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Die Erfindung betrifft eine Streckvorrichtung zum monoaxialen Strecken einer Folienbahn in deren Transportrichtung nach Anspruch 1 sowie Verfahren nach Anspruch 19.
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Gattungsgemäße Streckvorrichtungen, die oft inline insbesondere in einer Blasfolienanlage angeordnet sind, werden schon lange genutzt. Eine solche Streckvorrichtung umfasst zumindest eine erste Walze, die auch als Haltewalze bezeichnet werden kann, über die die Folienbahn führbar ist und welche mit einer ersten Umfangsgeschwindigkeit rotiert. Stromabwärts der ersten Walze befindet sich eine zweite Walze, die auch als Streckwalze bezeichnet werden kann und über die die Folienbahn führbar ist, nachdem diese die erste Walze verlassen hat. Die zweite Walze rotiert mit einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit, wobei diese zweite Umfangsgeschwindigkeit größer ist als die erste Umfangsgeschwindigkeit. In dem Streckenabschnitt, in dem die Folienbahn die erste Walze bereits verlassen hat, aber die zweite Walze noch nicht erreicht hat, wird die Folien in ihrer Transportrichtung gestreckt, also gedehnt. Diesen Streckenabschnitt bezeichnet man häufig als Reckspalt. Zusätzlich haben die erste und die zweite Walze in der Regel einen gegenläufigen Drehsinn, so dass die Folienbahn mit einem möglichst großen Umschlingungswinkel über jede der beiden Walzen geführt wird. Insgesamt werden mit dem beschriebenen Strecken gezielt wichtige Eigenschaften der Folienbahn verändert.
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Jedoch tritt bei diesem Strecken auch das ungewünschte Phänomen des Neck-Ins auf, bei dem die Folienbahn gegenüber ihrer ursprünglichen Breite schmaler wird. Zusätzlich dicken die Ränder der Folienbahn auf, so dass es in Querrichtung zu einem ungleichmäßigen Dickenprofil kommt. Die Ränder müssen daher abgetrennt werden, so dass die nutzbare Breite der Folienbahn reduziert ist. Die abgetrennten Ränder sind hingegen nicht nutzbar und verursachen daher unerwünschte Kosten. Um diese Effekte zu reduzieren, wurden in der Vergangenheit viele Verbesserungen vorgeschlagen. Eine Maßnahme ist das Vorsehen wenigstens einer Anpresswalze, mit welcher die Folienbahn gegen eine der Walzen drückbar ist. Insbesondere sind sowohl an der ersten Walze als auch an der zweiten Walze jeweils zumindest eine Anpresswalze vorgesehen. Insbesondere wenn eine Anpresswalze die Folienbahn an ihrer Ablöselinie von der ersten Walze und/oder eine Anpresswalze die Folienbahn an ihrer Auftrefflinie auf der zweiten Walze andrückt, wird bereits der Neck-In reduziert. Es stellte sich nämlich heraus, dass die tatsächliche Ablöselinie bzw. Auftrefflinie nicht mit den idealen Verläufen, die parallel zur axialen Richtung der ersten bzw. zweiten Walze verlaufen, übereinstimmen. Die Abweichung zwischen idealer und tatsächlicher Linie wird durch die Anpresswalzen reduziert.
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Jedoch besteht das fortwährende Bedürfnis, den Neck-In weiter zu reduzieren, um damit auch die unerwünschten Kosten zu reduzieren.
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Die Aufgabe ist es daher, eine Streckvorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, mit welchen den genannten Bedürfnissen besser nachgekommen werden kann.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Streckvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 20. 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 dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Streckvorrichtung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass auch eine herkömmliche Anpresswalze nicht entlang ihrer Ideallinie verläuft, sondern eine Durchbiegung erfährt. Die Erfindung verbessert diese Situation nun dadurch, dass wenigstens eine Halteanordnung vorgesehen ist, relativ zu welcher die Anpresswalze rotierbar ist, wobei sich die Anpresswalze über eine sich über mehr als ein Viertel der axialen Länge erstreckende Stützstelle oder mehrere über die axiale Länge der Anpresswalze und/oder dem Umfang der Anpresswalze verteilten Stützstellen an der Halteanordnung abstützt.
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Mit diesen Maßnahmen ist es möglich, die Kräfte, die auf die Anpresswalze wirken, durch eine Halteanordnung abzufangen, welche in radialer Richtung gesehen weiter von der ersten und/oder zweiten Walze entfernt liegt. Der hier zur Verfügung stehende Raum kann nun dazu genutzt werden, um die Halteanordnung mit einer großen Biegesteifigkeit auszugestalten.
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Umgekehrt bzw. zusätzlich ist es damit möglich, den Durchmesser der Anpresswalze gegenüber dem Stand der Technik zu verringern. Ein verringerter Durchmesser der Anpresswalze führt dazu, dass der Reckspalt verkleinert wird und trotzdem die Anpresswalze an der Ablöselinie bzw. der Auftrefflinie positioniert wird. Ein verkleinerter Reckspalt ist vorteilhaft, da dadurch der Neck-In-Effekt weiter reduziert wird.
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Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, jede Anpresswalze an ihren Enden in Haltern der Halteanordnung drehbar zu lagern, wobei insbesondere auch eine relative Verschiebbarkeit der Anpresswalzen zu den Haltern in radialer Richtung der Anpresswalze vorgesehen ist.
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Vorzugsweise ist jeder Anpresswalze eine Halteanordnung zugeordnet.
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Die Halteanordnung ist vorzugsweise an dem Maschinenrahmen abgestützt, in dem auch die erste und/oder die zweite Walze abgestützt ist.
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Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn jede Stützstelle der zumindest einen Anpresswalze an wenigstens einem Träger, welcher sich insbesondere über die Längsrichtung der Anpresswalzee erstreckt, angeordnet ist. Dieser Träger stellt im Wesentlichen die benötigte Stützkraft für die Stützelemente und damit für die Anpresswalze bereit. Der Träger kann dabei einstückig ausgebildet sein, jedoch auch aus einzelnen Trägerstücken zusammengesetzt sein. Dadurch wird eine modulare Bauweise des Trägers ermöglicht, bei der der Träger je nach Arbeitsbreite der Streckvorrichtung aus einer unterschiedlichen Anzahl an Trägerstücken zusammengesetzt werden kann, was insbesondere die Herstellkosten der Streckvorrichtung verringert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die zumindest eine Stützstelle wenigstens eine Rolle, auf deren Umfangsfläche die Anpresswalze abrollt. Insbesondere umfasst jede Stützstelle mehrere Rollen. Die Rolle ist ihrerseits an der Halteanordnung abgestützt. Mit einer solchen Rolle reduziert sich die Reibung der Anpressrolle, so dass ihre Oberfläche möglichst unbeschädigt bleibt.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Stützstelle wenigstens eine Rolle umfasst, welche über zumindest einem Lager auf einer Achse gelagert ist, wobei die Achse mittels eines Achsträgers an der Halteanordnung, insbesondere an einem Träger der Halteanordnung befestigt ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich die Rolle über Kugel-, Rollen- oder Nadellager auf der Achse drehbar abstützt. Solche Lager können auch verhältnismäßig große Kräfte aushalten, die für das Abstützen einer Anpresswalze in einer Streckvorrichtung notwendig sind. Jede Achse ist insbesondere an beiden Enden mittels eines Achsträgers an der Halteanordnung befestigt. Ein Achsträger kann dabei ein gemeinsamer Achsträger für je zwei benachbarte Achsen sein. Weiterhin können Achsträger über die axiale Länge einer Achse verteilt werden. Es kann für jede Rolle eine eigene Achse vorgesehen sein, jedoch ist es vorteilhaft, wenigstens zwei Rollen an jeder Achse vorzusehen. Anstelle einer Mehrzahl an Rollen können auch langgestreckte Rollen, deren axiale Länge größer ist als deren Außendurchmesser, vorgesehen sein.
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Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Stützstelle zumindest eine Rolle umfasst, wobei jede Rolle an einer Welle befestigt ist, wobei die Welle drehbar an einem Wellenlager gelagert ist, welches seinerseits an einem Träger der Halteanordnung befestigt ist. Die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen in Bezug auf die Achsen können sinngemäß auch auf die Wellenanordnung übertragen werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zumindest zwei Reihen an Stützstellen oder zumindest zwei Stützstellen vorgesehen, welche jeweils in Umfangsrichtung der Anpresswalze an unterschiedlichen Winkelpositionen angeordnet sind. Auf diese Weise läuft die Anpresswalze in einer rinnenartigen Vertiefung, welche auch als Walzenbett bezeichnet werden kann. Damit wird die Anpresswalze an verschiedenen Stellen abgestützt, so dass sich die von der Halteanordnung bereitgestellte Anpresskraft besser auf dem Außenumfang der Anpresswalze verteilt. Zudem ist es mit dieser Maßnahme einfacher möglich, die Anpresswalze in ihrer Position zu halten.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn eine erste Reihe und zumindest eine zweite Reihe Stützstellen vorgesehen sind, wobei sich die Reihen in Längsrichtung der Anpresswalze erstrecken, wobei die Stützstellen Rollen umfassen, wobei zumindest eine Rolle der ersten Reihe relativ zur zumindest einen Rolle der zweiten Reihe in Längsrichtung der Anpresswalze versetzt angeordnet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass in Längsrichtung der Walzen auf jedem Umfangsstück der Anpresswalze zumindest eine Rolle abläuft. Es gibt also im Wesentlichen kein Oberflächenelement der Anpresswalze, auf dem es keine Berührung mit einer Rolle während der Rotation gibt. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Anpresswalze an ihrer Oberfläche sehr gleichmäßig abnutzt und die Oberfläche sehr glatt bleibt. Außerdem werden etwaige Ablagerungen, welche entstehen, wenn sich aus der Folienbahn ausgasende Moleküle absetzen, gleichmäßig durch die Rollen abgetragen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Stützstelle wenigstens ein konkav ausgeformtes Rinnenelement, in welchem die Anpresswalze liegt, wobei die Innenoberfläche des Rinnenelements mit Öffnungen versehen ist, durch welche ein unter Überdruck stehendes Fluid in den Bereich zwischen dem Rinnenelement und der Anpresswalze leitbar ist. Dieses Fluid ist vorzugsweise ein Gas, insbesondere Luft. Mit dieser Maßnahme kann die Anpresswalze folglich ohne berührenden Kontakt von der Stützstelle gehalten und bei der Rotation geführt werden. Es ergibt sich eine „schwimmende Lagerung“ der Kontaktwalze. Das Rinnenelement kann eine langgestreckte Schale aus einem Kunststoff, einem faserverstärkten Kunststoff oder einem Metall sein. Die Öffnungen auf der Innenoberfläche, deren Radius vorzugsweise nur leicht größer ist als der Außenradius der Anpresswalze, können mit Zuführleitungen, wie zum Beispiel Durchgangsbohrungen, fluidverbunden sein, so dass das unter Überdruck (höherer Druck als der Umgebungsdruck) stehende Fluid auf einfache Weise von außen zugeführt werden kann. Um eine bessere Verteilung des Fluids zwischen der Innenoberfläche und der Außenoberfläche der Anpresswalze zu erreichen, kann die Innenoberfläche des Rinnenelements mit einem feinporigen Material, wie etwa Sinterkunststoff und/oder Sintermetall, belegt oder beschichtet sein. Auch eine Ausbildung des Rinnenelements ausschließlich mit einem gesinterten Material ist möglich.
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Um nun die Anpresswalze mit einer Kraft gegen die zumindest eine Stützstelle zu beaufschlagen, ist wenigstens eine Zugeinrichtung vorgesehen, mit welcher eine Kraft bereitstellbar ist, mit welcher auf die Anpresswalze einwirkbar ist und welche in Richtung der Halteanordnung und insbesondere in radialer Richtung der Anpresswalze wirkt. Auch wenn für die Anpresswalze endseitige Halterungen vorgesehen sind, wie es weiter oben beschrieben wurde, ist eine solche Zugeinrichtung vorteilhaft, um die Anpresswalze über ihre gesamte Länge an oder in der zumindest einen Stützstelle zu halten. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die noch nicht rotierende Anpresswalze in Kontakt mit der ersten und/oder zweiten Walze, welche bereits rotiert, bzw. mit der Folienbahn gebracht wird. Mit der Zugeinrichtung wird nun ein Herausspringen der Anpresswalze aus oder ein Verkanten mit der Stützstelle verhindert.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens eine Zugeinrichtung vorgesehen ist, mit welcher auf die Anpresswalze mit einer in Richtung der Halteanordnung gerichtete Kraft einwirkbar ist, wobei die Zugeinrichtung zumindest einen Magneten und zumindest ein magnetisierbares Element umfasst. Dabei ist der Magnet in oder an der Halteanordnung und das magnetisierbare Element in oder an der Anpresswalze und/oder in oder an der Halteanordnung angeordnet. Mit anderen Worten muss zur Erzeugung einer anziehenden, magnetischen Kraft ein Element zum Teil magnetisierbar sein und das zweite Element wenigstens einen Magneten tragen. Der Magnet ist vorzugsweise ein Dauermagnet, kann aber auch ein schaltbarer Elektromagnet sein.
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Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine Zugeinrichtung vorgesehen ist, mit welcher auf die Anpresswalze mit einer in Richtung der Halteanordnung gerichtete Kraft einwirkbar ist, wobei die Zugeinrichtung wenigstens eine an der Halteanordnung angeordnete Saugeinrichtung umfasst, mit welcher die Anpresswalze mit einer in Richtung auf die Halteanordnung wirkenden Saugkraft beaufschlagbar ist. Eine Saugeinrichtung kann dabei beispielsweise eine Bohrung, ein Schlauch, ein Rohr oder ähnliches sein, dessen eines Ende sich in direkter Umgebung zur Anpresswalze befindet und dessen anderes Ende an einem Unterdruckerzeuger, wie etwa ein Gebläse oder eine Unterdruckpumpe, angeschlossen ist. Der Vorteil des Einsatzes einer solchen Saugeinrichtung zur Erzeugung der Zugkraft ist, dass die Größe der Zugkraft veränderbar ist.
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In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Changierantrieb vorgesehen, mit welchem die Anpresswalze in ihrer Axialrichtung hin und her bewegbar ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Changierung periodisch erfolgt, was auf einfache Weise realisierbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Anpresswalze relativ zu den endseitigen Halterungen der Halteanordnung längsverschiebbar gelagert ist. Der Changierantrieb kann dabei an der Halteanordnung angeordnet sein. Als Antrieb bietet sich eine doppeltwirkende und druckluftbetriebene Kolbenzylindereinheit an. Denkbar ist auch ein permanent rotierender Motor, dessen Rotationsbewegung beispielsweise über ein Rad und eine Koppelstange in eine Linearbewegung umgewandelt wird. Schließlich sind auch ein Servomotor oder ein Linearmotor denkbar. Eine Changierung der Anpresswalze bewirkt, dass die Abnutzung der Oberfläche vergleichmäßigt wird und/oder Ablagerungen bzw. Verschmutzungen sich nicht an bestimmten Stellen aufbauen und letztendlich zu Beschädigungen der Folienbahn führen.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn an der Halteanordnung, insbesondere an dem Träger der Halteanordnung, zumindest ein Reinigungselement angeordnet ist, mit welchem die Außenoberfläche der Anpresswalze reinigbar ist. Ein solches Reinigungselement kann beispielsweise ein sich zumindest teilweise über die Länge der Anpresswalze erstreckendes Tuch, Filzstück oder ähnliches sein, welches insbesondere die Anpresswalze permanent kontaktiert. Es kann sich bei dem Reinigungselement aber auch um ein Putzelement handeln, welches an einem Schlitten befestigt ist. Dieser Schlitten ist entlang einer Führung, die vorzugsweise am Träger befestigt ist, in Axialrichtung der Anpresswalze bewegbar. Damit kann durch eine fortwährende oder bei Bedarf durchgeführte Fahrt des Schlittens die Oberfläche der Anpresswalze gesäubert werden. Der Schlitten kann auch über zumindest ein Ende der Anpresswalze hinaus verfahrbar sein, um so das Putzelement selbst wechseln oder reinigen zu können. Das Putzen der Anpresswalze hat wiederum den Vorteil, dass sich keine Ablagerungen bzw. Verschmutzungen aufbauen, die zu einer Beschädigung der Folienbahn führen könnten.
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Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Anpresswalze in ihrer Außenoberfläche mit einer Beschichtung, insbesondere mit einer Gummibeschichtung, versehen ist. Die Beschichtung ist vorteilhafterweise aus einem kompressiblen Material, so dass die Folienbahn eine ausreichende Haftreibung erfährt.
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Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Anpresswalze mit einem Antrieb drehantreibbar ist. Mit anderen Worten ist ein Antrieb vorgesehen, mit welchem die Anpresswalze in Rotation versetzbar bzw. haltbar ist. Dieser Antrieb kann ein bekannter Elektromotor oder auch ein Luftmotor sein. Der Vorteil ist, dass die Anpresswalze bereits in Rotation versetzt werden kann, bevor sie auf eine bereits sich bewegende Folienbahn aufgesetzt wird. Dies vermindert einerseits den Verschleiß der Anpresswalze, auf der anderen Seite werden beim Aufsetzen der Anpresswalze Beschädigungen der Folienbahn vermieden.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Anpresswalze in einem Winkelbereich an die Walze anpressbar ist, welcher sich +/- 10 Grad um die Linie auf der Walze befindet, welche durch die gemeinsame Tangentialebene beider Walzen definiert ist. Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, die Halteanordnung relativ zu der Walze bewegbar zu lagern, wobei die Halteanordnung wenigstens in Umfangrichtung der wenigstens einen Walze bewegbar ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Anpresswalze in Transportrichtung der Folienbahn gesehen über die genannte Linie hinaus bewegbar ist. In diesem Fall verlässt oder berührt die Folienbahn die Walze nicht an der Ablöselinie bzw. den Auftrefflinien, sondern danach bzw. zuvor. Konkret bedeutet das, dass die Folienbahn im Falle der Haltewalze zunächst noch auf der Anpresswalze läuft und im Falle der Streckwalze zunächst auf der Anpresswalze läuft, bevor sie auf die Streckwalze auftrifft. In diesem Fall lässt sich der Reckspalt nochmals verkürzen, so dass der Neck-In weiter verringert wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Halteanordnungen für die Haltewalze und/oder für die Streckwalze vorgesehen sind, wobei beide Halteanordnungen über Verbindungselemente miteinander verbunden sind. Insgesamt können also zwei Halteanordnungen pro Walze vorgesehen sein, wobei die beiden Halteanordnungen an einem Verbindungselement befestigt sind. Die Dimensionen des Verbindungselements sind so ausgeführt, dass die Anpresswalze der ersten Halteanordnung die Folienbahn im Bereich ihrer Auftrefflinie an die Walze anpresst und dass die Anpresswalze der zweiten Halteanordnung die Folienbahn im Bereich der Ablöselinie an die Walze anpresst. Das Verbindungselement kann relativ zu der betreffenden Walze in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung mittels zumindest eines Stellmechanismus bewegbar sein, so dass mit der Bewegung des Verbindungselements auch die Anpresswalzen bewegbar sind. Zum Bewegen des Verbindungselements umfasst das Stellelement vorzugsweise zumindest eine luftbetriebene Kolbenzylindereinheit. Bevorzugt ist dabei, dass das Verbindungselement sich am Maschinengestell abstützt, an dem sich auch die betreffende Walze abstützt. Wenn zwei Halteanordnungen, die über ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, an verschiedenen Linien der betreffenden Walze anstellbar sind, so wird damit eine vergrößerte Anstellkraft erzielt, da auch das Verbindungselement, welches insbesondere biegesteif ist, zu einer Normalkraft in radialer Richtung der Walze beiträgt. Insgesamt wird damit bei gegebener Anstellkraft die Folienbahn nochmals stärker an die Walze angepresst, so dass der Neck-In weiter reduzierbar ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn sowohl der Haltewalze als auch der Streckwalze jeweils zwei Halteanordnungen und jeweils ein Verbindungselement zugeordnet sind.
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Die oben beschriebene Streckvorrichtung sowie die vorteilhaften Ausgestaltungen können innerhalb einer beliebigen Folienherstell- oder Folienbearbeitungsanlage vorgesehen sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Streckvorrichtung inline innerhalb einer Blasfolienanlage oder einer Flachfolienanlage vorgesehen sein. In einer Blasfolienanlage kann die Streckvorrichtung beispielsweise in Transportrichtung der Folienbahn zwischen einer Flachlegeeinrichtung und einer Reversiereinrichtung vorgesehen sein oder stromabwärts der Reversiereinrichtung, jedoch vor einer Wickeleinrichtung. In einer Blasfolienanlage kann die Folienbahn auch eine zweilagige Folienbahn sein, die aus einer Folienblase zusammengelegt wurde. Die beiden Lagen der Folienbahn können dann an beiden seitlichen Rändern oder nur an einem Seitenrand miteinander verbunden oder voneinander getrennt sein durch vorheriges, beidseitiges Aufschneiden.
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Die oben genannte Aufgabe wird zusätzlich gelöst Verfahren zum monoaxialen Strecken einer Folienbahn in deren Transportrichtung,
- • wobei die Folienbahn über eine erste Walze (Haltewalze) geführt wird, welche mit einer ersten Umfangsgeschwindigkeit rotiert,
- • wobei die Folienbahn über eine stromabwärts der ersten Walze angeordnete zweite Walze (Streckwalze) geführt wird, welche mit einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit rotiert,
- • wobei die zweite Umfangsgeschwindigkeit größer ist als die erste Umfangsgeschwindigkeit,
- • wobei mit zumindest einer Anpresswalze die Folienbahn gegen eine der Walzen gedrückt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass
wenigstens eine Halteanordnung vorgesehen ist, relativ zu welcher die Anpresswalze rotiert, wobei sich die Anpresswalze über eine sich über mehr als ein Viertel der axialen Länge erstreckende Stützstelle oder über mehrere über die axiale Länge der Anpresswalze und/oder dem Umfang der Anpresswalze verteilten Stützstellen an der Halteanordnung abstützt.
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Damit sind die gleichen Vorteile erzielbar, die bereits oben in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Streckvorrichtung beschrieben worden sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der unter Bezugnahme auf die Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen erläutert sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder beliebige Kombinationen erwähnter Merkmale erfindungswesentlich sein. Im Rahmen der gesamten Offenbarung gelten Merkmale und Einzelheiten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Streckvorrichtung und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Die einzelnen Figuren zeigen:
- 1 Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Streckvorrichtung
- 2 Darstellung weitere Details der erfindungsgemäßen Streckvorrichtung
- 3 Ansicht III-III aus der 2
- 4 Ansicht IV-IV aus der 3
- 5 Darstellung einer Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Streckvorrichtung.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Streckvorrichtung. Die Folienbahn 101 läuft in Transportrichtung T in die Streckvorrichtung 100 ein. Die Folienbahn läuft zunächst auf eine oder nacheinander auf mehrere Vorheizwalzen auf, von welchen nur eine Vorheizwalze 102 gezeigt ist. Eine Vorheizwalze hat die Aufgabe, die Folie auf eine vordefinierte Temperatur zu bringen. Dazu ist eine Vorheizwalze in der Regel temperiert, wobei oft ein temperiertes Fluid in die Vorheizwalze eingebracht wird.
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Nach dem Verlassen der Vorheizwalze(n) 102 gelangt die Folienbahn 101 auf eine erste Walze 110, welche generell auch als Haltewalze 110 bezeichnet werden kann. Diese Haltewalze kann mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden sein, beispielsweise einem eigenen Elektromotor, welcher die Walze 110 mit einer ersten Umfangsgeschwindigkeit rotierend antreibt. Zusätzlich oder alternativ kann eine Bremseinrichtung vorgesehen sein.
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Der ersten Walze 110 ist vorzugsweise eine erste Anpresswalze 111 zugeordnet, welche zusammen mit der ersten Walze 110 einen Einlaufspalt für die Folie zur Verfügung stellt. Vorzugsweise ist der Einlaufspalt oder der Laufweg der Folienbahn 101 derart eingerichtet, dass diese 101 in dem Einlaufspalt tangential zu den Walzen 110, 111 läuft. Der Walzenspalt dient bereits dazu, die Luft zwischen der Haltewalze 110 und der Folie zu minimieren.
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Der ersten Walze 110 ist darüber eine zweite Anpresswalze 112 zugeordnet, welche einen Auslaufspalt mit der Walze 110 bildet. Die zweite Anpresswalze 112 kann in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung der ersten Walze 110 verstellbar sein. Die zweite Anpresswalze 112 dient dazu, dass die Folie die ersten Walze 110 entlang einer Linie, die parallel zur axialen Richtung der ersten Walze 110 verläuft, verlässt.
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In Transportrichtung T der Folie 101 gesehen ist stromabwärts eine zweite Walze 120 angeordnet, welche als Streckwalze 120 bezeichnet werden kann. Die Streckwalze 120 ist mit einem nicht dargestellten, weiteren Antrieb verbunden, beispielsweise einem eigenen Elektromotor, welcher die Walze 120 mit einer zweiten Umfangsgeschwindigkeit rotierend antreibt. Die Rotationsrichtungen R1 der Walze 110 und R2 der Walze 120 sind gegensinnig. Dadurch wird erreicht, dass die Folienbahn jeweils einen möglichst großen Umschlingungswinkel um jede Walze 110, 120 hat. Die zweite Umfangsgeschwindigkeit ist dabei größer als die erste Umfangsgeschwindigkeit, wobei dann die Streckwalze 120 eine größere Umfangsgeschwindigkeit hat als die Haltewalze 110. Dies führt dazu, dass die Folie 101 zwischen dem Auslaufspalt der ersten Walze 110 und der Einlaufkante der zweiten Walze 120 im Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten in ihrer Transportrichtung gestreckt wird. Die Strecke zwischen dem Auslaufspalt und der Einlaufkante wird oft auch als Reckspalt bezeichnet.
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Möglich ist es, dass die erste Walze 110 und die zweite Walze 120 relativ zueinander bewegbar sind. Damit kann auf den Streckspalt Einfluss genommen werden. Eine Veränderung des Reckspalts kann die Eigenschaften der Folie beeinflussen. Bevorzugt ist dabei ein möglichst kleiner Reckspalt, das heißt eine möglichst kurze Strecke zwischen den Walzen 110 und 120, in der die Folienbahn frei geführt wird.
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Der zweiten Walze 120 ist vorzugsweise eine dritte Anpresswalze 121 zugeordnet, welche zusammen mit der zweiten Walze 120 einen zweiten Einlaufspalt für die Folie zur Verfügung stellt. Vorzugsweise ist der Einlaufspalt oder der Laufweg der Folie 101 derart eingerichtet, dass diese 101 in dem Einlaufspalt tangential zu den Walzen 120, 121 läuft. Der Walzenspalt dient bereits dazu, die Luft zwischen der Streckwalze 120 und der Folie zu minimieren, so dass die Reibung zwischen der Folienbahn und der Walze 120 minimiert wird.
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In dem Fall, dass der Streckspalt klein ist, würde die dritte Anlegewalze 121 mit der Walze 110 kollidieren, so dass in diesem Fall die dritte Anlegewalze abgeschwenkt werden müsste.
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Der zweiten Walze 120 ist darüber hinaus optional eine vierte Anpresswalze 122 zugeordnet, welche einen Auslaufspalt mit der Walze 120 bildet. Die vierte Anpresswalze 122 kann ebenfalls in Umfangsrichtung der zweiten Walze 120 verstellbar sein. Die vierte Anpresswalze 122 dient dazu, dass die Folie die zweite Walze 120 entlang einer Linie, die parallel zur axialen Richtung der Walze 120 verläuft, verlässt.
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Grundsätzlich kann in einer erfindungsgemäßen Streckvorrichtung auch auf eine oder mehrere Anlegewalzen verzichtet werden. Dennoch kann die Rede von einem Einlaufspalt oder Auslaufspalt sein. Darunter ist dann die Linie zu verstehen, entlang welcher sich die Folie an die Halte- oder Streckwalze anlegt bzw. an welcher sich die Folie von der Halte- oder Streckwalze löst.
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Es können noch weitere Walzen, insbesondere mit jeweils ein oder zwei Anpresswalzen, vorgesehen sein, wobei jeweils zwei unmittelbar nacheinander angeordnete Walzen derart angetrieben sind, dass die jeweils stromabwärts angeordnete Walze eine höhere Umfangsgeschwindigkeit aufweist als die vorhergehende Walze.
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Stromabwärts der Walzen 110, 120 ist eine Abkühlwalze 130 angeordnet, mit welcher die Folienbahn 101 wieder abkühlbar ist, so dass sich die durch das Strecken erfolgte neue Molekülorientierung innerhalb der Folienbahn verfestigt.
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Die 2 stellt weitere Details der erfindungsgemäßen Streckvorrichtung 100 dar. Neben der Haltewalze 110 und der Streckwalze 120 sind die zweite Anpresswalze 112 und die dritte Anpresswalze 121 gezeigt.
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Die zweite Anpresswalze 112 und/oder die dritte Anpresswalze 121 stützen sich vorzugsweise auf einem Träger 140, insbesondere einem Querträger, ab, der quer zur Transportrichtung der Folienbahn verläuft. Der Träger wiederum stützt sich direkt oder indirekt auf dem Maschinengestell ab, auf dem sich auch die Walze oder die Walzen abstützen. Der Träger selbst kann aus mehreren miteinander verbundenen Einzelstücken bestehen. Da die Walze oder die Walzen relativ zum Maschinengestell beweglich sein können, können zwischen Maschinenstell und Walzen Bewegungseinrichtungen wie etwa Schwenklager oder Schlitten-Schienen-Kombinationen vorgesehen sein. Auf diesen Bewegungseinrichtungen können sich auch die Träger abstützen, wobei die Träger und damit die Anpresswalzen relativ zu den Bewegungseinrichtungen separat bewegbar sein können, um die Anpresswalzen relativ zu der ersten und/oder der zweiten Walze bewegen zu können. Auf welche Art sich die Anpresswalzen auf den Trägern abstützen, wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel eingeschränkt ist.
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Die weitere, bevorzugte Ausgestaltung einer Halteanordnung 113 für eine Anpresswalze wird nun beispielhaft für die Anpresswalze 112 beschrieben, ist aber selbstverständlich für alle weiteren Anpresswalzen gültig. In den 3 und 4 sind weitere Ansichten der Halteanordnung gezeigt, auf die in der nachfolgenden Beschreibung ebenfalls Bezug genommen wird.
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Mit dem Träger 140 sind mehrere Halter 141 verbunden, die über die Längsrichtung des Trägers und damit über die axiale Richtung der Anpresswalze verteilt sind. Die axiale Richtung wird durch die Darstellung der Drehachse 142 der Anpresswalze dargestellt. Jeder Halter trägt eine Achse 143, wobei zwischen je zwei Haltern eine separate Achse vorgesehen sein kann oder sich eine Achse durch mehrere Halter erstrecken kann. Alternativ können statt Achsen Wellen vorgesehen sein, die dann in den Haltern drehbar gelagert sind, so dass die weiter folgende Beschreibung in Bezug auf die Achsen gleichfalls für Wellen gilt. Die Achse zwischen zwei Haltern wird im Folgenden auch als Achsenabschnitt bezeichnet.
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Es sind eine erste und zumindest eine zweite Achse oder eine erste und zumindest eine zweite Achsenreihe vorgesehen, die sich parallel zueinander und parallel zur axialen Richtung der Anpresswalze erstrecken. Jede Achse trägt eine oder mehrere Rollen 144, die drehbar auf der Achse gelagert sind. Im Fall von Wellen können diese Rollen 144 fest mit der Welle verbunden sein. Damit sind mit den Achsen auch die Rollen 144 in axialer Richtung der Anpresswalze über diese verteilt. Die Anpresswalze 112 rollt im Betrieb auf diesen Rollen ab, so dass diese Bestandteile der Stützeinrichtung sind, über die sich die Anpresswalze an der Halteanordnung abstützt. Es können pro Achse oder Achsenabschnitt jeweils eine Gruppe von Rollen vorgesehen sein. Vorteilhaft ist es, wenn Achsenabschnitte der ersten Achse oder Achsenreihe in axialer Richtung zu zumindest einem Achsenabschnitt der zweiten Achse oder Achsenreiche versetzt angeordnet sind, um punktuelle Verschmutzungen oder Abnutzungen, die sonst durch ein ungleichmäßiges Abrollen der Rollen auf der Anpresswalze in Erscheinung treten würden, zu vermeiden.
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Die beiden parallelen Achsen bzw. Achsenreihen bilden mit ihren Rollen gemeinsam eine Vertiefung aus, in der die Anpresswalze liegt, so dass eine wie auch immer geartete Bewegung als nur die beabsichtigte Rotationsbewegung vermieden wird. Die Anpresswalze 112 selbst kann in den stirnseitigen Haltern 141 bzw. in Ansatzstücken 150 dieser Halter drehbar über ein Drehlager gelagert sein. Das Drehlager kann in dem Halter bzw. dessen Ansatzstück verschiebbar angeordnet sein, um bei variierenden Anpresskräften eventuelle Radialkräfte auf das Drehlager zu reduzieren. Diese Verschiebbarkeit kann beispielsweise mittels Langlöchern in den Ansatzstücken 150 realisiert sein, in denen die Drehlager verschieblich angeordnet sind.
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Um die Anpresswalze stets im Kontakt mit den Rollen 144 halten zu können, können in axialer Richtung über die Länge der Anpresswalze mehrere Magneten 145 an dem Träger direkt oder indirekt angeordnet sein. Die Anpresswalze umfasst in diesem Ausführungsbeispiel in ihrem Körper zumindest ein magnetisierbares Element, bevorzugt einen sich in axialer Richtung erstreckenden Eisenkern, welches bzw. welcher von den Magneten, die vorzugsweise Permanentmagneten sind, über eine magnetische Kraft angezogen werden. Das magnetisierbare Element innerhalb der Anpresswalze ist nicht dargestellt.
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Insgesamt wird durch die im Zusammenhang mit den 2 bis 4 beschriebene Anordnung die Durchbiegung der Anpresswalze reduziert. Damit ist es möglich, einerseits die Anpresskraft der Anpresswalze an die Walze 110 und/oder 120 zu erhöhen und/oder den Reckspalt zu verkürzen. Beide Möglichkeiten führen zu einer Reduzierung des Neck-in-Effektes und damit zur kostengünstigeren Produktion einer vermarktbaren Folienbahn.
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Die 5 stellt nun eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Streckvorrichtung dar. Gezeigt sind zwei Halteanordnungen für zwei Anpresswalzen, bevorzugt gemäß der 2 bis 4, wobei eine Anpresswalze der Auftrefflinie der Folienbahn auf der Walze zugeordnet ist und die zweite Anpresswalze der Ablöselinie zugeordnet ist. Beide Halteanordnungen sind über ein Verbindungselement 160 miteinander verbunden. Das Verbindungselement bietet den Vorteil, dass mit einer gemeinsamen Verstelleinrichtung 161 beide Halteanordnungen mitsamt der Anpresswalzen relativ zur Walze 112 bewegt werden können. Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise eine druckluftbetriebene Kolbenzylindereinheit umfassen, mit welcher sich das Verbindungselement in radialer Richtung der Walze 112 (dargestellt durch den Doppelpfeil 162) verstellen lässt. Für eine Verstellung in Umfangsrichtung der Walze 112 kann das Verbindungselement 160 verschieblich an der Verstelleinrichtung 161 angeordnet sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Verstelleinrichtung schwenkbar am Maschinengestell oder an einer die Walze 112 tragende Konsole angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Streckvorrichtung
- 101
- Folienbahn
- 102
- Vorheizwalze
- 110
- Erste Walze; Haltewalze
- 111
- Erste Anpresswalze
- 112
- Zweite Anpresswalze
- 113
- Halteanordnung
- 120
- Zweite Walze; Streckwalze
- 121
- Dritte Anpresswalze
- 122
- Vierte Anpresswalze
- 130
- Abkühlwalze
- 140
- Träger
- 141
- Halter
- 142
- Drehachse
- 143
- Achse
- 144
- Rollen
- 145
- Magnet
- 150
- Ansatzstücke
- 160
- Verbindungselement
- 161
- Verstelleinrichtung
- 162
- Doppelpfeil zur Darstellung der radialen Richtung
- T
- Transportrichtung
- R1
- Rotationsrichtung der Walze 110
- R2
- Rotationsrichtung der Walze 120
