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Die Erfindung betrifft einen Kühlring für eine Blasfolienanlage, eine Blasfolienanlage und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Blasfolienanlage.
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Blasfolienanlagen sind bewährt in der Herstellung von Endlosfolienbändern. Ein Extruder schmilzt Kunststoff auf und stellt eine Kunststoffschmelze zur Weiterverarbeitung bereit. Diese wird von einem Blaskopf als dem technologischen Herz der Blasfolienanlage übernommen. Im Blaskopf wird die Kunststoffschmelze zunächst aufgeteilt. Hierzu ist ein Vorverteiler vorgesehen. Der Vorverteiler mündet in einen Wendelverteiler. Im Wendelverteiler werden die einzelnen Stränge des Vorverteilers möglichst bindenahtfrei übereinandergelegt. Hier kann eine einlagige oder mehrlagige Legung der Kunststoffschmelze und somit der Schichten im Endprodukt, der Folie, vorgesehen sein. An den Wendelverteiler, der im Regelfall entweder als Axialwendelverteiler, zylindrisch oder konisch, oder als Radialwendelverteiler, auch Plattenwendelverteiler genannt, eingesetzt wird, ist gegebenenfalls ein Durchmesseradapter angeschlossen. An den Durchmesseradapter, sonst an den Wendelverteiler, schließt sich sodann ein Düsenblock an, welcher eine kreisringförmige Düse beinhaltet. Dort tritt die Kunststoffschmelze als Formmasse aus.
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In einem von der Anmelderin meist bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Blasfolie von unten nach oben extrudiert, also gegen die Schwerkraft ansteigend. Der Einfachheit halber beziehen sich nachstehend einige Ausführungen und Erklärungen auf eine solche Ausführungsform, wobei sämtliche übrigen Wendelverteilertypen und Extrusionsrichtungen mit abgedeckt sein sollen und der Fachmann dementsprechend die Aussagen gegebenenfalls analog zu verstehen hat.
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Weil im Betrieb der Blasfolienanlage die Kunststoffschmelze als Formmasse in Form eines noch im Wesentlichen flüssigen Folienschlauchs austritt, wird durch das Einblasen von Luft und durch das Abziehen oben an der Anlage eine Längs- und Querverstreckung des Folienschlauchs erreicht.
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Der extrudierte Folienschlauch ist umso stabiler, und die Anlage kann umso niedriger bauen, je kühler die Kunststoffschmelze an der Ringdüse austritt.
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Die Temperatur der Kunststoffschmelze kommt im Wesentlichen vom Extruder. Der größte Teil der Wärmeenergie wird durch das Scheren oder das Kneten im Extruder hervorgerufen. Im Dauerbetrieb nimmt daher der Blaskopf zumindest im Wesentlichen die Temperatur der durch ihn hindurchströmenden Schmelze an. Übliche Temperaturen in der Praxis betragen für die Kunststoffschmelze 180°C oder mehr, wenn sie den Extruder verlässt. Spätestens dann, wenn Temperaturen weit jenseits der 200°C in den Blaskopf einströmen, ist auch die an der Ringdüse austretende Formmasse noch sehr flüssig. Dies kann zu Instabilitäten des Folienschlauchs und zu weiteren Schwierigkeiten bei der Verarbeitung führen.
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Um eine schnelle Abkühlung der Folie erreichen zu können, werden Kühlringe eingesetzt.
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Die
DE 101 22 856 B4 offenbart einen Folienblaskopf mit einem Außenkühlring und mit Bohrungen im Blaskopf, in welche auf den Umfang verteilte Heizpatronen verteilt sind.
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Die
DE 10 2007 027 280 A1 schlägt oberhalb des Blaskopfes einen Luftkühlring und dazwischen einen weiteren Kühlring vor, an welchen sich der Blasfolienschlauch anlegen und dort abkühlen soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Alternative oder eine Verbesserung zur Verfügung zu stellen.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Kühlring für eine Blasfolienanlage, zur Anordnung zwischen einem Blaskopf und einem Abzug, mit einer Folienschlauchführung, wobei die Folienschlauchführung einen zentralen Durchtritt für einen Folienschlauch aufweist, sowie mit einer Luftführung, welche dazu eingerichtet ist, in die Luftführung eingeblasene oder eingesaugte Luft auf den Folienschlauch auszublasen, wobei die Luftführung eine kreisringförmige Luftdüse zum Ausblasen der Luft aufweist, wobei die Luftführung eine Vielzahl Temperaturregelsegmente aufweist, wobei ein Temperaturregelsegment ein Kühlmittel und ein Heizmittel für die auszublasende Luft aufweist.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Das Herstellen der „Endlosfolie” setzt nicht voraus, dass das hergestellte Produkt die Anlage auch als Endlosfolienband verlässt. Vielmehr kann auch zunächst eine Extrusion als Endlosfolie vorgenommen werden, und der Folienschlauch kann noch in der Anlage vereinzelt werden. In den zahlenmäßig meisten Fällen wird aber tatsächlich der Folienschlauch entweder in Schlauchform oder aufgeschnitten als Doppellagenfolienbahn aufgerollt und verlässt so die Anlage.
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Durch die Anlage hindurch existiert eine „Maschinenrichtung”. Die Maschinenrichtung ist in Durchlaufrichtung der Kunststoffschmelze vom Extruder kommend durch den Blaskopf zur Ringdüse, also in der Reihenfolge Vorverteiler, Wendelverteiler, gegebenenfalls Durchmesseradapter, Ringdüsenblock und Ringdüse, dann Kühlring, anschließend Kalibrierung, Flachlegung und Abzug, wobei auch weitere Stationen vorgesehen sein können.
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Die „Folienschlauchführung” besteht in den meisten Fällen einfach nur durch eine zumindest im Wesentlichen kreisrunde Öffnung durch den Kühlring hindurch.
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Die „Luftführung” besteht aus einem Kanalsystem innerhalb des Kühlrings oder am Kühlring entlang.
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Die „Temperaturregelsegmente” zeichnen sich dadurch aus, dass sie in ein Regelsystem einbindbar sind, wobei im Normalfall zumindest ein weiterer Bestandteil des zugehörigen Regelkreises nicht am Kühlring angebracht sein wird, sondern andernorts an der Blasfolienanlage. So können beispielsweise ein Sensor, eine Datenleitung vom Sensor und ein Controller, der mit dem Temperaturregelsegment verbunden ist, außerhalb des Kühlrings angeordnet sein. Der Kühlring weist für die Temperaturregelsegmente geeignete Anschlüsse auf.
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Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Anmeldung überwiegend von einem „Regeln” gesprochen wird. In einer verschlechterten Ausführungsform soll dies jeweils ein „Steuern” ebenfalls mit einschließen.
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Auch sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Anmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein”, „zwei” usw. im Regelfall als „mindestens”-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein ...”, „mindestens zwei ...” usw., sofern sich nicht in einer bestimmten Stelle aus dem Kontext etwa ergibt, dass dort nur „genau ein ...”, „genau zwei ...” usw. gemeint sein soll oder technisch zwingend sein muss.
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Die „Vielzahl Temperaturregelsegmente” soll auf verschiedene Segmente des im Allgemeinen streng kreisrunden Kühlrings wirken können und deshalb dort angeordnet sein.
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Die Erfindung kann schon dann verwirklicht sein, wenn nur eines oder nur wenige Temperatursegmente ein Kühlmittel und ein Heizmittel für die auszublasende Luft aufweisen.
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Bevorzugt jedoch beinhaltet eine überwiegende Menge oder im Idealfall jedes Temperatursegment ein Kühlmittel und ein Heizmittel für die auszublasende Luft.
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Mit einfachen Worten sieht die Erfindung vor, dass in dem mindestens einen Temperatursegment des Kühlrings ein Temperiermittel vorgesehen ist, welches zum aktiven Heizen oder wahlweise zum aktiven Kühlen der ausgeblasenen Luft eingerichtet ist. Somit können Dünnstellen im hergestellten Folienschlauch gekühlt werden, und Dickstellen können beheizt werden. Es wird dadurch eine sehr schnelle Regelung des Profits des bei der Blasfolienextrusion hergestellten Folienschlauchs ermöglicht.
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Die ausgeblasene Luftmenge kann variieren, sie kann aber auch konstant gehalten werden.
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Das Kühlmittel kann über eine Stromleitung elektrisch ansteuerbar sein.
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Eine Stromleitung lässt sich mit nur geringem räumlichem Platzerfordernis im Kühlring anordnen, und auch eine große Anzahl von Stromleitungen können zu der Vielzahl Temperaturregelsegmente geführt werden, sodass diese nach Möglichkeit individuell ansteuerbar sind.
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Alternativ oder kumulativ lässt sich vorstellen, dass das Kühlmittel über eine Fluidleitung in einen Fluidkreislauf eingebunden ist.
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Im Idealfall setzt sich der Fluidkreislauf außerhalb des Kühlrings an der Blasfolienanlage fort. Der Kühlring weist dann zwei Anschlüsse, nämlich einmal den Zulauf, einmal den Rücklauf, für jede Fluidleitung auf. Es kann auch eine geringere Anzahl an Fluidleitungen für Kühlmittel in den Kühlring hinein und wieder hinaus geführt werden als Temperaturregelsegmente vorgesehen. So können beispielsweise von einer zentralen Fluidleitung Abzweigungen zu mehreren Temperaturregelsegmenten vorgesehen sein, wobei die Abzweigungen bevorzugt regelbar sind.
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Als fluides Kühlmittel kommt vor allem Wasser in Betracht.
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Das Heizmittel ist bevorzugt über eine Stromleitung elektrisch ansteuerbar. Insbesondere kann es eine Heizpatrone sein.
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Heizpatronen sind bewährt. Sie können durch einfaches Ansteuern mit Strom eine große Wärme lokal erzeugen. Auch ist die Reaktionszeit gering.
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Heizpatronen lassen sich außerdem mit einfachen Bohrungen am Kühlring leicht einschieben. Auch auf Seiten des Heizmittels ist alternativ oder kumulativ denkbar, dass das Heizmittel über eine Fluidleitung in einen Fluidkreislauf eingebunden ist.
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Bevorzugt jedoch ist das Heizmittel mit dem Kühlmittel zu einem einzigen Bauelement kombiniert. So kann beispielsweise durch eine Leitung ein heißes oder kühles Fluid gepumpt werden. Es ist denkbar, dass durch den Kühlring eine zentrale Leitung für Heißwasser und eine weitere zentrale Leitung für Kühlwasser laufen, wobei sich abzweigende Leitungen, welche durch die Temperaturregelsegmente führen, einzeln zu- oder abschalten lassen.
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Die bevorzugte Ausführungsform jedoch, sieht vor, dass das Bauelement ein Peltier-Element aufweist.
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Peltier-Elemente sind über reine Stromzufuhr durch Wechsel der Polarisierung wahlweise als Heizmittel oder als Kühlmittel einsetzbar.
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Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine Blasfolienanlage mit einem Kühlring wie vorstehend beschrieben.
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Es versteht sich, dass sich die Vorteile des vorstehend beschriebenen Kühlrings auf eine Blasfolienanlage unmittelbar erstrecken.
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Bevorzugt sind an einer solchen Blasfolienanlage ein Controller und ein Sensor vorgesehen und bilden mit den Temperaturregelsegmenten des Kühlrings einen Regelkreis, wobei der Controller dazu eingerichtet ist, Messwerte des Sensors zu einer Abweichung einer Foliendicke über ihren Umfang zu interpretieren und in Abhängigkeit von der Abweichung die Temperaturregelsegmente individuell fallweise zum Kühlen oder zum Heizen der auszublasenden Luft anzusteuern.
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Auch hier versteht sich, dass bevorzugt mehrere Sensoren vorgesehen sind, oder jedenfalls eine Auswertung dergestalt, dass ein Folienschlauchdickenprofil über den Umfang des Folienschlauchs erstellt werden kann.
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Durch das gezielte segmentweise Kühlen von Dünnstellen und Heizen von Dickstellen am Kühlring lässt sich eine sehr zeitnahe Korrektur von Abweichungen in der Dicke des Folienschlauchs erzielen.
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Sinngemäß löst nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe ein Verfahren zum Betreiben einer Blasfolienanlage wie vorstehend beschrieben, wobei der Controller Messwerte des Sensors zu einer Abweichung einer Foliendicke über ihren Umfang interpretiert und in Abhängigkeit von der Abweichung die Temperaturregelsegmente individuell fallweise zum Kühlen oder zum Heizen der auszublasenden Luft ansteuert.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dort zeigt
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die einzige Figur schematisch eine Draufsicht auf einen Kühlring an einer Blasfolienanlage mit elektrisch ansteuerbaren Peltier-Elementen.
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Der Kühlring 1 in der Figur besteht zunächst aus einem aus der Stand der Technik bekannten kreisringförmigen Gehäuse 2, welches einen Lufteintritt (nicht gekennzeichnet) und einen kreisringförmigen Luftaustritt 3 radial nach innen aufweist.
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Im Betrieb an einer Blasfolienanlage (nicht dargestellt) wird der Kühlring 1 rechtwinklig zu einer Extrusionsachse 4 angeordnet, sodass ein Blasfolienschlauch 5 im Betrieb der Blasfolienanlage mit einem kleinen Abstand oder innen an den Kühlring 1 anliegend entlang der Extrusionsachse 4 durch den Kühlring 1 hindurchgeführt wird. Währenddessen wird durch den Kühlring 1, genauer durch den Luftaustritt 3, Kühlluft radial nach innen ausgeblasen, somit gegen den hindurchgeführten Blasfolienschlauch 5.
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Die hier konkret dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlrings sieht sieben Peltier-Elemente vor, die jeweils in der Form von Heizpatronen 6, 7 gestaltet sind. Die Heizpatronen 6, 7 sind in gleichmäßigem Abstand um den Kühlring 1 angeordnet und teilen den Kühlring 1 somit an dessen Luftaustritt 3 radial nach innen in gleichgroße Segmente 8, 9 (exemplarisch gekennzeichnet).
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Der Kühlring 1 weist außerdem einen Busanschluss 10 auf. Vom Busanschluss 10 führen Verkabelungen 11, 12, 13 (exemplarisch gekennzeichnet) zu den Peltier-Elementen in den Heizpatronenformen 6, 7.
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Im Betrieb der Blasfolienanlage ermittelt eine Vielzahl Sensoren und/oder ein optischer Sensor die Gleichmäßigkeit der Foliendicke um den Blasfolienschlauch 5. Bevorzugt erfolgt dies nicht am Kühlring 1, sondern erst später in der Anlage.
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Die Werte der Sensoren werden an einen Controller weitergegeben.
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Ermittelt der Controller eine Dickstelle oder Dünnstelle, so steuert er die Peltier-Elemente über den Busanschluss 10 an. Von dort aus gehen die Steuersignale des Controllers über die Verkabelungen 11, 12, 13 an die Peltier-Elemente. Die Peltier-Elemente werden deshalb wahlweise zum Heizen oder Kühlen der Luft verwendet, die durch den Luftaustritt 3 gegen den Blasfolienschlauch 5 ausgeblasen wird.
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Die Verkabelung 11, 12, 13 besteht bevorzugt nicht nur aus zwei Kabeln zum Schließen eines Stromkreises, sondern können außerdem über eine Datenleitung verfügen, beispielsweise wenn an den Peltier-Elementen ebenfalls Sensoren angebracht sind.
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Es versteht sich, dass die Peltier-Elemente auch untereinander verbunden sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlring
- 2
- Gehäuse
- 3
- Luftaustritt
- 4
- Extrusionsachse
- 5
- Blasfolienschlauch
- 6
- Heizpatronenform
- 7
- Heizpatronenform
- 8
- Segment
- 9
- Segment
- 10
- Busanschluss
- 11
- Verkabelung
- 12
- Verkabelung
- 13
- Verkabelung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10122856 B4 [0008]
- DE 102007027280 A1 [0009]
