23围绕第一辊9的高的缠绕速度,双层薄膜带23以静摩擦在第一辊9上运行,因此精确地预设具有与辊表面一样的速度,即使在静摩擦并不在整个包容角上存在时。
第一温度循环,也就是穿过在功能上作为保持辊的第一辊9的加热循环,例如设定成产生薄膜中的温度相关于在从之前的第一牵拉辊3中出来时的薄膜温度在正5K和正10K之间的差别。双层薄膜带23因此在环绕第一辊9时被加热大约5K至10K。这种很小的温度差就已经足够明显地改善双层薄膜带23的可加工性,因为吹塑薄膜设备1(图1的下方示出的区域)被如此设定,即薄膜首先在上升的运行中被冷却并且因此在穿过两个牵拉辊3,5时无论如何还具有温度,该温度足够高,在测试的实例中在60℃和80℃之间。
利用仅仅非常少的必须由调温设备22提供的能量,薄膜因此由第一热量快速地在此提升到能够非常良好地加工的温度水平上,从而简化了纵向拉伸。
第二辊10在示出的实施例中设计成碾薄辊。其在积极的尝试中以相对于第一辊9三倍至四倍的圆周速度驱动。在直至1:3的碾薄比的情况中获得一种薄膜质量,其更确切地说表现为适用于青贮预延展(Silage-Prestrech);相反在高的碾薄比的情况中,也就是确切地说在1:4的方向中或者超过于此,获得更广的可加工性,尤其是在光学薄膜质量方面。
第二辊10,也就是碾薄辊在积极的尝试中设置作为第二温度循环、也就是一个回火循环的总共三个辊中的第一个。该回火循环穿过第二辊10,第三辊11和第四辊12。在回火循环的回路中的温度相对于之前的第一辊9、也就是保持棍,调节正5K至正20K。
因此,第二辊10同时承担两个功能:其一方面是碾薄辊,另一方面是调温辊形式的调温站。
第三辊11和第四辊12设计成调温辊,也就是任何情况下基本保持碾薄辊的很高的温度水平并且由此导致被拉长的双层薄膜带23的去应力,这有助于最小化在其他方面实现的延展收缩的记忆效果。
设计成冷却辊的第五辊13连接至三个温度循环的第三个,也就是冷却循环。在冷却循环的回路中的温度水平以理想的方式相对于之前的辊,也就是最后的调温辊的回路在负10K至20K之间。
在处理辊道8的所有的五个辊上,双层薄膜带23主要以静摩擦来环绕。理想的方式是,五个辊因此是表面涂层的,尤其考虑螺纹覆层(Spiralmutung)或者硅树脂涂层
需要理解的是,对于每个辊来说都可以配备一个抵靠辊或者挤压辊。在样品实验中,但是已经证明没有抵靠辊的运行也是绝对足够的。
用于调温设备22和三个调温循环的加热-和冷却介质适用水。
在排出时,吹塑薄膜设备1以在94米/分钟和340米/分钟之间的薄膜速度运行,并且具有在第一辊9和第五辊13之间在1:2和1:3之间的碾薄比,其中还有较低的碾薄比,也即是确切地说1:2,确切地说适用于青贮预延展产品。
在不同的本发明的方面的实现中,吹塑薄膜设备1在牵拉辊对2的上方提供用于双层薄膜带23的具有加热件的处理辊道8,也就是具有在第一辊9中的加热的液体循环并且附加地具有在第二辊10,第三辊11和第四辊12中的回火循环。
在此甚至设置用于双层薄膜带23的多个主动加热件,即总共在四个不同的辊中。
在多个辊,至少在两个辊中,尤其为加热件配备两个不同的液体循环也提供了自身的优点。
在本发明的第二方面的实现中,在牵拉辊对2的上方分别设置有作为部分路段的横向指向的处理辊道,因为在处理辊道8的内部从辊至辊,这些辊彼此大约以相对于水平线35°至40°的角度布置,也即是说更确切地水平地彼此指向而不是垂直地。这导致,即辊因为其足够的侧面错位而能够非常低地构造地布置,即在投影的情况中,虚拟平面14产生相交,总体上也就是稍微高于五个辊的直径之和地构造。
在图2中的吹塑薄膜设备1’的第二变体中,该设备直至牵拉辊对2都相同或者近似地设计。
在牵拉辊对2的上方和在换向单元20的下方再一次布置五个辊,即第一辊9’,第二辊10’,第三辊11’,第四辊12’和第五辊13’,之前上方地仅仅设置一个转向辊19。
这五个辊与在图1中的第一变体方案中描述的一样满足相同的功能,同样存在三个调温循环。
第二辊10’和第四辊12’在第二变体方案中然而与第一辊9’,第三辊11’和第五辊13’一样布置在虚拟平面14的相同侧面上。也就是说所有的辊布置在虚拟平面14的同一侧面上。
在牵拉辊对2和转向辊19的转折点之间的直接连接是自由的,从而使双层薄膜带23能够选择性地直接向上上升地在不缠绕处理辊道8中的辊的情况下向上引导。
然而优选的是,该变体方案也被配置为MDO设备,也就是用于纵向拉伸薄膜直至超过双层薄膜带23的塑性流动性。
处理辊道8的五个辊具有非常小的净间距,其在任何情况下都在5cm之下。在吹塑薄膜设备1’启动时,因此非常难的是,在处理辊道8的辊的示出的运行位置中,薄膜穿引到这些辊之间,即使在辊分别以相对于其前者分别反向的旋转方向驱动时。
为了穿引双层薄膜带23的开始端(未示出),因此两个辊,也就是第二辊10’和第四辊12’能够向左移动,也就是移动到虚拟平面14的相对的侧面上。双层薄膜待23因此能够简单地垂直穿过五个辊穿引,接下来,第二辊10’和第四辊12’再次移动到虚拟平面14的相同侧面17上,如其余的三个辊定位的那样,并且挤出过程可以作为稳态过程运行。
优选的是,第二辊10’能够选择性地调节到由辊9’,11’,13’构成的假想平面上,或者甚至超过该平面,从而获得了无级调节的拉伸部段。在预实验中,拉伸长度的可调节性被视为方法技术上是有利的,例如因为在穿过该假想平面时获得相对于错误位置的较高的错误容差。
在第二辊10’和第四辊12’的穿引位置中,吹塑薄膜设备1’如常规的吹塑薄膜设备一样运行。
在图3中的薄膜吹塑设备1”的第三变体方案中,选择了如在图2中的吹塑薄膜设备1’的第二变体方案一样的基本相同的构造,然而处理辊道8”的五个辊全部处于虚拟平面14的第一侧16上。因为到换向单元20的输入侧同样处于虚拟平面14的第一侧面16上,因此可以直接从第五辊13”向着换向单元20引导。转向辊19是不必要的。
第五辊13”此外相对于四个之前的辊如此地布置,即其向着虚拟平面14指向的边缘越过之前的四个辊伸出,从而双层薄膜带23在没有穿引和没有穿过处理辊道8的情况下能够围绕四个之前的辊引导。双层薄膜带23围绕第五辊13”的包容角因此在没有穿引的情况中几乎90°,在穿引的情况中几乎180°,从而确保足够的引导。
在图3中的吹塑薄膜设备1”的第三变体方案中-如在图2中的薄膜吹塑设备1’的第二变体方案中一样-设置有第二和第四辊的梳形结构,从而利用简单的直线穿引能够在设备启动时穿引薄膜始端。
在图4中的吹塑薄膜设备1”’的第四设计方案直至牵拉辊对2”’都如之前的变体方案一样相同地设计。
第一牵拉辊3”’与到换向单元2的入口一样处于相同的侧面16上,但是在吹塑薄膜设备1”’的第四变体方案中,该第一牵拉辊设计为可移动的,以穿引和封闭牵拉辊对2”’。相反,处于虚拟面14的相对侧面17上的第二牵拉辊5”’,原理上固定地设计。
在牵拉辊对2”’的上方,处理辊道8”’的彼此相邻的四个辊处于水平布置中,并且侧面地以及在高度上错位地布置第五辊13”’。
关于在牵拉辊对2”’上方的虚拟平面14,处理辊道8”’的三个辊因此处于虚拟平面14的第二个,在此右侧的侧面17上,相反处理辊道8”’的两个辊处于第一个,在此也就是左侧的侧面上,即与到换向单元20的入口一样的相同的侧面上。
用于处理辊道8”’的辊的机架21”’出于该目的具有凸缘24,其相对于机架21”’的主体侧面地突出。在凸缘24上支承有第一辊9”’。
通过处理辊道8的多个辊彼此相邻的水平布置,在此也就是处理辊道8”’的总共四个辊,吹塑薄膜设备1”’总体上建造得非常低,尽管在牵拉辊对2”’和处理辊道8”’的上方还布置有换向单元20。
在处理辊道8”’内部的辊中的两个,在此为第二辊10”’和第四辊12”’在此梳状地能移动地设计,从而在启动时简化了到设备中的引入。然而即使在紧凑的安放比例的情况中也可以设置偏转装置,从而第二辊10”’例如可以围绕第一辊9”’偏转地设计,同时第四辊12”’例如围绕第五辊13”’或者围绕第三辊11”’偏转地设计。
在牵拉辊对2”’的上方的直线延长中,也就是在虚拟平面14中,用于双层薄膜带23的直线运行路径25可以是开放的,从而也能在没有穿过MDO处理辊道8”’的情况下生产双层薄膜带23。其然后直线向上地运行至直线运行路径转向辊26并且从那里进一步进入到换向单元20的入口中。
可替换的是,双层薄膜带23能够沿着MDO运行路段28引导,其直接偏转到虚拟平面14的相关于入口27相对置的侧面17中并且外部围绕第一辊9”’运行。在那里随后如之前已经描述地穿过另外的四个辊,这些辊同样具有如前所述的一样的功能。
从第五辊13”’开始,双层薄膜带23最后或者通过另外的转向辊29或者在直接的路径上,当对第五辊13”’的环绕已经足够时,运行至换向单元20的入口27。
作为冷却辊使用的第五辊13”’和/或例如设置的另外的转向辊29例如还有另外的冷却单元可以随同彼此或者相对彼此调节,并进而单独地或者共同地调节,从而能够简单地调整冷却路径。例如,第五辊13”’和另外的转向辊29能够共同支承在机架上,其围绕一个轴线旋转,该轴线平行于示出的辊的轴线;或者例如另外的转向辊29能够垂直向下的移动或者偏转,从而利用非常简单的运动来调节在MDO运行路段28上的双层薄膜带23围绕第五辊13”’的包容角并且实际上能够无级地进行配置。甚至利用预设的冷却温度也可以设定在双层薄膜带23进入到换向单元20中之前的冷却效果。
类似的想法例如可以通过第一辊9”’执行,其以理想的方式作为保持辊并同时作为加热辊使用。其也例如可以在高度上或者侧面地调节,从而由于双层薄膜带23的MDO运行路径的被改变的几何尺寸获得围绕第一辊9”’的变化的包容角和变化的拉伸长度。
同样的效果也能够利用在那里设置的另外的挤压辊实现。
在吹塑薄膜设备1””的第五变体方案中,在牵拉辊对2的上方还有平铺路段30和在其上布置的具有入口27的换向单元20。
在平铺路段30的内部设置有第一辊31,第二辊31,第三辊33和第四辊34。从那里开始设置有通过多个主动的转向辊35(第一示例性地标示)至换向单元20中的入口27的薄膜路程。
平铺路段30的四个辊又设置为相对于虚拟平面14侧面地间隔开,从而当双层薄膜带23应该不穿过平铺系统运行时,获得了用于双层薄膜带23的从牵拉辊对2直接至第一被动转向辊35并且从那里进一步至换向单元20的直线运行路径25。
作为替代方案,双层薄膜带23-在此例如围绕偏转机构36-向着第一辊31引导,从那里围绕辊32,从那里围绕第三辊33并且最后围绕第四辊34,直至双层薄膜带23也在该平展运行路径37上再次出现到直线的运行路段25中。
平铺路段30的总共四个辊中的每两个辊基本上处于同一高度,其分别形成具有较小结构高度的一对。在投影到虚拟平面14上时获得在第一辊31和第二辊32之间的重叠区域以及甚至在第三辊33和第四辊34之间的重合。
但是很小的重合就已经足够了,从而相对于如在图2和3中示出的构造那样实现了很小的结构高度。
平铺路段30的所有四个辊以理想的方式具有挤压辊38(示例性地标示),其分别铰接地利用挤压臂39(示例性标示)挤压到相应的辊中。
在本实施例中,仅仅在两个辊处设置有挤压辊,即在第一辊31上,其作为保持辊和加热辊使用,和在第二辊32上,其作为拉长辊和回火辊使用。
因此,在第一辊31和第二辊32之间获得拉长部段40,并且在第一辊31和第二辊32的圆周上产生高的切向力。
相反,第三辊33和设计成冷却辊的第四辊34如此地将表面速度调节为与第二辊32的表面速度一致,即在那里不进行拉长,或者甚至是缓慢地拉长,从而可以调节松弛度。
描述的设计方案被作为平铺组考虑,也就是通常具有1:1.05的最大拉伸。拉伸长度相对于MDO变体方案是足够长的。
在拉伸部段中由此产生的较长的停留时间对于准备的处理窗口是有优点的。
因为仅仅执行很小的拉伸,因此小的驱动功率是足够的。因为薄膜仅仅被最小地加工,所以不需要单独的驱动装置。因此保持辊和第二辊32分别被驱动并且其速度能够被调节就完全足够了。
因为仅仅必须很小最小的温度水平以及能量水平,因此根据发明人的样机实验,水加热装置就完全足够了。
在平铺组的设计方案中,第二辊优选地具有与第一辊相同的温度。第一辊作为加热和保持辊使用。第二辊作为拉伸和回火辊使用。在第二和其之后的第三辊之间路段是回火部段。
相反,在MDO设计方案中1:10或者甚至更多的拉伸都可以是没有问题的。
碾薄长度应该尽可能短,从而降低横向收缩,所谓的缩幅。
过程引导明显是更关键的,因为仅仅能够放弃在非常短的碾薄缝隙中的很少的停留时间。
因为必须对多个辊进行调温,所以存在较高的能量消耗,并且总体上需要非常长的调温路径。
驱动装置必须保持非常强大,从而克服塑料的拉伸极限并且容易地超过流动区域。
提出单个的驱动装置,从而实现独立的过程引导。
为了简单的平铺改善,MDO设计实际上过大并因此在正常情况中是不经济的。
因为在MDO的情况中需要高的温度,因此在正常情况中提出使用油加热装置。
在图6中的第五设计变体方案的情况中,在牵拉辊对的上方设置有用于四个辊的横向的加工路段,具体地说是水平放置的,其中冷却辊更上方的布置并且在牵拉辊对的上方实现了双层薄膜带的直接穿引。
在水平地布置的辊道的内部,两个辊再次是可移动的,即第二辊可偏转地围绕第一辊,并且第四辊可移动地或者可偏转地并且在虚拟平面14的另一侧上地布置。
通常,在图6上的第五变体方案完全如之前描述的变体方案一样能应用到吹塑薄膜设备中。
用于在此加工的薄膜的特性的基础出现在图7中的图表中图形阐述中。
在横坐标41上为薄膜的纵向拉长ε,相反在纵坐标42上是在薄膜内部的纵向应力,也就是与在薄膜内部的纵向拉力成比例的参量。纵向应力利用标号σ标注。
从零点43出发,薄膜通常以上升的纵向拉长ε进入到线性应力增大区域44。从一定程度的纵向拉长ε*或者其伴随的应力σ*开始,薄膜离开线性应力增大的区域,并且应力曲线变得平缓,也就具有相对于横坐标41的较小的斜率。
从该纵向拉长ε*开始,引入的纵向拉长是不可逆的。
应力σ此时有第一最大值45。在该点处开始薄膜的所谓的塑性流动。所述的纵向拉长εStreck被描述为拉伸极限。流动区域46由纵向应力σ的第一最大值45,描述为σStreck开始延伸直至再次上升的分支47的以下区域中,在该区域中纵向应力σ再次达到应力σStreck
从那里开始,在增大的纵向拉长ε的情况下,纵向应力σ再次上升,直至产生薄膜撕裂48形式的突然失效。
MDO工作区域49从再次达到应力εStreck开始延伸直至薄膜撕裂。
相反,平铺组工作区域处于线性应力增大区域44之外的区域中,然而在拉伸极限εStreck的下方。在线性应力增大区域44中,也就是直至纵向拉长ε*为止,薄膜都表现为弹性的。
简而言之,也就是平铺组的拉长在ε*和局部最大值之间进行。相反,MDO的延展从再次达到σStreck开始。
在图8中的处理辊道50在其具有五个辊的构造方面原理上相应于图2的第二变体方案和图3的第三变体方案,但是包括与其第一辊51,其三辊52和其第五辊53相同的三个梳状的辊,而其第二辊54和其第四辊55设计成位置固定地旋转。
为了在吹塑过程的一开始穿引双层薄膜带,三个梳状的辊,也就是第一辊52,第三辊52和第五辊53从其咬合的位置出发,在图8中也就是从虚拟平面14开始向左侧,从而双层薄膜带从牵拉辊对57的转折点56开始简单地垂直向上引导至转向辊58。转向辊58是第一辊,其处于处理辊道50之外。从转向辊58开始,双层薄膜带横向地引导,进入到换向单元60的入口59中。
第一辊51在咬合时不仅仅移动直至到固定的辊的平面中,也就是第二辊54和第四辊55的平面中(在图8中通过咬合的第一辊51的第一轮廓61示出);更多的是第一辊51甚至可以穿过该平面咬合地移动,从而使得第一辊51的中心轴线超过以下平面移动,该平面通过第二辊54和第四辊55的中心轴线形成。第一辊51因此可以占据用于吹塑运行的穿透咬合位置(在图8中通过第一辊51的第二轮廓62示出)。
在样机实验中指出,咬入深度的优选的无级调节能力,尤其是利用穿透咬合深度穿过位置固定的辊的平面,对于过程安全性和获得的薄膜质量来说是有优点的。
根据在图9中的第七变体方案的处理辊道63示出另外的构造:
处理辊道63在垂直指向中处于挤压辊对64的上方。
第一辊65构造作为加热辊并且同时构造作为保持辊。其能够穿过虚拟平面14穿透咬合地移动。该咬合(Kaemmen)已经在之前多次描述。其优点而且还有穿过静止的辊的平面的穿透咬合的可行性现在已知作为前提。
第二辊66具有比第一辊65明显小的直径。
第三辊67同样具有比第一辊65小的直径,优选如在此构造得具有与第二辊66一样的直径。
第二辊66和第三辊67形成碾薄站,其中,第三辊67咬合地设计。通过碾薄站的两个辊66,67中的至少一个的无级调节能力能够无级地调节碾薄长度,这在样机实验中被证明是非常有利的。
同时作为碾薄站的第一辊的第二辊66优选地利用与第一辊65,也就是如大保持辊一样的相同的圆周速度驱动。在保持站的功能方面,第二辊66也就是说被算作实际的保持站的碾薄站,并进而与第一辊65一同视作碾薄站。仅仅在其直径方面第二辊66与第三辊77一同能被算作碾薄站。
两个较小的辊,也就是第二辊66和第三辊67不被加热,但是被驱动。这允许第二辊66和第三辊67被构造具有非常小的直径。
第三辊67然而以比第二辊66高的圆周速度驱动。在第二辊66和第三辊67之间因此形成用于双层薄膜带的拉伸部段。
当假设,在给定的几何比的情况中大约在围绕快速驱动的第三辊67的圆周的70°上存在静摩擦,那么在大约250mm至290mm之间大的辊直径时并且在100mm和140mm之间的小的辊直径的情况下,拉伸部段的拉伸长度为大约15cm至19cm,具体地在样机实验中大约为17cm。
在快速地驱动的第三辊67之后,在处理辊道63中设置第一回火辊68和第二回火辊69,其中后者同样能够梳状地进入到工作位置中。
-在当前的实施例中在直径上稍微大一点的-冷却辊70跟随在两个调温辊68,69之后。冷却辊70具有抵靠辊71。
冷却辊70与其抵靠辊71共同形成处理辊道63的最后的站。从那里出发,双层薄膜带被引导到换向装置的入口中。
处理辊道63的辊足够紧密地布置,具有在水垂直置中仅仅大约10mm至30mm的净间距,从而实现尽可能小的结构高度。
优选的是,处理辊道63的多个或者甚至全部的辊表面具有粗糙的、防滑的表面,理想的方式具有敷设的硅树脂。
DE 10 2009 033 171 A1描述了如接下来的调节过程,其中下述的设计方案应该属于本专利申请的全部公开内容。
图10示出了吹塑薄膜设备72,具有后接的碾薄设备73和卷绕器74。通过计量分配装置将待加工的塑料颗粒提供给挤出机75,在其中熔化,均质化并提供给薄膜吹塑头76。在制造多层薄膜时根据层数使用多个挤出机。薄膜吹塑头76具有环形喷嘴,从该环形喷嘴中排出被挤出的塑料模塑料。通过薄膜吹塑头76实现了冷空气的供给,以用于吹出软管薄膜77。在塑料变硬之后,软管薄膜77在平展单元79中平展并且利用翻转牵拉装置80连续地牵拉和铺放。之后,封闭的薄膜在碾薄设备73中单轴向地在机器方向上拉伸。薄膜被提供给卷绕器74并且缠绕成薄膜卷轴。
为了调节薄膜厚度外形,需要优选地在两个位置上检测薄膜实际外形。在软管薄膜77的圆周上的厚度实际外形在分区段的调节单元78和翻转牵拉装置80之间在测量装置81处检测,并且被拉伸的薄膜在其宽度上的厚度实际外形在碾薄设备73和卷绕器74之间在测量装置82处测定。用于测量软管薄膜77的厚度实际外形的测量装置81优选在吹塑头76之上的恒定高度中旋转地围绕软管薄膜布置。
通过设备控制装置83对整个吹塑薄膜过程进行控制,尤其是:驱动;冷空气;分区段的调节区域78,其处于冷却环中、薄膜吹塑头76中或者后续中;以及控制软管薄膜的牵拉速度。
由测量装置81和82测量的薄膜实际外形被提供给设备控制装置83并且通过额定值/实际值比较向分区段的控制区域78输出信号。
在图11中以俯视图示出了设备。图中明确的是,翻转牵拉装置80在每个方向上执行在0°和180°之间的可换向的运动(见双箭头)并由此使得软管薄膜77并不总是堆积在相同的边缘处。如果在调节中不考虑该错位,那么提供了薄位置,其在吹出过程中施加给软管薄膜77的厚度外形,在平展的薄膜的宽度的区域上来回出现并且并代表薄膜边缘。
图12示出了具有两个薄位置85的薄膜软管的厚度实际外形。这种类型的厚度外形例如由薄膜厚度测量装置81在分区段的调节区域78和平展装置79之间在受调节的状态中检测。两个虚线86指明了接口边缘,其形成平展的薄膜的两个侧边。当薄膜作为成块的软管被输送给碾薄设备73时,两个薄位置85形成两个边缘区域。
在本发明的另外的之前描述的实施情况中,被吹出的并且平展的薄膜软管在该两个位置86处被切开,并且然后将两个平坦的薄膜带分别提供给单独的碾薄设备73。两个较薄的区域,也就是在图12中示出的薄位置85的一半在此也形成了输送给碾薄设备73的薄膜的边缘区域。
图13示出了具有仅仅一个薄位置85的薄膜软管的厚度实际外形,如其在本发明的第三实施例中所应用的那样。薄膜软管在仅仅一个位置86处在薄位置85的区域中被切开。被切开的软管然后作为平坦的带被翻开并且提供给碾薄设备73。在此薄位置85的一半也相应地作为输送给碾薄设备的薄膜的边缘区域。
参考标号列表
1 吹塑薄膜设备
2 牵拉辊对
3 第一牵拉辊
4 第一保持件
5 第二牵拉辊
6 调节缸
7 滑动轴承保持件
8 处理辊道
9 第一辊
10 第二辊
11 第三辊
12 第四辊
13 第五辊
14 虚拟平面
15 中心轴线
16 第一侧面
17 相对置的第二侧面
18 间距
19 转向辊
20 转向单元
21 机架
22 调温设备
23 双层薄膜带
24 凸缘
25 直线运行路径
26 直线运行路径转向辊
27 入口
28 MDO运行路径
29 另外的转向辊
30 平铺路段
31 第一辊
32 第二辊
33 第三辊
34 第四辊
35 被动转向辊
36 第一转向装置
37 平铺运行路径
38 挤压辊
39 挤压臂
40 平铺拉长部段
41 横坐标
42 纵坐标
43 零点
44 线性张力增大区域
45 第一最大值
46 流动区域
47 上升的分支
48 薄膜撕裂
49 MDO工作区
50 处理辊道
51 第一辊
52 第三辊
53 第四辊
54 第二辊
55 第五辊
56 转折点
57 牵拉辊对
58 转向辊
59 入口
60 换向单元
61 第一轮廓
62 第二轮廓
63 处理辊道
64 挤压辊对
65 第一辊
66 第二辊
67 第三辊
68 第一回火辊
69 第二回火辊
70 冷却辊
71 抵靠辊
72 吹塑薄膜设备
73 碾薄设备
74 卷绕器
75 挤出机
76 薄膜吹塑头
77 软管薄膜
78 分区段的调节区域(可选)
79 平展单元
80 翻转牵拉装置
81 第一厚度测量装置
82 第二厚度测量装置
83 设备控制装置
84 附加调节单元(可选)
85 在薄膜厚度外形中的薄位置
86 切割位置
87 薄膜厚度
88 薄膜宽度。

Claims (55)

1.一种用于在吹塑薄膜设备(1)中制造吹塑薄膜带的方法,具有以下步骤:
a.挤出薄膜软管;
b.在软管成型区域上对所述薄膜软管吹气,并且利用牵拉辊对(2,57)牵拉双层薄膜带(23),以纵向和横向牵拉所述薄膜软管;
c.利用冷却件对上升的所述薄膜软管进行冷却;
d.借助平展装置将所述薄膜软管平展成双层薄膜带(23);
e.引导所述双层薄膜带(23)在所述牵拉辊对(2,57)的上方进一步向上并且穿过具有加热件的处理辊道(8,50,63),从而加热所述双层薄膜带(23);
f.在所述处理辊道(8,50,63)中处理所述双层薄膜带(23),即在所述处理辊道(8,50,63)的拉伸部段中拉伸所述双层薄膜带(23);
g.引导所述双层薄膜带(23)穿过换向单元(20)以进行铺设;
其特征在于附加的步骤
h.借助于预设的厚度额定外形来调节在所述拉伸部段中单轴向地在机器方向上延展的所述双层薄膜带(23)的薄膜厚度,其中,在所述吹塑薄膜设备(1)中制造的软管薄膜的所述薄膜厚度额定外形调节成,使得所述预设的厚度额定外形具有与统一的薄膜厚度的偏差,该偏差用于补偿在薄膜宽度上的薄膜厚度变化,所述薄膜宽度在接下来在机器方向上的单轴向的延展中产生,从而通过碾薄来制造具有厚度横向外形的薄膜,其中该厚度横向外形具有相对于整个薄膜宽度上的平均薄膜厚度的尽可能小的偏差。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,为了在所述吹塑薄膜设备(1)启动时穿引所述双层薄膜带(23),所述处理辊道(8,50,63)的辊从所述辊的工作位置移动或者偏转,并且所述双层薄膜带(23)在穿引之后借助向回移动或者向回偏转来夹紧。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在所述处理步骤f中,所述双层薄膜带(23)除了被拉伸之外还被冲压、照射或者承受电晕处理。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,挤出的所述软管薄膜在圆周上借助薄膜厚度外形调节系统调节到预设的厚度额定外形。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,挤出的所述软管薄膜在圆周上借助薄膜厚度外形调节系统调节到预设的厚度额定外形。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,通过翻转牵拉产生的额定外形转移经由薄膜宽度来补偿并且连续地后续调节,其中,在用于控制分区段的调节区域的调节算法中,考虑平展的所述软管薄膜的一个或者多个圆周点或/或周向部段与一个或者多个调节区域的对应关系。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,通过翻转牵拉产生的额定外形转移经由薄膜宽度来补偿并且连续地后续调节,其中,在用于控制分区段的调节区域的调节算法中,考虑平展的所述软管薄膜的一个或者多个圆周点或/或周向部段与一个或者多个调节区域的对应关系。
8.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,预设的厚度额定外形经由一种算法由测量装置的值来调节,所述测量装置在所述机器方向上在单轴向地延展之后测量所述薄膜厚度。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,预设的厚度额定外形经由一种算法由测量装置的值来调节,所述测量装置在所述机器方向上在单轴向地延展之后测量所述薄膜厚度。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述测量装置在所述机器方向上在单轴向地延展之后在整个薄膜宽度上进行测量。
11.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,用于控制各个分区段的所述调节区域的所述调节算法由
-来自所述吹塑薄膜装置(1)的薄膜厚度外形调节的基础外形,
-来自通过翻转牵拉装置造成的所述软管薄膜的转移和通过碾薄过程的影响造成的碾薄外形;
-以及选择性的由薄膜卷轴的评估的转子外形
重叠构成。
12.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述用于控制各个分区段的所述调节区域的所述调节算法由
-来自所述吹塑薄膜装置(1)的薄膜厚度外形调节的基础外形,
-来自通过翻转牵拉装置造成的所述软管薄膜的转移和通过碾薄过程的影响造成的碾薄外形;
-以及选择性的由薄膜卷轴的评估的转子外形
重叠构成。
13.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述厚度额定外形手动地在调节系统中设定。
14.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述厚度额定外形手动地在调节系统中设定。
15.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述薄膜封闭地输送给所述处理辊道中的碾薄设备。
16.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述薄膜封闭地输送给所述处理辊道中的碾薄设备。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述软管薄膜单侧地或者两侧地裁剪和展开并且输送给所述碾薄设备。
18.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,为了进行调节,在对所述薄膜带在所述牵拉辊对(2)上方进行在此提出的引导之后测量所述薄膜厚度。
19.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,为了进行调节,在对所述薄膜带在所述牵拉辊对(2)上方进行在此提出的引导之后测量所述薄膜厚度。
20.一种吹塑薄膜设备(1),具有:用于挤出薄膜软管的环形喷嘴;用于纵向和横向牵拉所述薄膜软管的软管成型区域;用于上升的所述薄膜软管的冷却件;用于使所述薄膜软管成为双层薄膜带(23)的平展装置;以及在所述冷却件的上方的牵拉辊对(2),用于牵拉所述薄膜软管,其中处理辊道具有用于纵向延展所述双层薄膜带的拉伸部段,
其特征在于,
在所述牵拉辊对(2)的上方设置有处理辊道(8),所述处理辊道具有用于所述双层薄膜带(23)的加热件,并且
配置有用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的装置,以及
由具有翻转牵拉装置和至少一个接下来的拉伸设备以及至少一个卷绕器的吹塑薄膜设备(1)构成,
其中,在所述处理辊道的上方设置有换向单元(20)。
21.根据权利要求20所述的吹塑薄膜设备(1),其特征在于,在所述牵拉辊对(2)的上方设置有用于所述双层薄膜带(23)的在换向单元(20)的下方横向指向的处理辊道(8)。
22.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有调温装置,所述调温装置能够使得所述加热件在开始时小于80K地加热所述双层薄膜带。
23.根据权利要求22所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述调温装置能够使得所述加热件在开始时小于30K地加热所述双层薄膜带。
24.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有加热辊,用于加热所述双层薄膜带以便在所述处理辊道的内部简单地进行处理。
25.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,拉伸区域具有最大120cm的长度。
26.根据权利要求25所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,拉伸区域具有最大50cm或者15cm的长度。
27.根据权利要求26所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,拉伸区域具有最大10cm或者5cm的长度。
28.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道在所述拉伸部段之后具有回火辊,用于在拉伸之后消除所述双层薄膜带的内应力。
29.根据权利要求28所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述回火辊具有回火调节装置,所述回火调节装置能够实现小于30K地加热所述双层薄膜带。
30.根据权利要求29所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述回火调节装置能够实现小于20K地加热所述双层薄膜带。
31.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有用于所述双层薄膜带的冷却件。
32.根据权利要求31所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述冷却件是冷却辊。
33.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有用于改进平铺的调节装置,也就是伸展所述双层薄膜带的0.5%至5%。
34.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有用于延展的调节装置,也就是碾薄所述双层薄膜带超过5%。
35.根据权利要求34所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有用于延展的调节装置,也就是碾薄所述双层薄膜带超过100%或者超过200%、300%或者500%。
36.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有用于所述双层薄膜带的加热辊,所述加热辊带有与在机器方向上的之前的工作站和/或牵拉辊的辊温度相比的,正/负0K的温度级或者正1K至正80K的温度级或者在快速运行的双层薄膜带的情况中更高的温度级。
37.根据权利要求36所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述双层薄膜带由聚丙烯构成。
38.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有用于所述双层薄膜带的拉伸辊,所述拉伸辊具有与在机器方向上的之前的工作站相比负10K的温度级,或者在快速运行的双层薄膜带的情况中正50K或者更高的温度级。
39.根据权利要求38所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述拉伸辊具有与在机器方向上的之前的工作站相比正5K至正30K的温度级。
40.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有拉伸辊,所述拉伸辊具有小于之前的工作站的辊的辊直径和/或小于接下来的工作站的辊的辊直径和/或小于所述处理辊道的其余的工作站的辊的辊直径。
41.根据权利要求40所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述拉伸辊是碾薄辊,所述碾薄辊具有相比于之前的工作站的辊、和/或接下来的工作站的辊、和/或所述处理辊道的其余的工作站的辊减少了至少25%或者至少50%的直径。
42.根据权利要求41所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,具有较小的辊直径的所述拉伸辊,在被缓慢驱动的辊之前,所述被缓慢驱动的辊同样具有小于之前的工作站的辊的辊直径和/或小于接下来的工作站的辊的辊直径和/或小于所述处理辊道的其余的工作站的辊的辊直径。
43.根据权利要求42所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,具有较小的辊直径的所述拉伸辊是碾薄辊。
44.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有用于所述双层薄膜带的回火辊,所述回火辊具有与在机器方向上之前的工作站相比负10K的温度级、或者在快速运行的双层薄膜带的情况中正50K或者更高的温度级。
45.根据权利要求44所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述回火辊具有与在机器方向上之前的工作站相比正5K至正30K的温度级。
46.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有用于所述双层薄膜带的冷却辊,所述冷却辊带有与在机器方向上之前的工作站相比从负10K至负80K的、或者在快速通过的双层薄膜带的情况中负100K的温度级。
47.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有两个横向指向的部分部段,各一个所述部分部段通过所述牵拉辊对张紧一个垂直的上升方向。
48.根据权利要求47所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有三个横向指向的部分部段。
49.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有三个同样横向指向的部分部段,仅仅一个部分部段通过所述牵拉辊对张紧一个垂直的上升方向。
50.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道具有带有能推移或者偏转的辊的穿引辅助装置。
51.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,所述处理辊道(8,50,63)具有第一拉伸辊和跟随在所述第一拉伸辊之后的第二拉伸辊,其中所述牵拉辊对(2)配置用于,利用牵拉辊速度驱动,并且其中所述第二拉伸辊配置用于,以一个拉伸速度运行,该拉伸速度高于所述牵拉辊速度并且高于所述第一拉伸辊的速度,从而在所述吹塑薄膜设备(1)的运行中在所述第一拉伸辊和所述第二拉伸辊之间在机器方向上拉伸所述双层薄膜带(23),其中在所述处理辊道(8,50,63)内部在所述第一拉伸辊前和/或上设置有阻止牵引力从所述第二拉伸辊击打到所述牵拉辊对(2)上的击打制动器。
52.根据权利要求20或21所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,调节系统由分区段的调节区域、用于薄膜厚度的至少两个测量装置以及调节和评估单元构成,所述至少两个测量装置即一个用于在薄膜吹塑头之后且在碾薄设备之前测量软管薄膜的厚度实际外形的测量装置,以及一个用于在碾薄设备之后测量被延展的薄膜的厚度实际外形的测量装置。
53.根据权利要求52所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,在机器方向中的第二个测量装置布置在所述牵拉辊对的上方,并且布置在所述换向单元之前、之中或者之后。
54.根据权利要求52所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,在机器方向中的第二个测量装置利用侧面的错位布置在所述牵拉辊对的高度之下,并且布置在对于所述卷绕器的入口中。
55.根据权利要求52所述的吹塑薄膜设备,其特征在于,分区段的所述调节区域集成在吹塑头中、固定的或者旋转的冷却环中或者后续地布置的厚度调节单元中,所述厚度调节单元能够同步于翻转牵拉装置运动。
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