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Die Erfindung betrifft eine Blasfolienanlage, ein Verfahren zum Herstellen einer Blasfolienbahn und eine damit hergestellte Folie.
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Blasfolienanlagen sind bekannt. Den Anlagen werden Kunststoffe in granulierter Form zugeführt, die dann in Extrudern unter hoher Druckeinwirkung zu einer viskosen Masse plastifiziert werden. Diese Masse wird in einem Blaskopf ringförmig ausgebildet und entweicht dem Blaskopf durch eine Ringdüse. Ab dem Verlassen der Ringdüse bildet die Masse bereits einen Folienschlauch. Der Folienschlauch wird nach oben entlang einer Schlauchbildungszone abgezogen, in welcher Druckluft in das Innere des Folienschlauchs eingebracht wird. Dies führt zu einem Querdehnen des Folienschlauchs. Durch ein aktives Kühlmittel für den aufsteigenden Folienschlauch wird in tolerierbarer Entfernung zur Ringdüse ein Abkühlen der Schmelze erreicht. Der Folienschlauch durchläuft auf seinem Weg nach oben einen Kalibrierkorb und anschließend eine Flachlegung, welche den Schlauch flachlegt. Die Flachlegeeinheit führt die Doppellagenfolienbahn einer Vorabquetschung zu. Dann folgt eine Abquetschung, in welcher aus dem Folienschlauch endgültig eine praktisch luftfüllungslose Doppellagenfolienbahn gebildet wird. Spätestens von dort an, eher sogar schon ab der Vorabquetschung, liegt eine Doppellagenfolienbahn vor.
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Das Abziehen der Folienbahn geschieht durch motorisch angetriebene Walzen am oberen Ende der Flachlegung. Durch die Abzugsgeschwindigkeit wird die Dicke der Folie festgelegt. Die endgültige Folienstärke wird noch im thermoplastischen Bereich des Kunststoffes, d.h. unterhalb des Kalibrierkorbes, bestimmt.
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Bei der Herstellung lässt es sich nicht vermeiden, dass Temperaturtoleranzen innerhalb der Folienbahn über den Blasenumfang entstehen. Mit anderen Worten ist die Temperaturverteilung der Folienbahn über den Blasenumfang inhomogen. Solche Temperaturinhomogenitäten sind für die Weiterverarbeitung der Folienbahn, sei es beispielsweise durch ein Verstrecken oder auch nur ein bloßes Aufwickeln, unerwünscht, da sie zu lokal unterschiedlichen Eigenschaften der Folienbahn führen und/oder zu Dickstellen über den Umfang der Folienbahn führen, die beim Aufwickeln sogenannte Kolbenringe bilden, die durch die Aufaddition der Lage für Lage an derselben Stelle zu liegende kommenden Dickstellen entstehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik insbesondere hinsichtlich der Temperaturinhomogenität der Folienbahn über ihren Umfang vor einer Weiterbehandlung in Maschinenrichtung gesehen hinter dem Abzug zu verbessern oder ihm eine Alternative anzubieten.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine Blasfolienanlage , aufweisend mindestens einen Extruder, einen Blaskopf zur Erzeugung eines Folienschlauchs, eine Flachlegung und einen Abzug, wobei der Folienschlauch in dem Abzug zu einer Folienbahn umgeformt wird, wobei die Blasfolienanlage weiterhin in Maschinenrichtung gesehen hinter dem Blaskopf eine Messeinrichtung mit einem Messkopf zur Messung einer ortsaufgelösten Temperatur (über den Umfang des Folienschlauchs) in einem ersten Bereich des Folienschlauchs oder der Folienbahn quer zur Maschinenrichtung, eine Temperaturregeleinrichtung und eine Temperaturbeeinflussungseinrichtung mit einer Temperaturbeeinflussungsvorrichtung zur Beeinflussung der Temperatur an mehreren, (über den Umfang des Folienschlauchs verteilten Bereichen) über einen zweiten Bereich der Folienbahn oder des Folienschlauchs quer zur Maschinenrichtung verteilten Orten, aufweist.
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Der erste Bereich stellt dabei den Bereich dar, der von der Messeinrichtung abgedeckt ist. Der zweite Bereich stellt den Bereich dar, der von der Temperaturbeeinflussungseinrichtung abgedeckt ist. Erster und zweiter Bereich können identisch sein. Sind die Messeinrichtung und/oder die Temperaturbeeinflussungseinrichtung in Maschinenrichtung gesehen hinter der Blaskopf, aber vor der Flachlegung angeordnet, sind der erste und/oder zweite Bereich über den Umfang des hier vorliegenden Folienschlauchs verteilt.
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Die Ausdrücke „erster Bereich“ und „zweiter Bereich“ sind nicht so zu verstehen, dass in Maschinrichtung gesehen der erste Bereich vor dem zweiten Bereich angeordnet ist. Im Gegenteil kann auch der zweite Bereich in Maschinenrichtung gesehen vor dem ersten Bereich angeordnet sein. Mit anderen Worten kann die Messeinrichtung in Maschinenrichtung gesehen vor oder auch hinter der Temperaturbeeinflussungseinrichtung angeordnet sein. Insbesondere kann im zweiten Fall das Temperatursignal nicht nur zur Steuerung bzw. Regelung der Temperaturbeeinflussungseinrichtung benutzt werden, sondern auch als Qualitätsmerkmal für den Produktionsprozess verwendet werden.
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Durch die Messung der ortsaufgelösten Temperatur in dem ersten Bereich, der Verarbeitung der Messwerte in einer Temperaturregeleinrichtung und der örtlichen Temperaturbeeinflussungsmöglichkeit in einem vorteilhafterweise in Maschinenrichtung gesehen kurz hinter dem ersten Bereich gelegenen zweiten Bereich ist es möglich, die Temperatur der Folienbahn über ihren Umfang zu homogenisieren. Aus Prozesssicht besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Bereich und der zweite Bereich identisch sind. Dies lässt sich mit einer kombinierten Mess- und Temperaturbeeinflussungseinrichtung erreichen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Messeinrichtung eine Mehrzahl von über dem ersten Bereich verteilten Messköpfen auf. Dadurch kann die Messung der Temperatur an mehreren diskrete Stellen in dem ersten Bereich zeitgleich, d.h. parallel, erfolgen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Messeinrichtung einen Messkopf auf, der über den ersten Bereich verfahrbar angeordnet ist. Beispielsweise kann der Messkopf verfahrbar auf einer Ringbahn um den Folienschlauch herum angeordnet sein. Mit einer solchen Anordnung muss nur ein Messkopf investiert werden. Die Messung erfolgt sequentiell, wobei der Folienschlauch unter der Messeinrichtung in Maschinenrichtung fortläuft. Dadurch findet die Messung nicht auf einem Ring, sondern einer Helixbahn auf dem Folienschlauch statt. Da die Temperaturveränderungsvorgänge ohne eine Temperaturbeeinflussung relativ träge ablaufen, führt die Abwicklung der Helixbahn auf einen ebenen Kreis nur zu einem tolerierbaren Messfehler.
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In weiteren Ausführungsform weist Temperaturbeeinflussungseinrichtung eine Mehrzahl von über dem zweiten Bereich verteilten einzeln regelbaren Temperaturbeeinflussungsvorrichtungen auf. Dadurch kann die Temperaturbeeinflussung an mehreren diskrete Stellen in dem zweiten Bereich zeitgleich, d.h. parallel, erfolgen.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Temperaturbeeinflussungseinrichtung eine regelbare Temperaturbeeinflussungsvorrichtung auf, die über den zweiten Bereich verfahrbar angeordnet ist. Beispielsweise kann die Temperaturbeeinflussungsvorrichtung verfahrbar auf einer Ringbahn um den Folienschlauch herum angeordnet sein. Mit einer solchen Anordnung muss nur eine Temperaturbeeinflussungsvorrichtung investiert werden. Die Temperaturbeeinflussung erfolgt sequentiell, wobei der Folienschlauch unter der Temperaturbeeinflussungsvorrichtung in Maschinenrichtung fortläuft. Dadurch findet die Temperaturbeeinflussung nicht auf einem Ring, sondern einer Helixbahn auf dem Folienschlauch statt. Da die Temperaturveränderungsvorgänge ohne eine Temperaturbeeinflussung relativ träge ablaufen, führt die Abwicklung der Helixbahn auf einen ebenen Kreis nur zu einer relativ kleinen, Temperaturinhomogenität über dem Umfang des Folienschlauchs.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Messkopf dazu ausgelegt, Infrarotstrahlung zu messen. Die Temperaturmessung kann so berührungslos und schnell erfolgen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Temperaturbeeinflussungsvorrichtung dazu eingerichtet, Infrarotstrahlung auszusenden. Infrarotstrahlungsheizungen sind besonders effektiv und können den Folienschlauch berührungslos aufheizen.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Temperaturbeeinflussungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, Laserstrahlung im Infrarotspektrum auszusenden. In dieser Ausführungsform geschieht die Temperaturbeeinflussung der Folienbahn besonders schnell und effektiv.
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Es sind aber auch andere Ausführungsformen denkbar, in denen die Temperaturbeeinflussung über Wärmeleitung, beispielsweise durch Führung der Folienbahn über eine Temperierwalze, oder Konvenktion, beispielsweise durch Führung der Folienbahn über eine Gebläsestrecke, in der die Folienbahn mit Warm- oder Kaltluft angeblasen wird, erfolgt. Insbesondere ist eine Ausführungsform denkbar, in der die Temperaturbeeinflussungsvorrichtung mit einem temperaturbeeinflussten gasförmigen Medium, insbesondere Luft, arbeitet, auch in Kombination mit Infrarotstrahlung, auch von einem Laser ausgesendeter Infrarotstrahlung. Bei der Luft kann es sich um Warm- oder Kaltluft, d.h. auf über Raumtemperatur erwärmte oder auf unter Raumtemperatur abgekühlte Luft, handeln. Beispielsweise ist eine Ausführungsform denkbar, in der warme Luft über einen Kühlring, insbesondere über einen zweiten Kühlring, der in Maschinenrichtung gesehen nach einem ersten Kühlring angeordnet ist, auf den Folienschlauch geblasen wird. Dies kann alleine oder in Kombination mit der Verwendung von Infrarotstrahlung durch die Temperaturbeeinflussungsvorrichtung erfolgen. Ebenso ist eine Ausführungsform denkbar, in warme Luft mittels eines Heißluftgebläses in Maschinenrichtung gesehen hinter der Flachlegung auf die hier doppelt flachgelegte Bahn geblasen wird, wobei auch dies alleine oder in Kombination mit der Verwendung von Infrarotstrahlung durch die Temperaturbeeinflussungsvorrichtung erfolgen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Messeinrichtung in Maschinenrichtung oberhalb einer Frostlinie angeordnet. Die Frostlinien bezeichnet dabei eine im Wesentlichen ringförmig über den Umfang der Folienbahn laufende Linie, an der die Kunststoffschmelze einzufrieren beginnt. Die in Maschinenrichtung gesehene Höhe, an der die Frostlinie oberhalb des Blaskopfes auftritt, ist abhängig vom verwendeten Werkstoff der Folienbahn, ihrer Dicke, der Temperatur des Blaskopfes und der Umgebungsluft sowie insbesondere dem Durchsatz. In Maschinenrichtung gesehen oberhalb der Frostlinie manifestieren sich viele Werkstoffeigenschaften der Folienbahn. Temperaturausgleichsvorgänge laufen ab hier langsamer ab als in der in Maschinenrichtung gesehen unterhalb der Frostlinie befindlichen Schmelzephase.
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Die Temperaturbeeinflussungsvorrichtung sollte in Maschinenrichtung gesehen oberhalb oder in gleicher Höhe wie die Messeinrichtung angeordnet sein.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst ein Verfahren zur Herstellung einer Blasfolienbahn die Aufgabe, wobei eine Temperaturhomogenisierung der Folienbahn in einem Bereich quer zur Maschinenrichtung stattfindet, ist gekennzeichnet durch die Schritte Messung der ortsaufgelösten Temperatur der Folienbahn in einem ersten Bereich quer zur Maschinenrichtung, anschließendem Vergleich der ortsaufgelösten Temperaturen zur Bestimmung einer Temperaturverteilung in dem ersten Bereich quer zur Maschinenrichtung und anschließender gezielter Homogenisierung der ortsaufgelösten Temperatur der Folienbahn in einem zweiten Bereich quer zur Maschinenrichtung auf Basis der gemessenen Temperaturverteilung.
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Der Vergleich der ortsaufgelösten Temperaturen kann dabei untereinander oder mit einem zuvor bestimmten Solltemperaturprofil stattfinden.
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Der erste Bereich stellt dabei den Bereich dar, der von der Messeinrichtung abgedeckt ist. Der zweite Bereich stellt den Bereich dar, der von der Temperaturbeeinflussungseinrichtung abgedeckt ist. Erster und zweiter Bereich können identisch sein. Findet die Temperaturmessung und-beeinflussung in Maschinenrichtung gesehen hinter der Blaskopf, aber vor der Flachlegung statt, sind der erste und/oder zweite Bereich über den Umfang des hier vorliegenden Folienschlauchs verteilt.
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Durch die Messung der ortsaufgelösten Temperatur in dem ersten Bereich, der Verarbeitung der Messwerte in einer Temperaturregeleinrichtung und der örtlichen Temperaturbeeinflussungsmöglichkeit in einem vorteilhafterweise in Maschinenrichtung gesehen kurz hinter dem ersten Bereich gelegenen zweiten Bereich ist es möglich, die Temperatur der Folienbahn über ihren Umfang zu homogenisieren.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die ortsaufgelöste Temperatur der Folienbahn in einem quer zur Maschinenrichtung mit einem Messkopf gemessen, wobei der Messkopf den ersten Bereich sequentiell abfährt und Messwerte sequentiell aufgenommen werden. Dadurch findet die Messung nicht auf einem Ring, sondern einer Helixbahn auf dem Folienschlauch statt. Da die Temperaturveränderungsvorgänge ohne eine Temperaturbeeinflussung relativ träge ablaufen, führt die Abwicklung der Helixbahn auf einen ebenen Kreis nur zu einem tolerierbaren Messfehler.
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In einer alternativen Ausführungsform wird die ortsaufgelöste Temperatur der Folienbahn in dem ersten Bereich gleichzeitig gemessen.
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In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Temperaturbeeinflussung in dem zweiten Bereich sequentiell. Alternativ kann die Temperaturbeeinflussung in dem zweiten Bereich parallel erfolgen. Die parallele Temperaturbeeinflussung verspricht eine Verbesserung der Temperaturinhomogenität über dem Umfang der Folienbahn gegenüber der sequentiellen Temperaturbeeinflussung. Andererseits kann die sequentielle Temperaturbeeinflussung mit nur einer Temperaturbeeinflussungsvorrichtung erfolgen, die fahrbar um den Folienschlauch angeordnet ist, wodurch Anlagenkosten eingespart werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Folie mittels der erfinderischen Blasfolienanlage und/oder mit dem erfinderischen Verfahren hergestellt.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
- Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung 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 aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein...‟ , „genau zwei...“ usw. gemeint sein können.
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Die „Maschinenrichtung“ ist der designierte Weg der Folie, beginnend von der Extrusion an der Düse bis zum Wickler. Die Maschinenrichtung variiert deshalb, denn sie verläuft um eine Mehrzahl an Walzen und gegebenenfalls auch Wendestangen herum.
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Die „Folienbahn“ ist dabei eine schlauchförmige Folienbahn, wobei der Schlauch nach Flachlegung ein oder beidseitig aufgetrennt wird oder schlauchförmig belassen wird.
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Ein „Laser“ ist ein Gerät zur Emission von Laserstrahlen. Unter „Laserstrahlen“ werden elektromagnetische Wellen verstanden, wobei Laserstrahlen sich durch eine Kombination von hoher Intensität, sehr engem Frequenzbereich, scharfer Bündelung des Strahls und großer Kohärenzlänge auszeichnen. Damit können Laserstrahlen zum Schneiden von Materialien eingesetzt werden.
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Mit dem Ausdruck „quer zur Maschinenrichtung“ wird nicht nur eine Richtung orthogonal zur Maschinenrichtung verstanden, sondern jede Richtung, die eine Komponente orthogonal zur Maschinenrichtung aufweist.
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Die voranstehend aufgelisteten Ausführungsformen können einzeln oder in beliebiger Kombination zueinander zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dort zeigt.
- 1: einer Ausführungsform einer erfinderischen Blasfolienanlage
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1 zeigt eine Blasfolienanlage 1 zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassend in diesem Ausführungsbeispiel fünf Extruder 2 mit jeweils einer zugeordneten Dosierstation 2a, welche einen Blaskopf 3 mit Kunststoffschmelze speisen, welche in den Extrudern 2 aus Kunststoffgranulat erhalten von der jeweiligen Dosierstation 2a erzeugt worden ist. Der Blaskopf 3 bläst in einer Extrusionsrichtung 4, hier vertikal nach oben, aus einer Ringschlitzdüse einen Folienschlauch 5 aus. Nach einer Flachlegung 6 durchläuft der Folienschlauch 5 ein Abzugswalzenpaar 7 (nicht im Einzelnen dargestellt). Anschließend läuft der Folienschlauch 5 als flachgelegte endlose Folienbahn 8 zwei lagig in Maschinenrichtung 9 durch die restliche Blasfolienanlage 1 bis zu einem Wickler 10. Auf dem Weg vom Abzug, definiert durch das Abzugswalzenpaar 7, zum Wickler 10 durchläuft die Folienbahn 8 zunächst eine Längsdehneinrichtung 11 (nicht im Einzelnen gezeigt). Darüber durchläuft die Folienbahn 8 eine Reversierung 12, anschließend eine Abwärtsstrecke 13 in Richtung zum Wickler 10. In Maschinenrichtung 9 gesehen oberhalb des Blaskopfes 3 befindet sich eine Messvorrichtung 13 mit einem Messkopf 14. Die Messvorrichtung weist eine ringförmig um die hier als Folienschlauch 5 vorliegende Folienbahn 8 angeordnete Schiene auf, auf der der Messkopf 14 um die Folienbahn 8 herum fahren kann, um ortsaufgelöste Messwerte aufzunehmen. Da der Folienschlauch während der Messung weiter in Maschinenrichtung 9 transportiert wird, werden die Messwerte nicht auf einem über dem Folienschlauch 5 liegenden Ring, sondern einer um den Foleinschlauch 5 liegenden Helixbahn aufgenommen. Da die Temperaturveränderungsvorgänge ohne eine Temperaturbeeinflussung relativ träge ablaufen, führt die Abwicklung der Helixbahn auf einen ebenen Kreis nur zu einem tolerierbaren Messfehler. Die aufgenommenen Temperaturen werden zu einer Temperaturregelvorrichtung (nicht gezeigt) geleitet, wo die einzelnen Temperaturen miteinander verglichen werden. Alternativ können die aufgenommenen Temperaturen auch mit einem zuvor in der Temperaturregeleinrichtung gespeicherten Sollprofil vergleichen werden. Mit den ortsaufgelösten Abweichungen wird eine in Maschinenrichtung 9 gesehen oberhalb der Messeinrichtung 13 angeordneten Temperaturbeeinflussungseinrichtung 15 geregelt. Die Temperaturbeeinflussungseinrichtung 15 weist wie die Messeinrichtung 13 eine ringförmig um die hier als Folienschlauch 5 vorliegende Folienbahn 8 angeordnete Schiene auf, auf Temperaturbeeinflussungsvorrichtung 16, beispielsweise ein Infrarotstrahler, um die Folienbahn 8 herum fahren kann, um ortsaufgelöst die Temperatur der Folienbahn 8 zu beeinflussen. Da der Folienschlauch während der Temperaturbeeinflussung weiter in Maschinenrichtung 9 transportiert wird, geschieht die ortsaufgelöste Temperaturbeeinflussung nicht auf einem über dem Folienschlauch 5 liegenden Ring, sondern einer um den Foleinschlauch 5 liegenden Helixbahn. Da die Temperaturveränderungsvorgänge relativ träge ablaufen, führt dieses Verfahren nur zu einer relativ kleinen, tolerierbaren Temperaturinhomogenität über dem Umfang der Folienbahn 8.
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Die hier gezeigte Ausführungsform stellt nur ein Beispiel für die vorliegende Erfindung dar und darf daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blasfolienanlage
- 2
- Extruder
- 2a
- Dosieranlage
- 3
- Blaskopf
- 4
- Extrusionsrichtung
- 5
- Folienschlauch
- 6
- Flachlegung
- 7
- Abzug, Abzugswalzenpaar
- 8
- Folienbahn, Blasfolienbahn
- 9
- Maschinenrichtung
- 10
- Wickler
- 11
- Längsdehneinrichtung
- 12
- Reversierung
- 13
- Messeinrichtung
- 14
- Messkopf
- 15
- Temperaturbeeinflussungseinrichtung
- 16
- Temperaturbeeinflussungsvorrichtung
