Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung
des Dickenprofils bei der Herstellung von Blasfolien und bezieht
sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver
fahrens.
Das Dickenprofil und insbesondere das Umfangsdickenprofil des
aus dem Formwerkzeug der Ringdüse eines Blasfolienextruders
austretenden Folienschlauchs weist in Umfangslage weitgehend
ortsfeste dickere und dünnere Bereiche auf, was sich beim Auf
wickeln und Weiterverarbeiten des Folienschlauchs negativ aus
wirkt.
Um die Abweichungen des Dickenprofils schon beim Produktions
vorgang möglichst gering zu halten, wird die Wirkung ausgenutzt,
daß beim Aufblasen des Folienschlauches wärmere Bereiche stärker
und kühlere Bereich weniger stark ausgereckt werden. Bei bekann
ten Vorrichtungen werden die Dickenunterschiede der Blasfolie
über dem Umfang durch Variation der Kühlleistung über dem Umfang
beeinflußt. Der Folienschlauch wird abhängig von der vorhandenen
Anzahl von Regelelementen in einzelne zugeordnete Umfangssekto
ren unterteilt.
Bei höherer Kühlleistung in einem Umfangssektor kühlt die Blas
folie hier schneller, wird so weniger stark gedehnt und bleibt
somit relativ dicker. Bei geringerer Kühlleistung in einem Um
fangssektor behält die Blasfolie eine höhere Temperatur, infolge
dessen ist sie stärker dehnbar; somit wird die Foliendicke stär
ker vermindert. Die Foliendickenunterschiede über dem Umfang
werden hierbei von einer Meßeinrichtung ermittelt und einer
Regeleinrichtung zurückgemeldet. Diese Meßeinrichtung ist in der
Regel in Produktionsrichtung hinter einem Einfrierbereich des
Folienmaterials angeordnet.
Aus der DE 40 01 287 C2 und EP 0 508 167 A2 sind segmentweise
unterteilte Kühlluftringe bekannt, bei denen die Kühlluft mit
tels Einbauten in diesen Segmenten im Volumen bzw. in der Tempe
ratur verändert wird.
In der DE 40 01 287 A1 ist hierbei vorgesehen, daß zur Änderung
der einzelnen Volumenströme Teilströme der Kühlluft abgezweigt
und abgeblasen werden, die an der Kühlung der Blasfolie nicht
teilnehmen. Dies ist energetisch nachteilig. Die Vielzahl der
unmittelbar am Kühlluftring angebauten Regeleinheiten führt zu
einer sehr gedrängten Bauweise.
Aus der EP 0 508 167 A2 ist ein Kühlluftring mit Düsen in zwei
Austrittsebenen vorgesehen. Hierbei wird ein kleinerer Teilstrom
ungeregelt in einer ersten Ebene relativ nah an der Ringdüse des
Blaskopfes zugeführt und ein größerer Teilstrom der Kühlluft in
einer in Produktionsrichtung zweiten Ebene segmentweise tempera
turgeregelt zugeführt. Die unmittelbar im Kühlring eingebauten
Heizelemente führen wieder zu einer gedrängten und die Strömung
behindernden Bauweise. Das Ansprechen der Heizelemente ist träg
heitsbehaftet.
Der wesentliche Nachteil der vorgenannten Systeme besteht darin,
daß in dem Kühlring Einbauten erforderlich sind und somit ein
Eingriff in das sensible aerodynamisches System des Kühlluftrin
ges erfolgt. Weiterhin können infolge Beeinflussung der Luftmen
ge oder der Temperatur im Kühlring Einbußen bei der Gesamtkühl
leistung entstehen.
Aus der DE 26 58 518 C2 ist es bekannt, durch Korrekturluftdü
sen, die außen oberhalb des Kühlringes (Außenluftblasring) an
geordnet sind, Einfluß auf die Unterschiede in der Foliendicke
zu nehmen. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist die Tatsache,
daß die Korrekturdüsen oberhalb des Kühlringes angeordnet sind.
Hierbei ist der Einfluß auf die Dickenkorrektur nur noch in
geringen Maßen möglich, da das Folienmaterial durch den Haupt
kühlring bereits mit Kühlluft beaufschlagt worden ist und somit
die Temperatur des Folienmaterials bereits abgesenkt ist.
Der Ausreckprozeß, der überhapt erst die Beeinflussung mit Kor
rekturluft ermöglicht, ist oberhalb des Hauptkühlrings bereits
zum Teil vollzogen, was die Einflußmöglichkeit zur Dickenkorrek
tur an dieser Stelle vermindert. Ein weiterer Nachteil dieser
Vorrichtung mit Anordnung von Korrekturluftdüsen oberhalb des
Hauptkühlringes besteht darin, daß durch den von den Korrektur
luftdüsen in Anspruch genommenen Bauraum der Zugang zur Folien
blase (beim Start der Anlage), zum Düsenspalt (Schmelzeaustritt
ist regelmäßig von Ablagerungen zu reinigen) und zum Hauptkühl
ring (Kühlluftringlippen sind prozeßabhängig einzustellen) sehr
stark eingeschränkt ist.
Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß je
nach gewünschter Enddimension des Folienschlauches eine Lagean
passung der Korrekturluftdüsen an dessen Durchmesser hinter dem
Hauptkühlring erforderlich wird.
Aus der DE 39 20 194 C2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Regelung des Dickenprofils einer Blasfolie bei der Blasfo
lienherstellung mit einem segmentierten Zusatzkühlring bekannt,
der in Produktionsrichtung hinter, d. h. oberhalb eines Haupt
kühlrings angeordnet ist. Dies bedeutet, daß auch bei dieser
Vorrichtung die die Foliendicke beeinflussenden Kühlluftströme
erst stromabwärts in den Hauptkühlluftstrom münden und dadurch
nur in geringem Umfang auf die Dickenkorrektur des bereits ge
kühlten Folienschlauchs einwirken können.
Aus der DE 196 29 076 A1 ist ein Kühlring zur Kühlung eines aus
dem Ringspalt eines Folienblaskopfes austrettenden Folien
schlauches bekannt, dem Kühlluft mit zwei unterschiedlichen
Temperaturen zugeführt wird und innerhalb dessen die Kühlluft
segmentweise unabhängig voneinander zur Dickensteuerung ver
änderlich gemischt wird. Diese Vorrichtung bedingt einen erhöh
ten Aufwand bezüglich der temperierten Kühllufterzeugung und
Kühlluftmischung. Ebenso bedingt sie eine sehr gedrängte und
komplizierte Bauweise aufgrund der Mehrzahl von innerhalbdes
Kühlringes eng angeordneten Mischventilen.
Aus der DE 44 28 212 A1 ist ein Folienblaskopf zur Herstellung
von Schlauchfolien bekannt, bei dem ein Zusatzkühlring zwischen
der Austrittsdüse des Blaskopfes und einem ungeregelten Haupt
kühlring angeordnet ist. Der Zusatzkühlring umfaßt von einer
äußeren Ringleitung abgehende radial nach innen gerichtete
Röhrchen, die jeweils Heizpatronen zur Temperierung der im Volu
menstrom ungeregelten Zusatzkühlluft enthalten. Das Ansprech
verhalten der Heizpatronen ist trägheitsbehaftet, so daß ins
gesamt ein schlechtes Regelverhalten zu erwarten ist. Die Aus
bildung des Zusatzkühlringes mit der Vielzahl der Heizpatronen,
die überdies verschmutzungsanfällig sind, ist außerordentlich
kompliziert. Eine Wartung der Heizpatronen erfordert eine Ge
samtdemontage der Kühlringe.
Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß die
Heizpatronen aufgrund der gewünschten Temperaturunterschiede
einen erheblichen Wärmeisolationsaufwand untereinander und ge
genüber der beheizten Ringdüse des Blaskopfes erfordern.
Bei der Blasfolienherstellung treten zusätzlich zu den in Um
fangsrichtung gemessenen Dickenunterschiede immer auch Dicken
schwankungen in Produktionsrichtung auf, die den Umfangsdicken
unterschieden gleichmäßig in der Form überlagert sind, daß die
über dem Umfang gemittelte Dicke in Produktionsrichtung periodi
schen Schwankungen unterliegt. Diese Schwankungen können ver
schiedene Ursachen haben, z. B. Ausstoßschwankungen der Extru
sionseinheit oder Antriebsschwankungen der Abzugseinheit, die
den Folienschlauch in Längsrichtung zieht und verstreckt.
Zur Minimierung dieser Schwankungsursachen sind gravimetrische
Durchsatzregelsysteme bekannt, die Rohstoffdurchsatz, Förder
schneckendrehzahl der Extrusionseiheit und Antriebsdrehzahl der
Abzugseinheit in einem Regelkreis zur Konstanthaltung der mitt
leren Foliendicke verbinden.
Als weitere Schwankungsursache, die von den bekannten Systemen
nicht kompensiert werden kann, tritt häufig eine niederfrequente
aerodynamische Resonanzschwingung im Kühlringsystem zwischen den
Ausblaslippen der Kühlluftdüsen und dem im Venturieffekt gehal
tenen Folienschlauch auf, der im Bereich der Kühlluftdüsen noch
ein hochelastisches Verhalten aufweist. Diese Resonanzschwingung
stört die Konstanz der Längsverstreckung und führt dadurch zu
einer Beeinflussung der Foliendicke in Produktionsrichtung in
Form einer regelmäßigen Schwingung. Die Frequenz dieser Schwin
gung liegt in einer Größenordnung von kleiner 1 Hz.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
genannten Art und eine Vorrichtung der genannten Art zur
Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem die Nachteile
der bekannten Verfahren und Vorrichtungen bei guter Regelbarkeit
und einfachem Aufbau überwunden werden können.
Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren zur Regelung des
Dickenprofils bei der Herstellung von Blasfolien mittels eines
Blasfolienextruders mit einem Blaskopf, einem Hauptkühlring für
die Zufuhr eines Hauptkühlgasstromes und einem außerhalb des
Hauptkühlringes angeordneten Zusatzkühlring für eine Zufuhr von
separaten Zusatzkühlgasströmen, wobei mittels einer Meß- und
Regeleinrichtung die Foliendicke an der Blasfolie oberhalb einer
Einfriergrenze über dem Umfang gemessen und die Zusatzkühlgas
ströme in Abhängigkeit von den gemessenen Foliendicken geregelt
werden, wobei die Zusatzkühlgasströme des Folienschlauches zu
mindest von außen in Produktionsrichtung vor dem Hauptkühlgas
strom zugeführt werden und in Abhängigkeit vom Foliendickenver
lauf über dem Umfang einzeln in ihrem Volumenstrom geregelt
werden, und in einer Vorrichtung zur Steuerung und Regelung des
Dickenprofils bei der Herstellung von Blasfolien, umfassend
einen Blasfoliennextruder mit einem Blaskopf, einen Hauptkühl
ring für die Zufuhr eines Hauptkühlgasstromes und einen außer
halb des Hauptkühlringes angeordneten Zusatzkühlring für eine
Zufuhr von separaten Zusatzkühlgasströmen, und eine Meß- und
Regeleinrichtung zur Steuerung und Regelung des Dickenprofils
der Blasfolie, die die Foliendicke an dem Folienschlauch ober
halb einer Einfriergrenze über dem Umfang mißt und die Zusatz
kühlgasströme in Abhängigkeit von den gemessenen Foliendicken
regelt, wobei der Zusatzkühlring über dem Blaskopf des Blasfo
lienextruders unterhalb des Hauptkühlringes angeordnet ist und
außerhalb des Zusatzkühlringes zumindest ein Gebläse oder eine
andere Druckluftquelle und eine der Anzahl der Zusatzkühlgas
ströme entsprechende Anzahl von Volumenstromregelelementen und
Zuführleitungen vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß durch die
Zufuhr der Zusatzkühlgasströme in Produktionsrichtung vor dem
Hauptkühlgasstrom eine von der Kühlwirkung des Hauptkühlgas
stromes unabhängige Vorkühlung des Folienschlauches unmittelbar
nach dem Austritt aus der Ringdüse des Folienblaskopfes erreicht
wird. Hierbei ist die örtlich getrennt vom Zusatzkühlring erfol
gende Volumensteuerung der einzelnen Zusatzkühlgasströme unkom
pliziert, einfach beherrschbar und von gutem Ansprechverhalten.
Dadurch, daß die Mittel zur Regelung des Dickenprofils mittels
umfangssektorweise geregelter Zusatzkühlgasströme gänzlich dem
Zusatzkühlring zugeordnet sind, können am Hauptkühlring einfache
Verstellmöglichkeiten für die ggfs. mehrere Ringspalte in ver
schiedenen Ausblasebenen vorgesehen werden. Dies ermöglicht eine
optimale Anpassung des Hauptkühlringes an verschiedenen verfah
renstechnischen Bedingungen oder Erfordernissen und erhöht die
Produktionsleistung der Vorrichtung aufgrund hoher Kühlwirkung.
Die Anbringung des Zusatzkühlrings unterhalb des Hauptkühlringes
erlaubt die größtmögliche Beeinflussung der Kühlwirkung unmit
telbar an Düsenaustritt. Die Form und Größe des Zusatzkühlringes
ist damit unabhängig von der durch den Hauptkühlring und das
Innengasvolumen der Folienblase eingestellten Folienschlauchdi
mension und schränkt die Zugänglichkeit zum Folienschlauch, zum
Düsenspalt des Blaskopfes und zum Hauptkühlring nicht ein. Die
Vorrichtung zur separaten Regelung der Zusatzkühlgasströme liegt
dabei außerhalb des Zusatzkühlrings.
Dies hat den erheblichen Vorteil, daß die Volumenstromregel
elemente außerhalb der heißen Zone nahe der Ringdüse des
Blaskopfes liegen.
Während für den Hauptkühlgasstrom aus Kostengründen Druckluft
zur Anwendung kommt, ist es vorteilhaft, für die Zusatzkühl
gasströme Inertgas oder Luft mit einer Beimischung aus Inertgas
zu verwenden. Hierdurch werden Oxiadationserscheinungen des
heißen Folienmaterials an der Ringdüse des Blaskopfes vermieden,
so daß das Ansetzen von Oxidationsprodukten an der Ringdüse
verhindert werden kann. Bevorzugt wird der Anteil der Zusatz
kühlgasströme auf höchstens 5% der gesamten Kühlgasströme
beschränkt.
Eine Verbesserung der Dickenschwankungen in Produktionsrichtung
kann erreicht werden, indem zusätzlich zur Messung der Dicken
verteilung in Umfangsrichtung eine Messung des Dickenverlaufs in
Produktionsrichtung an einer oder mehreren Stellen auf dem Um
fang erfolgt und daß entweder ein von einem Zusatzgebläse er
zeugter Kühlgasstrom vor seiner Separierung in volumenregelbare
Zusatzkühlgasströme in seinem Gesamtvolumenstrom in Abhängigkeit
von dem gemessenen Längsdickenverlauf in Produktionsrichtung
periodisch derart verändert wird, daß in Produktionsrichtung
andernfalls periodisch auftretende Dickenschwankungen weitgehend
kompensiert werden oder daß bei einem von einem Zusatzgebläse
kontinuierlich erzeugten Kühlgasstrom nach seiner Separierung in
volumenregelbare Zusatzkühlgasströme deren einzelne Volumen
ströme in Abhängigkeit von dem gemessenen Längsdickenverlauf in
Produktionsrichtung periodisch derart gemeinschaftlich zusätz
lich verändert werden, daß in Produktionsrichtung der Blasfolie
andernfalls periodisch auftretende Dickenschwankugen kompensiert
werden.
Aus der vorgenommenen Messung der Foliendicke in Produktions
richtung werden die Amplitude und die Frequenz des unkorrigier
ten Längsdickenverlaufs ermittelt und durch eine gegensteuernde
Regelung der Zusatzkühlgasströme weitgehend kompensiert. Diese
Kompensation kann auf zwei Arten erfolgen. Eine Möglichkeit
stellt die Ansteuerung der Regelemente in Form einer Schwingung
dar, wobei sich ein entsprechender periodischer Volumenstromver
lauf der separaten Zusatzkühlgasströme ergibt. Die Ansteuerung
der Regelelemente wird in Frequenz und Aplitude so eingestellt,
daß die zuvor festgestellte periodische Änderung der Foliendicke
in Produktionsrichtung kompensiert wird. Eine andere Möglichkeit
ist die periodische Beeinflussung des von dem Gebläse erzeugten
Kühlgasstroms bereits vor seiner Separierung in einzelne volu
menregelbare Zusatzkühlgasströme. Die Beeinflussung kann durch
ein entsprechendes Regelelement im Gesamtzusatzkühlgasstrom
(Klappe und/oder Ventil) oder durch eine Drehzahländerung des
Gebläses erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann an alle bekannten Kühl
ringsysteme angepaßt werden, auch im Rahmen einer Nachrüstung.
Die Gesamtkühlleistung des nachfolgenden Hauptkühlrings wird
dabei in keiner Weise negativ beeinflußt. Weiterhin findet kein
Eingriff in das vorhandene Hauptkühlgassystem statt.
Bevorzugte Weiterbildungen, die in den Unteransprüchen im ein
zelnen genannt sind, werden nachstehend erläutert.
Nach einer günstigen Ausführungsform wird der Foliendickenver
lauf in Umfangsrichtung zeitlich intermittierend jeweils über
dem gesamten Umfang kontinuierlich gemessen. Hierzu kann ein
Meßkopf verwendet werden, der auf einem Ringträger verfahrbar
ist und berührungslos in zeitlichen Abständen den Dickenverlauf
über dem Umfang abtastet. Dies ist möglich, da das Dickenprofil
über dem Umfang grundsätzlich lagekonstant ist.
Der Foliendickenverlauf in Produktionsrichtung kann damit bevor
zugt zwischen den einzelnen Messungen des Foliendickenverlaufs
über dem Umfang in einer Umfangsposition kontinuierlich gemessen
werden, wobei der gleiche in einer Umfangsposition festgehaltene
Meßkopf Verwendung finden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der ungeregelte und über dem
Umfang ungeteilte Haupkühlgasstrom aus dem Hauptkühlring in
zumindest zwei Ausblasebenen zugeführt wird. Hiermit wird bei
gegebener Kühlgasförderleistung die Kühlwirkung deutlich gestei
gert.
Je nach der geforderten Ausbringungsrate der Schlauchfolie kann
es ausreichend sein, daß das umfänglich gleichverteilte Haupt
kühlgas und/oder die Zusatzkühlgasströme ausschließlich auf der
Außenseite oder auf der Innenseite gegen den Folienschlauch
geblasen werden oder kann es erforderlich werden, daß das um
fänglich gleichverteilte Hauptkühlgas und/oder die Zusatzkühl
gasströme auf der Außenseite und auf der Innenseite gegen den
Folienschlauch geblasen werden.
Mit der Verwendung von Zusatzkühlgasströmen auf der Außenseite
und auf der Innenseite kann die Regelungsrate erhöht werden.
Vorteilhaft ist es bei einer Kühlgasausbringung auf der Außen
seite und auf der Innenseite gegen den Folienschlauch in jedem
Fall, wenn die Ausblasebenen sowohl des Hauptkühlgasstromes als
auch der Zusatzkühlgasströme innen und außen in im wesentlichen
übereinstimmenden Ebenen liegen.
In besonders vorteilhafter Ausgestattung ist es vorgesehen, daß
jeweils Zusatzkühlgasströme mit übereinstimmender Umfangsposi
tion auf der Außenseite und auf der Innenseite der Schlauchfolie
gemeinschaftlich druckversorgt und mengenstromgeregelt sind. Die
Zuführleitungen für Zusatzkühlgasströme mit gleicher Umfangs
position auf der Außenseite und auf der Innenseite des Folien
schlauches werden hierbei als Verzweigungsleitungen von Leitun
gen mit einem gemeinsamen Volumenstromregelelement ausgeführt.
Hiermit wird zum einen der konstruktive Aufwand bezüglich der
Druckversorgung und Regelungsvorrichtung für das Zusatzkühlgas
gering gehalten, zum anderen die gewünschte Variation der regel
baren Kühlwirkung in den einzelnen Umfagsbereichen intensiviert.
Der Zusatzkühlring kann eine einstückige sogenannte Segment
scheibe von im wesentlichen gleichbleibender Dicke mit einer
ebenen Stirnfläche umfassen, die am äußeren Umfang verteilte
Zuführbohrungen hat, von denen einseitig offene Radialnuten
ausgehen, die im wesentlichen bis zum inneren Umfang reichen,
wobei die die Radialnuten aufweisende Stirnfläche an einer ebe
nen Gegenfläche eines Abschlußteils abdichted anliegt. Dieses
Abschlußteil kann insbesondere vom Hauptkühlring selber gebildet
werden, dessen Unterseite die ebene Gegenfläche bildet, gegen
die die Segmentscheibe verschraubt ist. Die Gegenfläche bildet
hierbeit mit den Nuten radiale Kühlgaskanäle in der Segment
scheibe, denen über Einzelstutzen an den Durchgangsbohrungen die
separat geregelten Zusatzkühlgasströme zugeführt werden. Nahe
dem Austritt können die einzelnen Kühlgaskanäle ineinanderüber
gehen.
Der Hauptkühlring selber kann entsprechend der bereits genannten
bevorzugten Art der Kühlgasausbringung in zumindest zwei ver
schiedenen Ebenen angeordnete im wesentlichen parallel zur Wan
dung des Folienschlauchs gerichtet austretende Ringdüsen umfas
sen.
Ein innerer Zusatzkühlring für die Zufuhr von separaten Zusatz
kühlgasströmen im Inneren des Folienschlauchs kann in ähnlicher
Weise aufgebaut und in entsprechender Weise versorgt sein wie
der erste Zusatzkühlring auf der Außenseite. Hierbei kann ein
weiteres Gebläse und eine der Anzahl der Zusatzkühlgasströme
entsprechende Anzahl von Volumenstromregelelementen und weiteren
Zufuhrleitungen vorgesehen sein. Bevorzugt ist es jedoch, daß
äußerer und innerer Zusatzkühlring mit Verzweigungsleitungen
einer einheitlichen Druckluftversorgungs- und Regelungsvorrich
tung für die Zusatzkühlgasströme mit korrespondierender Umfangs
lage verbunden sind.
Auch der weitere Zusatzkühlring kann als einstückige sogenannte
Segmentscheibe gleichmäßiger Dicke mit einer ebenen Stirnfläche
ausgebildet sein, die in diesem Fall am inneren Umfang verteilte
Zuführungsbohrungen hat, von denen einseitig offene Radialnuten
ausgehen, die bis zum äußeren Umfang reichen, wobei die
die Radialnuten aufweisende Stirnfläche an einer ebenen Gegen
fläche eines Abschlußteils abdichtend anliegt. Dieses Abschluß
teil mit der Gegenfläche kann hierbei von einer Unterseite einer
Innenkühleinrichtung im Inneren des Folienschlauches gebildet
werden.
Gemäß der bereits genannten Form der Kühlmittelausbringung kann
diese Innenkühleinrichtung in einer oder mehreren verschiedenen
Ebenen liegende Ringdüsen umfassen, die in den Ebenen der Ring
düsen des Hauptkühlringes liegen, und ein zentrisches Luftab
saugrohr aufweisen, das in den Folienschlauch hineinragt. Eine
derartige Innenkühleinrichtung kann aus einer Mehrzahl von über
einanderliegenden Ringscheiben aufgebaut sein, die mit Aushahme
einer Deckelscheibe untereinander gleich ausgeführt sein können.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Vorrich
tungen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfol
gend beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 den Blaskopf eines Blasfolienextruders mit einem
Hauptkühlring und einem unterhalb davon, also in Her
stellrichtung des Folienschlauches vor dem Hauptkühl
ring angeordneten Zusatzkühlring mit Gebläse und Re
gelelementen für eine separate Steuerung und Regelung
der Zusatzkühlgasströme zum Zusatzkühlring in einer
ersten Darstellung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Zusatzkühlring mit Gebläse und
Regeleinrichtungen nach Fig. 1;
Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Zusatzkühlring und den
unteren Teil des Hauptkühlrings gemäß Schnittlinie
III-III in Fig. 2;
Fig. 4 den Blaskopf eines Blasfolienextruders mit einem
Hauptkühlring und einem unterhalb davon, also in Pro
duktionsrichtung des Folienschlauches vor dem Haupt
kühlring angeordneten Zusatzkühlring mit Gebläse und
Meß- und Regelelementen für eine separate Steuerung
und Regelung der Zusatzkühlgasströme zum Zusatzkühl
ring in einer zweiten ergänzten Darstellung;
Fig. 5 den Blaskopf, den Hauptkühlring und den Zusatzkühlring
mit entsprechenden Kühlgaszuführungen in vergrößertem
Teilschnitt;
Fig. 6 die Düsenaustritte an dem Zusatzkühlring nach Fig. 5
als vergrößerte Einzelheit;
Fig. 7 ein Scheibenelement des Zusatzkühlrings nach Fig. 5
in Draufsicht;
Fig. 8 den Blaskopf eines Blasfolienextruders mit einem
Hauptkühlring und einem unterhalb davon, also in Pro
duktionsrichtung des Folienschlauches vor dem Haupt
kühlring angeordneten Zusatzkühlring sowie einem zu
sätzlichen Innenkühlring in einer dritten ergänzten
Darstellung;
Fig. 9 den Blaskopf mit dem Hauptkühlring, dem Zusatzkühlring
und dem Innenkühlring nach Fig. 8 in vergrößertem
Teilschnitt;
Fig. 10 die Austrittsdüsen des Zusatzkühlringes und des Innen
kühlringes nach Fig. 9 als vergrößerte Einzelheit.
Fig. 11 ein Scheibenelement des Innenkühlrings nach Fig. 8 in
Draufsicht;
Die Fig. 1 bis 3 werden nachstehend gemeinsam beschrieben.
Die gezeigte Vorrichtung umfaßt einen Blasfolienextruder mit
einem Blaskopf 1, einem Hauptkühlring 2 für einen konstanten
ringförmigen Hauptkühlgasstrom 3 und einen unterhalb des Haupt
kühlringes 2 angeordneten Zusatzkühlring 4 für eine Zufuhr von
separaten ringförmig gruppierten Zusatzkühlgasströmen 5 zur
Kühlung eines aus einem Ringkanal 6 am Blaskopf 1 austretenden
Folienschlauches 7. Zur Steuerung und Regelung des Dickenprofils
des Folienschlauches 7 ist eine Meß- und Regeleinrichtung vor
gesehen, die die Foliendicke an dem Folienschlauch 7 oberhalb
einer Einfriergrenze abtastet und die Zusatzkühlgasströme 5 in
Abhängigkeit von den gemessenen Foliendicken regelt.
Der Zusatzkühlring 4 ist als Segmentscheibe ausgebildet und am
Blaskopf 1 des Blasfolienextruders unterhalb des Hauptkühlringes
2 angeordnet, um so den größtmöglichen Einfluß auf die Reduzie
rung der Foliendickentoleranzen zu nehmen. Der Zusatzkühlring 4
ist dabei unmittelbar am Austritt des plastischen Folienmateri
als aus dem Ringkanal 6 des Blaskopfes 1 montiert. Er ist als
unabhängiges eigenständiges Konstruktionselement an den Haupt
kühlring 2 angesetzt. Der Zusatzkühlring 4 ist mit einem Gebläse
8 für die Zusatzkühlgasströme 5 verbunden, wobei für die Auf
teilung des von dem Gebläse 8 erzeugten Kühlgasstromes in ein
zelne separate Zusatzkühlgasströme 5 eine Einrichtung 9 vor
gesehen ist, die aus einer Mehrzahl von Klappen und/oder Venti
len besteht und die außerhalb des und getrennt vom Hauptkühlring
2 angeordnet ist.
Diese Vorrichtung 9 erlaubt eine sehr genaue Steuerung und Rege
lung des Dickenprofils bei der Herstellung von Blasfolien.
Die Zusatzkühlgasströme 5 werden in Produktionsrichtung 10 des
Folienschlauches 7 vor dem Hauptkühlring 2 zugeführt und direkt
gegen den aus dem Blaskopf 1 austretenden Folienschlauch 7 ge
richtet. Dabei werden die Zusatzkühlgasströme 5 vor dem Eintritt
in den Zusatzkühlring 4 durch die Vorrichtung 9 in ihrem Volu
menstrom geregelt.
Zur Verbesserung der Dickentoleranzen der Blasfolie in Produk
tionsrichtung kann mittels dieser Vorrichtung 9 der von dem
Gebläse 8 erzeugte Kühlgasstrom vor seiner Separierung in ein
zelne volumenregelbare Zusatzkühlgasströme 5 in seinem Gesamtvo
lumenstrom in Abhängigkeit von dem gemessenen Längsdickenverlauf
der Blasfolie in Produktionsrichtung periodisch derart verändert
werden, daß in Produktionsrichtung der Blasfolie andernfalls
periodisch auftretende Dickenschwankungen weitgehend kompensiert
werden.
Ebenso ist es aber auch in einer demgegenüber abgewandelten Form
möglich, daß bei einem von dem Gebläse 8 kontinuierlich erzeug
ten Kühlgasstrom nach seiner Separierung in die einzelnen volu
menregelbaren Zusatzkühlgasströme, die Eizelvolumenströme der
Zusatzkühlgasströme in Abhängigkeit von dem gemessenen Längs
dickenverlauf
der Blasfolie in Produktionsrichtung periodisch derart verändert
werden, daß in Produktionsrichtung der Blasfolie andernfalls
periodisch auftretende Dickenschwankungen weitgehend kompensiert
werden.
In Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in gegenüber
Fig. 1 erweiterter Darstellung gezeigt, an der die folgenden
Einzelheiten erkennbar sind. Ein Blaskopf 11 umfaßt einen Ring
kanal 16, der mit vertikaler Mittelachse 21 oben aus dem
Blaskopf austritt. Aus dem Ringkanal 16 tritt ein Folienschlauch
17 aus, der nach oben mit nicht näher dargestellten Mitteln
abgezogen wird und durch innere Druckaufgabe mit hier nicht
dargestellten Mitteln nach dem Austritt aus dem Ringkanal 16
aufgeweitet wird. Hierbei wird er von einem oberhalb des Bla
skopfes liegenden Kalibrierkopf 22 gestützt und in seinem End
durchmesser im wesentlichen definiert. Der Folienschlauch 17
wird ringförmig umschlossen von einem Hauptkühlring 12, dem ein
im wesentlichen ringförmiger Hauptkühlgasstrom 13 entweicht,
sowie einem unmittelbar darunter zwischen Blaskopf 11 und
Hauptkühlring 12 liegenden Zusatzkühlring 14, dem einzelne Zu
satzkühlgasströme 15 entweichen. Die Kühlgasströme 13, 15 wirken
zum einen stabilisierend auf den sich in Erweiterung befindli
chen Folienschlauch 17 ein, zum anderen kühlen sie das aus der
Ringdüse 16 plastische Folienmaterial ab, bis in einer umlaufen
den Einfrierzone die plastische Erweiterung des Schlauchmateri
als infolge des Abkühlens beendet ist. Der Hauptkühlring 12
besteht im wesentlichen aus einem torusförmigen Hohlkörper, der
einige umfangsverteilte Zufuhrstutzen 23 aufweist und zumindest
eine Ringdüse 24, aus der der Hauptkühlgasstrom 13 möglichst
gleichmäßig austritt.
Der Zusatzkühlring 14 besteht aus einem einstückigen Ringseg
mentkörper, der eine Mehrzahl von Zuführstutzen 25 aufweist und
der an seiner dem Folienschlauch 17 nahe liegenden Innenseite
einzelne Austrittsdüsen 26 hat, aus denen einzelne regelbare
Zusatzkühlgasströme austreten. Während die Zuführleitung
zu den Stutzen 23 des Hauptkühlrings 12 nicht dargestellt sind,
sind beispielhaft zwei Einzelleitungen 27 zu den Zuführstutzen
25 dargestellt. Diese Leitungen sind mit einer Vorrichtung 19
verbunden, die eine der tatsächlichen Anzahl der umfangsverteil
ten Leitungen 27 entsprechende Anzahl von Steuerventilen 29
umfaßt, von denen vier stellvertretend dargestellt sind, die
alle von einem Gebläse 18 über eine Versorgungsleitung 20 druck
luftbeaufschlagt sind. Oberhalb des Kalibrierkopfes 22 befindet
sich eine berührungslose Dickenmeßeinheit 31, die auf einem
koaxial zum Schlauch angeordneten Drehkranz 32 befestigt ist und
die durch periodisches Umfahren des Folienschlauches 17 eine
Dickenverteilungsmessung vornehmen kann. Zwischen den einzelnen
Messungen der Umfangsdickenverteilung kann die Meßeinrichtung 31
ortsfest gehalten werden und eine Längsdickenverlaufmessung des
Folienschlauches entlang einer Mantellinie vornehmen, wobei
dieser Längsdickenverlauf repräsentativ für die Längsdickenver
änderung des gesamten Schlauchumfanges ist. Wie durch eine
Signalleitung 33 symbolisiert, wird das Ergebnis der Dicken
messung in einem Meß- und Steuergerät 34 verarbeitet, von dem
eine Steuerleitung 35 zum Gebläse 18 und eine Steuerleitung 36
zur Vorrichtung 19 gehen. Mit der Steuerleitung 35 kann die
Gebläseleistung 18 insgesamt variiert werden; über die Steuer
leitung 36, die stellvertretend für eine Vielzahl von Steuerlei
tungen zu den einzelnen Steuerventilen 29 steht, kann der Öff
nungsquerschnitt der üblicherweise pulsweitenmodulierten Steuer
ventile 28 einzeln verändert werden. Die Messung der Umfangs
dickenverteilung wird umgesetzt in eine Regelung der einzelnen
Zusatzluftströme 15. Die Messung des Längsdickenverlaufes dient
zur Feststellung der Periode der Längsdickenänderung, wobei dann
antizipierend entgegensteuernd entweder die Leistung des Geblä
ses 18 verändert wird oder an den Steuerventilen 29 eine ent
sprechende periodische Korrektur überlagernd zum eigentlichen
Steuerungsvorgang aufgeprägt wird.
In Fig. 5 ist die Ringdüse 16 und die Kühlringe 12, 14 ähnlich
Fig. 4 in vergrößerten Teilschnitten gezeigt. Gleiche Einzel
heiten sind mit gleichen Bezugsziffern belegt, wobei hier ver
schiedene Merkmale konstruktiv ausgeführt sind. An einen der
Zufuhrstutzen 23 schließt sich eine Zufuhrleitung 37 an. Es wird
deutlich, daß der Haupkühlring 12 als Hohlelement ausgebildet
ist, das neben einem ersten Düsenaustrittsring 24 einen weiteren
Düsenaustrittsring 38 umfaßt. Der Hauptkühlring 12 weist eine
untere plane Fläche 39 zumindest in seinem Innenbereich auf,
gegen den der Zusatzkühlring 14, der eine obere prinzipiell
plane Fläche 41 hat, verschraubt ist. Im Zusatzkühlring 14 sind
einzelne Radialnuten 42 ausgeführt, die radial außen über Durch
gangslöcher 43 mit den einzelnen Anschlußstutzen 25 verbunden
sind, während sie radial innen in den Zusatzdüsen 26 enden. Die
Radialnuten 42 bilden mit der planen Fläche 39 die einzelnen
Kühlgaskanäle. Der Zusatzkühlring 14 ist über Zentrierklammen 44
gegenüber dem Blaskopf 11 zentriert. Damit ist in gleicher Weise
auch der mit dem Zusatzkühlring 14 verschraubte Hauptkühlring 12
gegenüber dem Blaskopf und der Ringdüse 16 zentriert. Im Bereich
der Einzeldüsen 26 liegt eine Isolierscheibe 40 zwischen Bla
skopf 11 und Zusatzkühlring 14.
In Fig. 6 ist als vergrößerte Detailzeichnung in der gleichen
Darstellung wie in Fig. 5 der Blaskopf 11 mit dem Düsenschlitz
16 erkennbar, aus dem der Folienschlauch 17 austritt, der hier
vereinfachend mit gleichmäßiger Wandstärke dargestellt ist. Auf
dem Blaskopf 11 ist die Isolierscheibe 40 sichbar, darüber lie
gen der Haupkühlring 12 mit den Ringdüsen 24, 38 und der dar
unter geschraubte Zusatzkühlring 14 mit einer Einzeldüse 26.
In Fig. 7 ist der Zusatzkühlring 14 nach Fig. 5 als Einzelheit
in Draufsicht gezeigt. In einer im wesentlichen planen Flansch
fläche 41 sind die bereits angesprochenen Radialnuten 42 erkenn
bar, die außen mit Abstand von der Umfangskante enden und mit
den Durchgangslöchern 43 Verbindung haben und die nach innen in
den voneinander durch Zwischenstege 45 getrennten Düsenöffnungen
26 enden. In der Mitte befindet sich die zentrale Durchtritts
öffnung 46 für den Folienschlauch.
In Fig. 8 ist in weitgehend übereinstimmender Darstellung mit
Fig. 4 eine Vorrichtung in einer ergänzten Ausführung gezeigt,
bei der die gleichen Einzelheiten wie in Fig. 4 mit den glei
chen Bezugsziffern belegt sind. Auf die dazu gegebene Beschrei
bung wird insoweit Bezug genommen. Innerhalb des Folienschlau
ches 17 befindet sich eine Innekühlvorrichtung 47, die auf den
Blaskopf 11 aufgeschraubt ist und mehrere Elemente umfaßt, auf
die nachstehend noch näher Bezug genommen wird. Am Umfang der
Vorrichtung 47 befinden sich in verschiedenen Ebenen Ringdüsen
49, 50, die radial nach außen austreten. Diese werden über einen
Innenhohlraum 51 mit Kühlgas versorgt, das über ein koaxiales
zentrales Abzugsrohr 52 mit oben offenem Ende wieder abgesaugt
wird. Zwischen Innenkühlvorrichtung 47 und Blaskopf 11 ist ein
weiterer Zusatzkühlring 48 eingesetzt, der eine Mehrzahl von
inneren Zusatzkühlgasströme 53 über Einzeldüsen 54 erzeugt, die
über einzelne Versorgungsleitungen 55 mit zusätzlicherem steuer
baren Kühlgas versorgt werden. Die Leitungen 55 sind jeweils
Zweigleitungen der Einzelleitungen 27, so daß bestimmte Umfangs
bereiche des Folienschlauches 17 jeweils mit einheitlich gesteu
ertem zusätzlichen Kühlgas von innen und außen beaufschlagt
werden.
In Fig. 9 ist der Blaskopf 11, der Hauptkühlring 12 und der
Zusatzkühlring 14 in gleicher Weise in Fig. 5 gezeigt, gleiche
Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern belegt, auf die
Beschreibung der Fig. 5 wird insoweit Bezug genommen. Darüber
hinaus ist im Inneren des Folienschlauches 17 die auf den
Blaskopf 11 aufgesetzte Innenkühlvorrichtung 47 erkennbar,
dessen unterstes Element der innere Zusatzkühlring 48 ist, der
auf ein Zylinderrohr 56 innerhalb des Blaskopfes 11
ausgeschraubt ist. Innerhalb dieses Rohres 56 sind die Zuführ
leitungen 55 als Bohrungen ausgeführt. Der Zusatzkühlring 54
umfaßt Durchgangsbohrungen 57 zur Verbindung mit diesen Zufüh
rungsleitungen 55 sowie in einer planen Fläche 58 ausgeführte
Radialnuten 59, deren Enden die Einzeldüsen 54 bilden. Die
Innenkühlvorrichtung 47 umfaßt weiterhin mehrere aufeinander
gesetzte Scheibenelemente, von denen das untere eine plane Un
terseite 60 aufweist, die die Radialnuten 59 nach oben
abschießt, so daß einzelne Kühlgaskanäle gebildet werden. Die
einzelnen Scheibenelemente bilden miteinander die Ringdüsen 49,
50 und sind durch Gitterhülsen miteinander verbunden. Zwischen
der Segmentscheibe und dem Blaskopf 11 ist ein weiterer Isolier
ring 62 vorgesehen.
In Fig. 10 sind die bereits in Fig. 9 erkennbaren Einzelheiten
vergrößert gezeigt, wobei insbesondere die Bildung der Zusatz
kühlgasaustritte 54 durch den Zusatzkühlring 48 und das untere
der Ringelemente der Innenkühlvorrichtung 47 sowie die Verbin
dung der Durchgangsbohrungen 57 mit den Zufuhrkanälen 55 deut
lich wird.
In Fig. 11 ist der innere Zusatzkühlring 48 mit den bereits
genannten Einzelheiten Durchgangsbohrungen 57 und Radialnuten 59
gezeigt, die in einer planen Oberfläche 58 eingefräst sind.
Diese Radialnuten 59 sind zumindest bis nahe an den Außenumfang
durch Trennstege 63 voneinander getrennt. Die Ringscheibe 48 hat
eine Zentralöffnung 64 für die allgemeine Luftzuführung.
Bezugszeichenliste
1
Blaskopf
2
Hauptkühlring
3
Hauptkühlgasstrom
4
Zusatzkühlring
5
Zusatzkühlgasstrom
6
Ringkanal
7
Folienschlauch
8
Gebläse
9
Einrichtung zu Kühlgassteuerung
10
Produktionsrichtung
11
Blaskopf
12
Hauptkühlring
13
Hauptkühlgasstrom
14
Zusatzkühlring
15
Zusatzkühlgasstrom
16
Ringdüse
17
Folienschlauch
18
Gebläse
19
Einrichtung zu Ventilsteuerung
20
21
Achse
22
Kalibrierkopf
23
Zuführstutzen
24
Ringdüse
25
Zuführstutzen
26
Einzeldüse
27
Zusatzkühlgasleitung
28
Zufuhrleitung
29
Steuerventil
30
31
Meßeinrichtung
32
Drehkranz
33
Signalleitung
34
Steuer- und Regeleinheit
35
Steuerleitung
36
Steuerleitung
37
Zufuhrleitung
38
Ringdüse
39
Planfläche
40
Isolierscheibe
41
Planfläche
42
Radialkanal
43
Durchgangsloch
44
Zentrierklammer
45
Zwischensteg
46
Zentralöffnung
47
Innenkühlvorrichtung
48
Zusatzkühlring
49
Ringdüse
50
Ringdüse
51
Zufuhrraum
52
Abzugsrohr
53
Zusatzkühlgasstrom
54
Einzeldüse
55
Zufuhrleitung
56
Zylinderrohr
57
Durchgangsbohrung
58
Planfläche
59
Radialkanal
60
Planfläche
61
62
Isolierscheibe
63
Trennsteg
64
Zentralöffnung