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Die Erfindung betrifft eine Wickelstation für eine Folienextrusionsanlage, eine Folienextrusionsanlage und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Folienextrusionsanlage.
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Verfahren zum Herstellen von Folienbahnen mit anschließender Wickelstation an Folienextrusionsanlagen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Übliche Herstellverfahren finden sich beispielsweise bei Blasfolienanlagen oder Gießfolienanlagen. Die Erfindung lässt sich auf alle Herstellarten anwenden. In der hier vorliegenden Patentanmeldung ist die Beschreibung von Beispielen der Einfachheit halber vor allem auf Blasfolienanlagen bezogen. Der Fachmann weiß die erfinderische Lehre auf andere Herstellarten anzuwenden, ggf. analog angepasst.
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Bei einer Blasfolienanlage wird Kunststoffgranulat von einem Extruder aufgeschmolzen und verdichtet, also homogenisiert, und einem Blaskopf zugeführt. Im Blaskopf führt eine Vorverteilung zu einer Anordnung mehrerer Wendel, wobei die Wendel durch sie strömende Schmelze zu einer Ringschlitzdüse leiten. Aus der Ringschlitzdüse tritt ein Schmelzeschlauch aus. Dieser wird – meist gegen die Schwerkraft nach oben – abzogen, im schmelzeförmigen Zustand durch Aufblasen mit Luft quer verstreckt und mittels Abzugswalzen längs verstreckt. Im schmelzeförmigen Zustand wird der Folienschlauch somit biaxial verstreckt.
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Jenseits einer Frostlinie, ab welcher der Folienschlauch nicht mehr schmelzeförmig vorliegt, wird er flachgelegt und umgelenkt, oft mit einer Reversieranlage, und letztendlich entweder als flachgelegter Folienschlauch oder in aufgeschnittener Form als doppelte Lage, in jedem Fall aber als Folienbahn, einer Wickelstation zugeführt.
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Die Wickelstation überführt die ihr zulaufende Folienbahn auf diskrete Wickel, um den Weitertransport der Folie zu erleichtern. Dazu durchtrennt ein Trennmittel der Wickelstation die zulaufende Folienbahn. Nach dem Wickeln der Folienbahn bis zur Trennstelle wird die fertige Rolle entnommen. Anschließend beginnt die Wickelstation einen neuen Folienwickel.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst diese Aufgabe eine Wickelstation für eine Folienextrusionsanlage, insbesondere für eine Flachfolienanlage oder eine Blasfolienanlage, mit einer Transportwalze zum Transportieren einer in Maschinenrichtung zu laufenden endlosen Folienbahn zu einem Folienwickel, mit einer Abhebewalze, die einen Abhebeantrieb aufweist, wobei der Abhebeantrieb dazu eingerichtet ist, die Abhebewalze in einen Folienweg zwischen der Transportwalze und dem Folienwickel zu fahren, sowie mit einer Trenneinrichtung zum Durchtrennen der Folienbahn beim Beenden des Aufwickelns der Folienbahn auf den aktuellen Folienwickel, wobei die Trenneinrichtung ein die Folienbahn an der Abhebewalze trennendes Trennmittel aufweist.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Generell sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein”, „zwei” usw. regelmäßig als Mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein ...”, „mindestens zwei ...” usw., sofern sich nicht aus dem Kontext explizit, mittelbar oder für den Fachmann zwingend ergibt, dass etwa dort nur „genau ein ...”, „genau zwei ...” usw. gemeint sein kann oder soll.
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Die „Wickelstation” kann eine modular an eine Folienextrusionsanlage ansetzbare Funktionseinheit sein, oder sie kann eine untrennbar in die Folienextrusionsanlage integrierte Station sein.
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Die „Transportwalze” für die Folienbahn wird in der Praxis oft auch als Wickeltrommel oder Kontaktwalze bezeichnet. Sie hat die Aufgabe, die Folienbahn in Richtung zum Wickel vorwärts zu transportieren.
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Die „Abhebewalze” ist dazu eingerichtet, in den designierten Folienweg zwischen der Transportwalze und dem Folienwickel zu fahren, also in die sowohl die Transportwalze als auch den Folienwickel tangential berührende Verbindungslinie zwischen der Transportwalze und dem Folienwickel.
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Wenn die Wickelstation zum sogenannten Spaltwickeln eingewickelt ist, dann befindet sich zwischen dem entstehenden Folienwickel und der Transportwalze ein Spalt, durch welchen die Folienbahn auf dem Weg von der Transportwalze zum Folienwickel läuft. In diesem Fall fährt die Abhebewalze in den Spalt hinein und geht dadurch in Verbindung zur Folienbahn.
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Ist hingegen die Wickelstation zum Kontaktwickeln eingerichtet, so entsteht der Folienwickel in direkter Anlage an die Transportwalze.
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In diesem Fall fährt die Abhebewalze beispielsweise ebenfalls zwischen der Transportwalze und dem Folienwickel hinein; hierzu werden die Transportwalze und/oder der Folienwickel um ein entsprechendes Maß voneinander freigestellt.
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Eine alternative Möglichkeit dazu ist es, dass die Abhebewalze die Folie von „hinten” anhebt. Der Folienwickel muss nicht zwangsläufig von der Transportwalze abgehoben werden, um Platz für die Abhebewalze zu schaffen. Die Abhebewalze kann vielmehr andersherum um die Kontaktwalze fahren und die Folie beim Auflaufpunkt auf die Transportwalze anheben.
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Wenn die Wickelstation nicht in Betrieb ist, kann der „Folienweg” eine reine geometrische Verbindung sein, ohne dass Folie vorhanden ist. In diesem Fall wäre also am ehesten von einem „designierten Folienweg” zu sprechen. Ist hingegen die Wickelstation in Betrieb, so ist der Folienweg der tatsächliche Weg der Folie in der Maschinenrichtung von der Abhebewalze zum Folienwickel; der Folienweg ändert sich deshalb mit kontinuierlich anwachsendem Folienwickel.
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Als „Trennmittel” kommt jedwedes Mittel in Frage, welches dazu geeignet ist, berechenbar und verlässlich ein Durchtrennen der Folienbahn zu bewirken, damit der jeweils aktuell gerade entstehende Folienwickel beendet werden kann und ein neuer Folienwickel mit der nach der Trennstelle zulaufenden Folienbahn gewickelt werden kann.
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Das Trennen „an der Abhebewalze” ist so zu verstehen, dass das Trennen während der Anlage der Folienbahn an der Abhebewalze erfolgt und/oder während des Umlaufens der Folienbahn um die Abhebewalze erfolgt und/oder dass die Durchtrennung an einer Stelle erfolgt, welche näher an der Abhebewalze als an der Transportwalze liegt und/oder dass ein Trennmittel aus der Abhebewalze herauskommend die Folie durchtrennt und/oder das Trennmittel in die Abhebewalze hinein arbeitet.
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Eine konstruktiv bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Trennmittel an der Abhebewalze angeordnet ist.
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Andere Teileinrichtungen der Trenneinrichtung wie beispielsweise ein Controller, ein Motor, etc. können auch außerhalb der Abhebewalze angeordnet sein.
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Das Trennmittel kann platzsparend und hinsichtlich der Bewegungstrecke der Abhebewalze keine Freiheit einschränkend innerhalb der Abhebewalze angeordnet sein. Es kann dann idealerweise zum Durchführen der Durchtrennung aus der Abhebewalze heraus bewegt werden.
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Die Trenneinrichtung ist bevorzugt als ein die Folienbahn bei laufender Abhebewalze trennendes Trennmittel eingerichtet.
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Das Trennmittel läuft einer solche Ausführungsform bevorzugt mit dem Umfang der Abhebewalze um, sodass sich gegenüber der umlaufenden Folienbahn keine Relativ-Verschiebung zwischen dem Trennmittel ergibt. Das Trennmittel hat dann eine ausreichend lange Zeit, um auf die Folie einzuwirken und die Durchtrennung durchzuführen.
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Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die gestellte Aufgabe eine Wickelstation für eine Folienextrusionsanlage, insbesondere für eine Flachfolienanlage oder eine Blasfolienanlage, mit einer Transportwalze zum Transportieren einer in einer Maschinenrichtung zulaufenden endlosen Folienbahn zu einem Folienwickel sowie mit einer Trenneinrichtung zum Durchtrennen des Folienbands beim Beenden des Aufwickelns der Folienbahn auf den Folienwickel, insbesondere Wickelstation nach einem der vorstehenden unter Bezugnahme auf die Patentansprüche beschriebenen Aspekte, wobei die Trenneinrichtung ein die Folienbahn thermisch trennendes Trennmittel aufweist, bevorzugt die Folienbahn senkrecht zur Maschinenrichtung trennend.
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Hierzu sei Folgendes erläutert:
Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Wickelstation nach dem ersten Aspekt der Erfindung lassen sich mit den Eigenschaften der erfindungsgemäßen Wickelstation gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung normalerweise kombinieren. So entspricht es dem zweiten Aspekt der Erfindung, dass die Trenneinrichtung ein thermisch trennendes Trennmittel aufweist. Ein solches kann – in Übereinstimmung mit dem ersten Aspekt der Erfindung – an der Abhebewalze wirkens angeordnet sein.
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Als ein „thermisch” trennendes Trennmittel sei ein solches verstanden, welches dazu eingerichtet ist, auf eine Temperatur erhitzt zu werden, die bevorzugt über der Folientemperatur liegt.
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Wenn die Folienbahn zudem senkrecht zur Maschinenrichtung getrennt wird, dann fällt keine (schräge) Schnittfahne an, was die Weiterverarbeitbarkeit der Folienbahn in Wickelform verbessert.
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Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass auch eine Wickelstation nach dem ersten Aspekt der Erfindung dazu eingerichtet sein kann, die Folienbahn senkrecht zur Maschinenrichtung zu durchtrennen.
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Abweichend von der Ausführung nach dem ersten Aspekt der Erfindung kann eine Wickelstation gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung auch abwickelwalzenfrei ausgeführt sein. Bei einer solchen Ausführungsform erfolgt das Durchtrennen der Folienbahn an der Transportwalze oder auf dem Weg bei der Transportwalze zum Folienwickel. Eine Abhebewalze ist nicht erforderlich.
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Wenn die Trenneinrichtung ein die Folienbahn bei laufender Transportwalze trennendes Trennmittel aufweist, dann kann das Durchtrennen der Folienbahn auch während des Betriebs der Anlage erfolgen, unabhängig davon, ob sich die Transportwalze intermittierend oder kontinuierlich dreht.
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Um eine möglichst lange Kontaktzeit mit der Folienbahn zu haben, wird vorgeschlagen, dass das Trennmittel in Maschinenrichtung um eine Walze mitlaufend und dabei fortschreitend trennend ausgeführt ist.
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Alternativ ist denkbar, dass das Trennmittel – unabhängig davon, ob es in Maschinenrichtung um eine Walze mitläuft – gleichzeitig über die Breite der Folienbahn trennend ausgeführt ist.
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Das Trennmittel kann ein Messer sein, bevorzugt ein angetriebenes Messer. Ein Antrieb kann auf verschiedenste Weise erfolgen, beispielsweise über eine mechanische Kulisse, über Zylinder oder über eine Kombination sowie mittels verschiedenster weiterer Antriebe. Die Antriebsrichtung kann beispielsweise radial zur Walze liegen, somit senkrecht zur Folienbahn, oder das Trennmittel kann in einer Richtung angetrieben sein, die zumindest eine Komponente tangential oder parallel zur Achse der Walze aufweist.
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Wenn eine thermische Trennung der Folie erreicht werden soll, wird vorgeschlagen, dass die Trenneinrichtung eine Heizung für das Trennmittel aufweist, wobei das Trennmittel bevorzugt einen Heizdraht oder eine Heizkante zu einer Wirkrichtung aufweist. Die Wirkrichtung ist diejenige Richtung des Trennmittels, in welcher Aussicht des Trennmittels die Folie an der zu durchtrennenden Stelle anliegt. So ist beispielsweise denkbar, einen Heizdraht zu verwenden, der elektrisch aufgeheizt wird, sodass dieser die Folienbahn mittels Schmelzen zertrennt. Auch eine rein unterstützende Wirkung kann durch die thermische Trennung erfolgen. So kann beispielsweise eine Zugspannung auf der Folie anliegen, und durch das Anschmelzen der Folie wird der Querschnitt geschwächt, was letztlich zum Zerreißen der Folie am Trennmittel führt.
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Auch weitere Wirkungskombinationen sind denkbar, beispielsweise ein Durchstanzen oder Schneiden, wobei auch diese idealerweise thermisch unterstützt sind. So kann beispielsweise ein Schneidmesser thermisch auf eine Temperatur oberhalb der Folientemperatur, vor allem oberhalb von 150°C oder 200°C gebracht werden, was den Trennvorgang unterstützt oder jedenfalls beschleunigt.
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Es versteht sich, dass die Vorteile der vorstehend beschriebenen Wickelstation sich unmittelbar auf eine Folienextrusionsanlage vorteilhaft auswirken, insbesondere eine Flachfolienanlage oder eine Blasfolienanlage, wenn eine Wickelstation wie vorstehend beschrieben eingesetzt ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum Betreiben einer Blasfolienanlage wie vorstehend beschrieben, wobei (a) ein Trennmittel aus der Abhebewalze heraus bewegt wird und dadurch die Folienbahn durchtrennt und/oder (b) ein Trennmittel aufgeheizt wird und das Trennmittel geheizt die Folienbahn durchtrennt, woraufhin jeweils die abgeschnittene Folienbahn auf den Folienwickel aufgewickelt wird und eine nach einer Trennstelle nachlaufende Folienbahn auf einen separaten Folienwickel aufgewickelt wird.
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Auch hierzu sei begrifflich erläutert, dass ein Trennmittel nur dann „aufgeheizt” wird im Sinne der hier vorgestellten Erfindung, wenn eine gezielte Aufheizung mittels eines Heizmittels erfolgt und diese Aufheizung das Trennmittel über das normale Maß hinaus aufheizt, also über dasjenige Maß, welches ohnehin durch die Anlagenwärme an Aufheizung erfolgen würde.
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Die Erfindung wir nachstehend anhand dreier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert:
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1 Stark schematisch in räumlicher Ansicht eine Transportwalze mit einer Abhebewalze und einer vorbeilaufenden Folie sowie eine Nut für ein Heizelement sowie
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2 Stark schematisch in analoger räumlicher Ansicht eine Transportwalze für eine Folie mit der Folie und einer Nut für ein Heizelement, ohne eine Abhebewalze.
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Bei der Transportwalze 1 für die Folie 2 in 1 liegt eine Abhebewalze 3 zwischen der Transportwalze 1 und der Folie 2, wenn der gegenwärtig aktive Folienwickel (nicht dargestellt) beendet werden soll.
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Die Abhebewalze 3 weist eine Nut 4 für ein Heizelement (nicht dargestellt) auf.
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Zum Durchtrennen der Folie 2 wird das Heizelement aus der Nut 4 herausbewegt. Die Folie 2 wird thermisch getrennt, sobald sie das Heizelement berührt.
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Alternativ kann aus der Nut 4 der Abhebewalze 3 auch ein anderes Trennmittel kommen, beispielsweise ein Messer (nicht dargestellt), während die Nut 4 von der Folienbahn 2 überdeckt ist.
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In beiden Fällen erfolgt das Durchtrennen der Folienbahn 2 an der Abhebewalze 3.
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In der alternativen Ausführungsform einer Wickelstation (nicht im Ganzen dargestellt) in 2 transportiert die Transportwalze 10 die Folie auch während des Durchtrennens der Folienbahn 20 allein; eine Abhebewalze ist nicht vorgesehen.
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Zum Durchtrennen der Folienbahn 20 liegt in der Nut 30 ein Heizelement, beispielsweise ein Heizdraht. Während die Folienbahn 20 das Heizelement überdeckt, wird dieses angehoben und beheizt. Dadurch wird die Folienbahn 20 thermisch getrennt.
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In allen gezeigten Fällen kann ein Schnitt ohne Schnittfahne erfolgen.
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Wird ein Heizdraht verwendet, so kann es vorgesehen sein, dass das Trennmittel, somit der Heizdraht, ohne bewegliche Teile ausgeführt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Transportwalze
- 2
- Folienbahn
- 3
- Abhebewalze
- 4
- Nut zur Aufnahme eines Trennelements
- 10
- Transportwalze
- 20
- Folienbahn
- 30
- Nut zur Aufnahme eines Heizelements
