DE102014112709B4 - Wendevorrichtung für das Wenden einer Schmelze, Blaskopf und Verfahren für die Durchführung eines Spülvorgangs - Google Patents

Abstract

Wendevorrichtung (10) für das Wenden einer Schmelze (200) in einem Schmelzekanal (110), aufweisend einen Schmelzeeingang (20) und einen Schmelzeausgang (30), wobei zwischen dem Schmelzeeingang (20) und dem Schmelzeausgang (30) zumindest ein Schmelzeführungsmittel (40) angeordnet ist für ein Umschichten von Schmelze (200) aus der Mitte (22) des Schmelzeeingangs (20) an den Rand (34) des Schmelzeausgangs (30) und für ein Umschichten von Schmelze (200) vom Rand (24) des Schmelzeeingangs (20) in die Mitte (32) des Schmelzeausgangs (30), dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schmelzeführungsmittel (40) einen ersten Führungskanal (42) mit einer Führungsöffnung (42a) in der Mitte (22) des Schmelzeeingangs (20) und wenigstens einem Führungsausgang (42b) am Rand (34) des Schmelzeausgangs (30) aufweist, und dass das zumindest eine Schmelzeführungsmittel (40) einen zweiten Führungskanal (44) aufweist mit einem Führungsausgang (44b) in der Mitte (32) des Schmelzeausgangs (30) und wenigstens einer Führungsöffnung (44a) am Rand (24) des Schmelzeeingangs (20), wobei die Führungsöffnung (44a) in den zweiten Führungskanal (44) durch einen Ringsammler am Rand (24) des Schmelzeeingangs (20) gebildet ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wendevorrichtung für das Wenden einer Schmelze in einem Schmelzekanal, einen Blaskopf für das Durchführen eines Blasfolienextrusionsverfahrens sowie ein Verfahren für die Durchführung eines Spülvorgangs in einer Extrusionsvorrichtung.
• Es ist bekannt, dass Extrusionsvorrichtungen verwendet werden, um eine Kunststoffschmelze zu erzeugen. Diese Kunststoffschmelze kann in unterschiedlichster Weise weiterverwendet werden. So ist es beispielsweise denkbar, die Schmelze in eine Kavität einer Spritzgussvorrichtung einzubringen, um dort entsprechende Bauteile durch Spritzguss zu erzeugen. Auch ist es bekannt, dass die Schmelze für ein sogenanntes Blasextrusionsverfahren zur Verfügung gestellt wird, bei welcher eine Blasfolie extrudiert wird. In sämtlichen Fällen ist es erforderlich, dass am Ende des Extruders die verflüssigte Schmelze über entsprechende Schmelzekanäle an den jeweiligen Ort der Verwendung transportiert wird. Diese Kanäle können beliebig komplex sein und insbesondere sich auch auf einzelne Kanäle aufteilen.
• Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen der Extrusionsvorrichtungen ist es, dass diese einen hohen Aufwand für den Materialwechsel mit sich bringen. So muss ein sogenannter Spülvorgang durchgeführt werden, wenn ein Materialwechsel von einem ersten Schmelzematerial auf ein zweites Schmelzematerial erfolgen soll. Wird beispielsweise bei einer Blasfolienextrusionsvorrichtung eine gewisse Zeit ein Produkt mit einer blauen Folienfarbe hergestellt und anschließend wird ein Wechsel auf eine transparente Folienfarbe gewünscht, so muss erst die blaue Folienfarbe und das entsprechende Schmelzematerial aus den einzelnen Schmelzekanälen gespült werden. Hierfür wird bereits mit dem Folgematerial die Extrusionsvorrichtung betrieben, bis der größte Teil des alten Materials der Schmelze ausgespült worden ist.
• Da bei Schmelzekanälen im Randbereich dieser Schmelzekanäle die Transportgeschwindigkeit im Wesentlichen gleich null ist, das alte Material dort sozusagen anhaftet, ist der Spülvorgang sehr zeitaufwendig. Bei Blasextrusionsvorrichtungen mit einem Durchsatz von bis zu ca. 120 kg Schmelze pro Stunde kann dabei ein Spülvorgang üblicherweise 20 min bis 1,5 Std. in Anspruch nehmen. Für jede Folienschicht, für welche ein Materialwechsel erfolgen soll, führt dies demnach zu 120 kg oder mehr Ausschussmaterial der Schmelze. Bei mehreren Folienschichten multipliziert sich diese Menge mit der Anzahl der Folienschichten, auch wenn nur eine einzige Folienschicht gespült wird. Damit können Ausschussraten von bis zu 1000 kg erreicht werden. Gleichzeitig stellt die Spülzeit eine Totzeit für die Maschine dar, in welcher keine verwertbare Produktion stattfinden kann. Dementsprechend ist die bekannte Extrusionsvorrichtung mit dem entsprechenden Spülverfahren hinsichtlich des Zeitaufwandes und hinsichtlich der entstehenden Kosten sowie des Materialausschusses mit deutlich erkennbaren Nachteilen behaftet.
• Beispielhafte Wendevorrichtungen sind in den Schriften JP 2011-235 546 A und DE 24 28 321 A1 gezeigt. Weiterer Stand der Technik ist den Druckschriften DE 20 06 941 A , DE 21 29 971 B , DE 67 52 197 U und DE 19 56 459 A zu entnehmen.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Zeit für den Spülvorgang zu reduzieren.
• Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Wendevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Blaskopf mit den Merkmalen des Anspruchs 4 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Wendevorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Blaskopf sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
• Eine erfindungsgemäße Wendevorrichtung dient dem Wenden einer Schmelze in einem Schmelzekanal. Hierfür weist die Wendevorrichtung einen Schmelzeeingang und einen Schmelzeausgang auf, wobei zwischen dem Schmelzeeingang und dem Schmelzeausgang zumindest ein Schmelzeführungsmittel angeordnet ist. Das Schmelzeführungsmittel dient einem Umschichten von Schmelze aus der Mitte des Schmelzeeingangs an den Rand des Schmelzeausgangs. Weiter ist das Schmelzeführungsmittel ausgebildet für ein Umschichten von Schmelze vom Rand des Schmelzeeingangs in die Mitte des Schmelzeausgangs.
• Unter der Mitte des Schmelzekanals ist dabei grundsätzlich jeder Bereich zu verstehen, der vom Rand beabstandet ist. Insbesondere erfolgt also ein Umschichten vom Rand weg. Beispielsweise kann die Mitte des Schmelzeausgangs der gesamte Schmelzeausgangsbereich mit einem Abstand von ca. 5 mm zum Rand sein.
• Durch eine erfindungsgemäße Wendevorrichtung erfolgt also automatisch ohne bewegbare Teile durch eine aktive Führung mithilfe der Schmelzeführungsmittel ein Umschichten der Schmelze im Schmelzekanal. Die Wendevorrichtung kann in den Schmelzekanal eingesetzt werden oder einen Teil des Schmelzekanals ausbilden. Über den Schmelzeeingang ist eine fluidkommunizierende Verbindung zum Schmelzekanal hergestellt, so dass die Schmelze über den Schmelzeeingang in die Wendevorrichtung einströmen kann. Nachdem der Schmelzeeingang passiert ist, wird die Schmelze über die Schmelzeführungsmittel in erfindungsgemäßer Weise umgeschichtet. Am Schmelzeausgang wird die umgeschichtete Schmelze die Wendevorrichtung wieder verlassen und über die fluidkommunizierende Verbindung im Schmelzekanal weiterströmen.
• Erfindungsgemäß sind die Schmelzeführungsmittel ausgebildet für das Umschichten der Schmelze. Dabei werden zwei grundsätzliche Schichtfunktionalitäten zur Verfügung gestellt. Zum einen wird am Schmelzeeingang die Schmelze aus der Mitte verwendet und an den Rand des Schmelzeausgangs geführt. Gleichzeitig und über die gleiche Länge erfolgt ein Umschichten der Schmelze vom Rand des Schmelzeeingangs in die Mitte des Schmelzeausgangs. Somit wird das Material aus der Mitte am Schmelzeeingang mit dem Material am Rand des Schmelzeeingangs vertauscht, so dass am Schmelzeausgang eine komplett umgeschichtete Schmelzeschichtsituation vorliegt.
• Eine erfindungsgemäße Wendevorrichtung reduziert nun die Spülzeit beim Einsatz in einer Extrusionsvorrichtung erheblich. So ist in einer Spülsituation in der Extrusionsvorrichtung davon auszugehen, dass altes Schmelzematerial im Bereich des Randes des Schmelzekanals länger verbleibt als in der Mitte. So wird während des Spülvorgangs relativ zügig die Mitte des Schmelzekanals mit komplett frischem und damit neuem Schmelzematerial ausgefüllt sein, während am Rand immer noch ein hoher Anteil altes Material haften bleibt. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Wendevorrichtung erfolgt nun ein Umschichten dieses alten Materials vom Rand des Schmelzekanals in die Mitte des Schmelzekanals und damit in den Bereich der schnellen bzw. höheren Durchströmungsquote. Dies führt dazu, dass sozusagen altes Schmelzematerial vor der Wendevorrichtung in die Mitte des Schmelzekanals nach der Wendevorrichtung umgeschichtet wird, so dass es nun in der Mitte schneller abtransportiert werden kann. Dadurch, dass dieses Umschichten in erfindungsgemäßer Weise erfolgt, kann eine deutliche Reduktion der Spülzeit durch ein schnelleres Ausbringen des alten Materials aus dem Schmelzekanal erzielt werden.
• Insbesondere kann durch eine erfindungsgemäße Wendevorrichtung eine Reduktion um bis zu 50 % der gesamten Spülzeit erhalten werden. Ein weiterer Vorteil ist die Reduktion der Verweildauer der Schmelze am Rand auch im normalen Betrieb. Auf diese Weise lässt sich die thermische Beeinflussung auf das Material reduzieren wodurch Materialbeeinträchtigungen reduziert oder sogar vermieden werden.
• Die Wendevorrichtung kann dabei in dem Schmelzekanal eingesetzt sein oder den Schmelzekanal ausbilden. Selbstverständlich können auch in einem Schmelzekanal zwei oder mehr Wendevorrichtungen mit definiertem Abstand vorgesehen sein. Bevorzugt ist es, wie es später noch näher erläutert wird, wenn die Wendevorrichtung sich bezogen auf die Länge des Schmelzekanals im Wesentlichen mittig angeordnet in diesem befindet.
• Die Schmelzeführung mithilfe der Schmelzeführungsmittel kann dabei in unterschiedlichster Weise ausgestaltet sein. So können die später noch erläuterten Funktionen in einer Aufteilung genauso durch ein Schmelzeführungsmittel zur Verfügung gestellt werden, wie dies durch aktive Führungskanäle innerhalb des Schmelzekanals denkbar ist. Diese beiden unterschiedlichen Wendefunktionalitäten werden nachfolgend näher erläutert.
• So kann es von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wendevorrichtung das zumindest eine Schmelzeführungsmittel einen ersten Führungskanal mit einer Führungsöffnung in der Mitte des Schmelzeeingangs und wenigstens einem Führungsausgang am Rand des Schmelzeausgangs aufweist. Hier erfolgt also ein aktives Wenden innerhalb eines einzigen Schmelzekanals, so dass auch ein Einbau einer separaten Wendevorrichtung in eine bestehende Geometrie eines Schmelzekanals denkbar wird. Durch das Aufnehmen in der Führungsöffnung wird nun das neue bzw. frische Material der Schmelze an den Rand geführt und dort über den Führungsausgang am Schmelzeausgang ausgegeben. Dort verdrängt es nun das dort befindliche alte Material in die Mitte, so dass durch ein passives Verschieben hier ein komplettes Umschichten erzielbar wird. Selbstverständlich kann jedoch auch eine Bewegung des alten Materials vom Rand in die Mitte aktiv erfolgen, wie dies durch einen zweiten Führungskanal im nachfolgenden Absatz näher erläutert wird. Unter einem Führungskanal kann ein vollständig geschlossener Kanal verstanden werden. Jedoch sind auch seitlich teilweise geöffnete Führungskanäle in Form von sogenannten Rutschen oder Rampen im Sinne der vorliegenden Erfindung als Führungskanal zu verstehen. Dementsprechend kann auch die Führungsöffnung und der Führungsausgang jeweils eine komplett umrandete Geometrie aufweisen oder mit einer seitlichen Öffnung versehen sein.
• Ein weiterer Vorteil kann es sein, wenn bei der Wendevorrichtung gemäß dem voranstehenden Absatz das zumindest eine Schmelzeführungsmittel einen zweiten Führungskanal aufweist mit einem Führungsausgang in der Mitte des Schmelzeausgangs und wenigstens einer Führungsöffnung am Rand des Schmelzeeingangs. Damit dient der zweite Führungskanal sozusagen zur umgekehrten Funktionalität wie der erste Führungskanal. Über die Führungsöffnung kann nun Schmelze und damit altes Material der Schmelze vom Rand am Schmelzeeingang aufgenommen und aktiv mit dem zweiten Führungskanal in die Mitte über den Führungsausgang am Schmelzeausgang geführt werden. Damit wird nicht nur durch Verdrängen, sondern durch aktives Führen und Umschichten die entsprechende erfindungsgemäße Umschichtung vom Rand zur Mitte und von der Mitte zum Rand möglich. Die Kombination von zwei Führungskanälen ist dabei vorzugsweise parallel vorgesehen, so dass die Führungsöffnung des ersten Führungskanals und die Führungsöffnung des zweiten Führungskanals in Strömungsrichtung an gleicher oder im Wesentlichen gleicher Stelle der Wendevorrichtung angeordnet sind. Gleichzeitig ist es vorteilhaft, wenn auch der Führungsausgang des ersten Führungskanals und der Führungsausganges des zweiten Führungskanals in Bezug auf die Strömungsrichtung an gleicher oder im Wesentlichen gleicher Position am Schmelzeausgang angeordnet sind. Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn alle Führungskanäle des zumindest einen Schmelzeführungsmittels den gleichen oder im Wesentlichen gleichen freien Strömungsquerschnitt aufweisen, um eine saubere Umschichtung, insbesondere mit definierten Volumenströmen gewährleisten zu können. Dabei sind die einzelnen Strömungsquerschnitte vorzugsweise ausgebildet gleiche oder im Wesentlichen gleiche Strömungsgeschwindigkeiten zur Verfügung stellen zu können. Damit wird ein unerwünschtes Abreißen einzelner Schichten voneinander mit hoher Wahrscheinlichkeit und damit mit großer Sicherheit vermieden.
• Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer nicht erfindungsgemäßen Wendevorrichtung das zumindest eine Schmelzeführungsmittel einen Teilungsabschnitt mit einem ersten Teilkanal und einem zweiten Teilkanal aufweist. Dabei ist vor dem Teilungsabschnitt ein Aufteilungsabschnitt zum Aufteilen der Schmelze auf Teilkanäle und nach dem Teilungsabschnitt ein Kombinationsabschnitt zum Zusammenführen der Schmelze aus den Teilkanälen angeordnet. Diese Ausführung eines Schmelzeführungsmittels ist selbstverständlich grundsätzlich kombinierbar mit den Schmelzeführungsmitteln der beiden voranstehenden Absätze. Durch diese Teilungsfunktion kann ebenfalls ein Umschichten erfolgen. So wird über einen Aufteilungsabschnitt die Menge der Schmelze in die beiden Teilkanäle aufgeteilt. Dies gilt selbstverständlich auch für die Randschicht der Schmelze, so dass in den beiden Teilkanälen nur ein Teil des Randes, nämlich insbesondere die Hälfte des Randes mit altem Material versehen ist, während im Bereich des Aufteilungsabschnittes die andere Hälfte des Randes bereits mit frischem Material versehen ist. Wird nun der Kombinationsabschnitt zum Zusammenführen der Schmelze aus den Teilkanälen in entsprechender Weise geometrisch ausgerichtet, so führt dies dazu, dass zumindest ein Teil der Randschicht mit neuem Material auch beim Kombinieren der Teilströme der Schmelze erhalten bleibt. Somit kann durch die Funktionalität des Aufteilens und des Kombinierens ebenfalls eine Möglichkeit einer Umschichtung gewährleistet werden. Insbesondere wird eine solche teilweise erfolgte Umschichtung mit einem entsprechenden Teilungsabschnitt mit Führungskanälen kombiniert, wie sie in den voranstehenden Absätzen erläutert worden sind.
• Eine Wendevorrichtung gemäß dem voranstehenden Absatz lässt sich dahingehend weiterbilden, dass der Kombinationsabschnitt ausgebildet ist für ein mittiges Zusammenführen der Randabschnitte der Schmelze. Darunter ist zu verstehen, dass eine explizite geometrische Ausrichtung der einzelnen Teilkanäle im Kombinationsabschnitt vorliegt. Befinden sich beispielsweise nach dem Aufteilungsabschnitt die Randabschnitte mit altem Material der Schmelze an der Außenseite des jeweiligen Teilkanals, so können die beiden Teilkanäle in dem Kombinationsabschnitt derart zusammengeführt werden, dass nun die beiden Randabschnitte der Schmelze in den Teilkanälen mit altem Material mittig zusammengeführt werden. Damit erfolgt eine Rekombination der Teilströme der Schmelze unter einer kompletten oder im Wesentlichen kompletten Umschichtung, so dass nunmehr durch geschicktes Rekombinieren der Teilströme sich die Randschicht vor dem Schmelzeeingang in die Mitte am Schmelzeausgang verlagert hat. Gleichzeitig wurde neues Material aus der Mitte vom Schmelzeausgang in die Randschichten und damit an den Rand am Schmelzeausgang verlagert. Dabei wird vorzugsweise der jeweilige Durchmesser der Teilkanäle an den Durchmesser vor dem Aufteilabschnitt und nach dem Kombinationsabschnitt angepasst.
• Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wendevorrichtung eine Verschiebevorrichtung vorgesehen ist für ein Verschieben der Wendevorrichtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position. In der ersten Position befinden sich der Schmelzeeingang und der Schmelzeausgang in fluidkommunizierender Verbindung mit dem Schmelzekanal. In der zweiten Position sind der Schmelzeeingang und der Schmelzeausgang von dem Schmelzekanal getrennt. Damit kann die Verschiebevorrichtung zum Beispiel translatorisch, rotatorisch oder in kombinierter Weise eine Bewegung der Wendevorrichtung durchführen. Insbesondere wird dabei für die Wendevorrichtung in der zweiten Position ein Rohrstück bzw. ein Kanalstück vorgesehen, welches die beiden verbleibenden Endabschnitte des Schmelzekanals fluidkommunizierend miteinander verbindet. Die Verschiebevorrichtung erlaubt es also, die Umschichtfunktion sozusagen durch das Einschieben der Wendevorrichtung einzuschalten und durch das Ausschieben der Wendevorrichtung auszuschalten. Da die Wendevorrichtung durch ihre Wendefunktionalität eine entsprechende Druckverlustsituation erzeugt, ist es vorteilhaft, im normalen Betrieb diese Wendefunktion auszuschalten. Damit wird der erhöhte Druckverlust ausschließlich während des Spülvorgangs eingesetzt, um die entsprechende Umschichtfunktion zu gewährleisten. Der erhöhte Druckverlust der Wendevorrichtung wird durch das Herausschieben der Wendevorrichtung in die zweite Position im Normalbetrieb ausgeschaltet und kann dementsprechend nicht mehr weiter stören.
• Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Wendevorrichtung der Schmelzeeingang und der Schmelzeausgang einen freien Strömungsquerschnitt aufweisen, welcher dem freien Strömungsquerschnitt des Schmelzekanals entspricht oder im Wesentlichen entspricht. Mit anderen Worten wird stufenlos und ohne Kante oder Durchmesservariation eine fluidkommunizierende Verbindung zwischen Schmelzeeingang und Schmelzekanal bzw. zwischen Schmelzeausgang und Schmelzekanal möglich. Eine solche Wendevorrichtung kann komplett in den Schmelzekanal eingesetzt werden bzw. den Schmelzekanal sogar teilweise ausbilden. Unter einem freien Strömungsquerschnitt ist dabei der Querschnitt senkrecht zur Strömung an der jeweiligen Position zu verstehen. Mit anderen Worten bildet der freie Strömungsquerschnitt die Strömungsquerschnittsfläche aus, über welche der Volumenstrom der Schmelze strömen kann.
• Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer Wendevorrichtung der freie Strömungsquerschnitt das Schmelzeführungsmittel dem freien Strömungsquerschnitt des Schmelzeeingangs und/oder dem freien Strömungsquerschnitt des Schmelzeausgangs entspricht oder im Wesentlichen entspricht. Insbesondere ist diese Ausführungsform kombiniert mit der Ausführungsform gemäß dem voranstehenden Absatz. Der Strömungsquerschnitt der Schmelzeführungsmittel ist dabei vorzugsweise die Summe sämtlicher Schmelzeführungsmittel. Durch dieses Entsprechen wird also ein konstanter freier Strömungsquerschnitt zur Verfügung gestellt, so dass der Druckverlust durch Querschnittseinengungen vermieden oder im Wesentlichen vermieden wird. Dies reduziert den sich einstellenden Druckverlust beim Durchströmen mit Schmelze deutlich. Es verbleibt ausschließlich oder im Wesentlichen ausschließlich ein Druckverlust, welcher durch die entsprechende Einwirkung auf die Strömungsrichtung und damit einhergehend durch das aktive Umschichten der Schmelze erzeugt wird. So kann beispielsweise eine Aufweitung des Schmelzekanals eine solche geometrische Korrelation im Bereich der Wendevorrichtung erlauben. Auch ist es denkbar, dass beim Aufteilen in einem Teilungsabschnitt eine entsprechende Anpassung der Strömungsquerschnitte durch die entsprechende Durchmesser der Teilkanäle zur Verfügung gestellt werden.
• Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Blaskopf für das Durchführen eines Blasfolienextrusionsverfahrens. Ein solcher Blaskopf weist zumindest einen Schmelzekanal für die Förderung von Schmelze zu einem Blasausgang des Blaskopfs auf. Ein erfindungsgemäßer Blaskopf zeichnet sich dadurch aus, dass in dem zumindest einen Schmelzekanal wenigstens eine Wendevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet ist. Damit bringt ein erfindungsgemäßer Blaskopf die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Wendevorrichtung erläutert worden sind. Der Schmelzekanal steht dabei in fluidkommunizierender Verbindung mit dem Schmelzeeingang und dem Schmelzeausgang der Wendevorrichtung. Insbesondere ist ein solcher Blaskopf mit zwei oder mehr Schmelzekanälen für unterschiedliche Schichten der Blasfolie vorgesehen. Die Wendevorrichtung ist vorzugsweise in gleicher oder identischer Ausgestaltung in sämtlichen Schmelzekanälen angeordnet, um für alle Schmelzekanäle die gleiche Spülzeitreduktion in erfindungsgemäßer Weise zur Verfügung stellen zu können.
• Ein Blaskopf gemäß dem voranstehenden Absatz lässt sich dahingehend weiterbilden, dass die Wendevorrichtung bezogen auf die Länge des Schmelzekanals in der Mitte oder im Wesentlichen in der Mitte des Schmelzekanals angeordnet ist. Dabei handelt es sich um eine optimierte Positionierung der Wendevorrichtung, welche die maximale Reduktion der Spülzeit um ca. 50 % erlaubt. Selbstverständlich sind auch zwei oder mehr Wendevorrichtungen möglich, welche vorzugsweise mit gleicher bzw. identischer Teilung in dem jeweiligen Schmelzekanal eingesetzt sind.
• Bei einem erfindungsgemäßen Blaskopf ist es auch denkbar, dass bei einer Kombination von zwei oder mehr Wendevorrichtungen hintereinander jede Wendevorrichtung nur einen Teil des jeweiligen Randes abdeckt und damit nur von diesem Teil des Randes die Schmelze in die Mitte umschichtet. Dabei kann vorzugsweise jede Wendevorrichtung die Umschichtung für einen anderen Umfangsabschnitt durchführen, so dass nach dem passieren aller Wendevorrichtungen Schmelze vom vollumfänglichen Rand in die Mitte umgeschichtet worden ist. Beispielsweise können vier Wendevorrichtungen hintereinander jeweils 90° Umfang des Randes mit der Umschichtfunktion abdecken, so dass in Summe der gesamte Umfang von 360° umgeschichtet wird.
• Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Durchführung eines Spülvorgangs in einer Extrusionsvorrichtung, insbesondere in einem Blaskopf gemäß der vorliegenden Erfindung, aufweisend die folgenden Schritte:
• - Einbringen einer Schmelze in einen Schmelzeeingang einer Wendevorrichtung, insbesondere gemäß der vorliegenden Erfindung,
• - Umschichten von Schmelze aus der Mitte des Schmelzeeingangs an den Rand eines Schmelzeausgangs der Wendevorrichtung und
• - Umschichten von Schmelze vom Rand des Schmelzeeingangs in die Mitte des Schmelzeausgangs.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren bringt die gleiche erfindungsgemäße Funktionalität wie eine erfindungsgemäße Wendevorrichtung mit sich, so dass auch die gleichen Vorteile erzielt werden, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Wendevorrichtung erläutert worden sind.
• Selbstverständlich kann ein erfindungsgemäßer Blaskopf und/oder die entsprechende Wendevorrichtung auch in anderen Extrusionsanlagen, zum Beispiel in einer Folienextrusion, insbesondere in einer Flachfolienextrusion eingesetzt werde. Damit kann der Blaskopf grundsätzlich als Extrusionskopf ausgebildet sein.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
• 1 eine schematische Darstellung während eines Spülvorgangs bei bekannten Extrusionsvorrichtungen,
• 2 die Situation gemäß 1 beim Einsatz einer erfindungsgemäßen Wendevorrichtung,
• 3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wendevorrichtung,
• 4 die Ausführungsform der 3 mit weiterer Darstellung von Strömungsverhältnissen der Schmelze,
• 5 eine weitere Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Wendevorrichtung,
• 6 eine schematische Darstellung der Wirkung einer nicht erfindungsgemäßen Wendevorrichtung,
• 7 eine weitere Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Wendevorrichtung,
• 8 eine weitere Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Wendevorrichtung,
• 9 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Blaskopfs, und
• 10 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Blaskopfes.
• In 1 ist ein Schmelzekanal 110 mit einer Strömungsrichtung von links nach rechts dargestellt, wie er sich während des Spülvorgangs darstellt. Innerhalb des Schmelzekanals 110 ist ein freier Strömungsquerschnitt 70 vorgesehen, durch welchen Schmelze 200 strömt. Hier ist zu unterscheiden zwischen altem Schmelzematerial 220 und neuem Schmelzematerial 210. Hier ist gut zu erkennen, dass über den länglichen Verlauf des Schmelzekanals 110 während des Spülverlaufs sich eine rampenförmige bzw. konusförmige Ausbildung zwischen dem alten Schmelzematerial 220 und dem neuen Schmelzematerial 210 ausbildet. Dieser Konus wandert während der Spülzeit im Verlauf nach rechts, bis letztendlich der größte Teil des alten Schmelzematerials 220 ausgebracht worden ist und nun mit der aktiven Produktion weiter verfahren werden kann.
• In 2 ist die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Wendevorrichtung 10 dargestellt. Hier erfolgt nun ein Umschichten vom Rand der Schmelze 200 in die Mitte der Schmelze 200 und umgekehrt. Am Schmelzeeingang 20 der Wendevorrichtung 10 wird dementsprechend Material vom Rand der Schmelze 200 aufgenommen und in die Mitte am Schmelzeausgang 30 bereitgestellt. In umgekehrter Weise wird frisches bzw. neues Schmelzematerial 210 aus der Mitte am Schmelzeeingang 20 an den Rand des Schmelzeausgangs 30 geführt. Wie gut zu erkennen ist, reduziert sich damit die sich einstellende Menge an altem Schmelzematerial 220 am rechten Ende des Schmelzekanals 110. Die Darstellung der 2 ist zum gleichen Zeitpunkt während des Spülvorgangs erfolgt, wie bei 1.
• Die 3 und 4 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wendevorrichtung 10. Diese Wendevorrichtung 10 ist mit zwei Führungskanälen 42 und 44 als Schmelzeführungsmittel 40 ausgestattet. Über einen nicht näher erläuterten Ringsammler wird eine Führungsöffnung 44a am Rand 24 des Schmelzeeingangs 20 zur Verfügung gestellt, so dass entsprechende Schmelze 200 dort in den zweiten Führungskanal 44 einströmen kann. Dies ist mit den Pfeilen in 4 dargestellt. Über einen Führungsausgang 44b in der Mitte 32 des Schmelzeausgangs 30 erfolgt nun die Umschichtung vom Rand in die Mitte für dieses Material der Schmelze 200.
• In gleicher Weise ist in der Mitte 22 des Schmelzeeingangs 20 eine Führungsöffnung 42a des ersten Führungskanals 42 vorgesehen, welcher es ermöglicht, entlang der Pfeile der 3 die Schmelze 200 an den Rand 34 des Schmelzeausgangs 30 und den entsprechenden Führungsausgang 42b umzuschichten. Hier handelt es sich um eine technische Lösung mittels eines aktiven Umschichtens, wobei die Wendevorrichtung 10 Bestandteil des Schmelzekanals 110 ist.
• Die 5 zeigt eine reduzierte Komplexität hinsichtlich der Ausführungsformen der 3 und 4. Hier ist nur ein abgeschlossener zweiter Führungskanal 40 mit entsprechender Führungsöffnung 44a und Führungsausgang 44b vorgesehen. Das übrige Material der Schmelze 200 wird vom Schmelzeeingang 20 entweder unberührt am oberen Ende durch die Schmelzeführungsmittel 40 hindurchgeführt bzw. an den unteren Rand geleitet. Die entsprechenden Schnitte A-A und B-B sind im unteren Bereich der 5 dargestellt, wobei dort ebenfalls die Pfeillinien die entsprechende Umschichtungsbewegung darstellen.
• Die 6 und 7 zeigen die Möglichkeit, ein Umschichten durch eine Teilungsfunktionalität zur Verfügung zu stellen. Ausgehend von einem Schmelzekanal 110 gemäß 7 wird über einen Aufteilungsabschnitt 47 eine Aufteilung der Schmelze 200 auf zwei Teilkanäle 46a und 46b des Teilungsabschnittes 46 erfolgen. Dies führt schematisch zu einer Verteilung gemäß der 6. Während ausgehend vom Schmelzekanal 110 komplett umfänglich altes Schmelzematerial 220 das neue Schmelzematerial 210 umgibt, wird durch das Aufteilen in den Teilkanälen 46a und 46b nur noch ungefähr die Hälfte des Umfangs mit altem Schmelzematerial 220 bedeckt sein. Die andere Hälfte in den Teilkanälen 46a und 46b ist am Rand mit bereits neuem Schmelzematerial 210 versehen. Wird nun durch geschicktes Kombinieren ein mittiges Zusammenführen der beiden Teilkanäle 46 für die Randbereiche mit dem alten Schmelzematerial 220 durchgeführt, so kann ebenfalls ein komplettes oder zumindest teilweises Umschichten durch diese Teilungsfunktion erfolgen.
• Die 8 zeigt schematisch eine mögliche weitere Ausführungsform einer Wendevorrichtung 10 mit dieser Teilungsfunktionalität. Hier erfolgt ein Aufteilen auf insgesamt vier Teilkanäle 46a und 46b und ein Rekombinieren in einem Kombinationsabschnitt 48. Schematisch ist darüber hinaus die entsprechende Verteilung von altem Schmelzematerial 220 und neuem Schmelzematerial 210 in den entsprechenden Kanälen dargestellt. Nach dem Kombinieren bzw. Zusammenführen am Kombinationsabschnitt 48 befinden sich die Randabschnitte mit dem alten Material 220 komplett mittig, so dass der Umgebungsrand im Schmelzekanal 110 im Wesentlichen vollständig durch das neue Schmelzematerial 210 ausgebildet ist.
• In 9 ist dargestellt, wie in einem Schmelzekanal 110 in einem Blaskopf 100 eine Wendevorrichtung 10 angeordnet sein kann. Dabei kann es sich hier um jede der beschriebenen Ausführungsformen der Wendevorrichtung 10 handeln.
• Die 10 zeigt eine Lösung ähnlich der 9, wobei jedoch hier eine Verschiebevorrichtung 60 für die Wendevorrichtung 10 dargestellt ist. Gemäß der 10 befindet sich die Wendevorrichtung 10 in der zweiten Position, und damit außer fluidkommunizierendem Eingriff mit dem Schmelzekanal 110. Hierbei handelt es sich um die Betriebsposition. Für die Spülsituation wird über die Verschiebevorrichtung 60 die Wendevorrichtung 10 in den Schmelzekanal 110 eingebracht und kann damit die erfindungsgemäße Funktionalität für die Reduktion der Spülzeit zur Verfügung stellen.
• Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
• Bezugszeichenliste

10

Wendevorrichtung

20

Schmelzeeingang

22

Mitte des Schmelzeeingangs

24

Rand des Schmelzeeingangs

30

Schmelzeausgang

32

Mitte des Schmelzeausgangs

34

Rand des Schmelzeausgangs

40

Schmelzeführungsmittel

42

erster Führungskanal

42a

Führungsöffnung

42b

Führungsausgang

44

zweiter Führungskanal

44a

Führungsöffnung

44b

Führungsausgang

46

Teilungsabschnitt

46a

erster Teilkanal

46b

zweiter Teilkanal

47

Aufteilungsabschnitt

48

Kombinationsabschnitt

60

Verschiebevorrichtung

70

freier Strömungsquerschnitt

100

Blaskopf

110

Schmelzekanal

112

Blasausgang

200

Schmelze

210

Neues Schmelzematerial

220

Altes Schmelzematerial

Claims (6)

1. Wendevorrichtung (10) für das Wenden einer Schmelze (200) in einem Schmelzekanal (110), aufweisend einen Schmelzeeingang (20) und einen Schmelzeausgang (30), wobei zwischen dem Schmelzeeingang (20) und dem Schmelzeausgang (30) zumindest ein Schmelzeführungsmittel (40) angeordnet ist für ein Umschichten von Schmelze (200) aus der Mitte (22) des Schmelzeeingangs (20) an den Rand (34) des Schmelzeausgangs (30) und für ein Umschichten von Schmelze (200) vom Rand (24) des Schmelzeeingangs (20) in die Mitte (32) des Schmelzeausgangs (30), dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schmelzeführungsmittel (40) einen ersten Führungskanal (42) mit einer Führungsöffnung (42a) in der Mitte (22) des Schmelzeeingangs (20) und wenigstens einem Führungsausgang (42b) am Rand (34) des Schmelzeausgangs (30) aufweist, und dass das zumindest eine Schmelzeführungsmittel (40) einen zweiten Führungskanal (44) aufweist mit einem Führungsausgang (44b) in der Mitte (32) des Schmelzeausgangs (30) und wenigstens einer Führungsöffnung (44a) am Rand (24) des Schmelzeeingangs (20), wobei die Führungsöffnung (44a) in den zweiten Führungskanal (44) durch einen Ringsammler am Rand (24) des Schmelzeeingangs (20) gebildet ist.
2. Wendevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebevorrichtung (60) vorgesehen ist für ein Verschieben der Wendevorrichtung (10) zwischen einer ersten Position, in welcher der Schmelzeeingang (20) und der Schmelzeausgang (30) sich in fluidkommunizierender Verbindung mit dem Schmelzekanal (110) befinden, und einer zweiten Position, in welcher der Schmelzeeingang (20) und der Schmelzeausgang (30) von dem Schmelzekanal (110) getrennt sind.
3. Wendevorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzeeingang (20) und der Schmelzeausgang (30) einen freien Strömungsquerschnitt (70) aufweisen, welcher dem freien Strömungsquerschnitt (70) des Schmelzekanals (110) entspricht.
4. Blaskopf (100) für das Durchführen eines Blasfolienextrusionsverfahrens, aufweisend zumindest einen Schmelzekanal (110) für die Förderung von Schmelze (200) zu einem Blasausgang (112) des Blaskopfes, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zumindest einen Schmelzekanal (110) wenigstens eine Wendevorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 3 angeordnet ist.
5. Blaskopf (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendevorrichtung (10) bezogen auf die Länge des Schmelzekanals (110) in der Mitte des Schmelzekanals (110) angeordnet ist.
6. Verfahren für die Durchführung eines Spülvorgangs in einer Extrusionsvorrichtung in einem Blaskopf (110) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 4 oder 5, aufweisend die folgenden Schritte: - Einbringen einer Schmelze (200) in einen Schmelzeeingang (20) einer Wendevorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 3, - Umschichten von Schmelze (200) aus der Mitte (22) des Schmelzeeingangs (20) an den Rand (34) eines Schmelzeausgangs (30) der Wendevorrichtung (10) und - Umschichten von Schmelze (200) vom Rand (24) des Schmelzeeingangs (20) in die Mitte (32) des Schmelzeausgangs (30).

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