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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schlauchtolien Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schlauchfolien aus einen eitrudierten,
geschmolzenen thermoplastischen Material, bei welchem eine durch eine DUse gebildete
Schlauchfolie durch eine Zone geführt wird, deren Druck zunchst geringer ist als
der Druck im Inneren des Schlauchs, wobei die Schlauchfolie beim Durchtritt durch
die Zone ausgedehnt und gleichzeitig mit Hilfe eines durch die Zone geleiteten wirksamen
Wärmeaustauschmediums zur Erstarrung gebracht wird, Bei der Herstellung geblasener
Schlauchfolien der vorliegenden Art ist es Ublich, ein geschmolzenes thermoplastisches
Material
durch eine Ringdüse auszustossen, wobei das ausgestossene
Material von den Düsenrändern durch miteinander einen Spalt bildende Walzen abgezogen
wird, welche in einiger Entfernung über der Düse angeordent sind. Der gebildete
Schluach wird ann durch Einführung von Druckluft aufgeblasen, wobei sich der Schlauch
in Form einer "Blase" ausdehnt, deren Durchmesser sowie Wandstärke den gewünschten
Wert besitzt. Entsprechend den bekannten Verfahren wird der ausgedehnte Schlauch
durch Ine ringförmige Kühlzone geleitet, wobei ein gasförmiges Wärmeaustauschmedium,
wie Luft, direkt auZ die Aussenfläche des Schlauches auftreffen gelassen wird.
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Aus der Natur und den mechanischen Eigenschaften das bekannten Verfahrens
sowie der bekannten Vorrichtung resutiert ein ausgestossener Schlauch, der bein
Abstehen von der Düse auf einer gewissen Strecke nach der Düse in einem im wesentlichen
geschmolzenen Zustand verbleibt Er neigt in diesem Zustand zu Verzerrungen unter
dem Druck der einige leiteten Aufblasluft, einem Reissen bei hohen Drehzahlen der
Andrickwalzen und zu niedrif;en Wärmeübertragungswerten bei solchen höheren Geschwindigkeiten
Die letztgenannte Bedingung ergibt sich daraus, dass der plastishe Film in der Form,
in der er ausgestossen wird, bet kleinerem Durchmesser und kleinerer Oberfläche
sitzt, dicker als nach der Ausdhenung auf seine end gültige Form und Abmessung ist.
Tatsächlich kann beim Verstärken des Auspressens und Steigern des Aus riassas des
Abziehens unter Ausgleich durch verstärkte Kühlung die gesteigerte Geschwindigkeit
der Ströme des gasfärmigen Küh@@@dims, welches auf das nicht or antierte, geschmolzene
Schlauchmaterial
auftrifft, ein Flattern, Verzerren und unter Umständen ein Platzen der Folie bewirken.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren (deutsche Patentschrift 1 016
009) erfolgt zwar die Kühlung nicht unmittelbar durch auf die Schlauchoberfläche
auftreffende XUhlströme, aber dort steht die Schlauchoberfläche in direkter Berührung
mit der Innenwand einer Kammer, in welcher ein Unterdruck aufrechteftalten wird,
so dass auf die Schlauchrolie mechanische Reibungskräfte ausgeübt werdenO Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Schlauchfolien bei
hohen Ausstosswerten zu schaffen, ohne dass sich aus der Anwendung der eine hohe
Geschwindigkeit aufweisenden Ströme gasförmigen WErmeaustauschmediums an den Oberflächenbereichen
der ausgestossenen Folien wesentliche Beschränkungen ergeben und ohne dass die Schlauchfolie
bei ihrem Durchgang durch die Kühl- und Erstarrungszone in unmittelbare mechanische
Berührung mit den Wandteilen dieser Zonen gelangte Dies wird erfindungsgemäss dadurch
erreicht, dass das Wärmeaustauschmedium die Zone in Bewegungsrichtung der Schlauchfolie
durchströmt und die Zone die Form einer Venturidüse aufweist-.
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Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die Ausbildung und Kühlung
des Schlauchs, ohne dass ein direkter Reibungskontakt des Schlauchs an der zylindrischen
Innenwand der Erstarrungs-und Kühlzone erfolgt, wobei dennoch die Einwirkung der
Unterdruckzone und des Kühlmediums auf das Aussere der Schlauchfolie in völlig gleichmässiger
Weise erfolgt, 80 dass an der Schlauchoberfläche keine Verzerrungen entstehen. Durch
das Fehlen einer direkten BerUhrung zwischen dem Schlauch und der Wandung der Kühl-
und Unterdruekzone lassen sich hohe Durch. laufgeschwindigkeiten des Schlauchs erzielen,
ohne dass die Gefahr einer Beeinträchtigung und Beschädigung der Schlauchoberfläche
besteht.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Zone geringeren Drucks durch eine Venturidüse gebildet ist, die mit einer ringförmigen
Füllkammer in Verbindung steht, mit Einrichtungen zum Durchleiten eines gastörmigen
Wärmeaustauschmediums unter hoher Geschwindigkeit durch die Venturidüse mittels
einer Füllkammer, mit Einrichtungen, um die Füllkammer und Venturidüse im engen
Abstand und im wesentlichen konzentrisch zur Austrittsöffnung der DUse ZU halten.
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Der Erfindung wird anschliessend an Hand eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: PigX ï teils im Schnitt
und in schamatischer Darstellung ein
Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
nach der Brfindung in der Anwendung auf eine übliche, mit einem Dorn versehene DU-senanordnung
zum Ausstossen geblasener Schlauchfolien.
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Fig. 2 die Vorrichtung von Fig. 1 in Draufsicht als Schnitt längs
der Linie II-II von Fig. 1.
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Fig. 3 teils im Schnitt sowie in schematischer Darstellung eine abgewandelte
Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung in der Anwendung auf die mit;
einem Dorn versehene Düsenanordnung und Fig. 4 eine gegenüber der Vorrichtung von
Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in der Anwendung auf eine ringförmige
oder mit Einstellmutter (do-nut) versehene Düsenanordnung zum Ausstoss geblasener
Schlauchfolien.
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In FigB 1 und 2 bezeichnet 11 eine mit einem Dorn versehene Düsenanordnung,
welche in üblicher Weise zur Zusammenwirkung mit einer (nicht gezeigten) Presse
ausgelegt ist. Unmittelbar über der Formdüse ist in dichtem Abstand von der DüsenmUndung
eine ringförmige Füllkammer angeordnet, welche zwei ringrörmige Wandabschnitte 12
und 13 umfasst, welche durch einen zylindrischen Seitenwandabschnitt 14 im Abstand
voneinander gehalten und verbunden werden. Wie besonders aud Fig. 2 hervorgeht,
ist der zylindrische Seitenwandabschnitt 14 mit zumindest zwei Einlasszuleitungen
(15 und 16) zur tangentialen Einführung komprimierter Ströme eines gasförmigen Mediums,
wie Luft, aus einer (nicht gezeigten Quelle versehen.
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Der ringförmige Wandabschnitt 13 ist durch ein zylindrisches Zeitglied
17 gekennzeichnet, welches auf der Innenfläche des ringförmigen Wandabschnittes
13 zwischen dessen inneren und äusseren Kanten festgehalten ist. Ein ähnliches Leitglied
18 ist an deren inneren Umfangs kante des anderen ringförmigen Wandabschnittes t2
festgelegt. Diese Leitorgane erfüllen die üblichen Punktionen, den Luftatrom durch
die Füllkammer zu glätten und verteilen. Ein zylindrisches Abstandselement 19, welches
an der inneren Umfangskante des ringförmigen Wandabschnittes 13, befestigt ist und
sich von diesem nach aussen arstreckt, umschliesst den Raum zwischen dem Wandabschnitt
13 und der Düse 11.
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Bezugsziffer 20 bezeichnet ein Venturidüsenelement mit einem sich
nach aussen erweiternden Ende 20a. Das entgegengesetzte Ende des Elementes ist hier
verlängert und ebenfalls erweitert, aber das Element kann auch eine geringere Länge
und ohne diese Erweiterung des entgegengesetzten Endes erhalten.
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Das Düsenelement wird durch eine ringfuörmige Platte 21 ge halten,
welche an ihren inneren Umfang einen nach oben ragenden Kantenabschnitt 21a besitzt,
der an den Düsenelement befestigt ist. Diese Platte hat@ einen Gasamtdurchmesser,
welcher grösser als die zentrale Öffnung des ringförigen Wandabschnitts t2 ist,
und sitzt auf diesen Wandabschnitt, wobei das erweiterte Entte des Venturidüsenelements
innerhalb der
Füllkammer in Abstand von der Innenfläche des Wandabschnittes
13 und unterhalb des äusseren Endes der Leitorgane 17 und 18 angeordnet iat. Die
Lage der Platte und dunit des Düsenelementes ist gegenüber der inneren Unfangskante
des Wandabschnittes 12 mittels durch Befestigungsblöcke 23 hindurchgeführter Zentrierschrauben
22 Justierbar, welche gegen den Kantenabschnitt 21a der Platte 21 wirken.
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Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird geschmolzenes Pollenmaterial
aus der Düse 11 in eine Zone ausgestossen, deren Druck unterhalb des Atmosphärendrucks
liegt, wo Vorsorge getroffen ist, un in Inneren des Folienschlauchs einen Druck
nicht unter den Atmosphärendruck zu 4erhalten. Die Erzielung dieses Druckes im Inneren
des gebildeten Schlauches erfolgt in üblicher Weise. Beispielswwise kann zu Anfang
durch eine Leitung (wie 11a), die sich konzentrisch durch den Düsendorn erstreckt,
oder durch die Folienwandung Luft oder ein anderes gasförmiges Medium eingefUt werden.
In Jeden Fall wird der in den Folienschluach erzeugte Druck zwischen den den ausgedehnten
Schlauch abziejienden Walzen und der Stirnfläche der Düse gehalten.
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In dem den geformten Schlauch umgebenden Bereich wird der Druck unter
denjenigen der umgebenden Atmosphäre vermindert, inden ein gasförmiges Medium, wie
Luft, durch die Füllkammer führt, das nit hoher Geschwindigkeit das Venturidüsenelement
20 durohströmt. Die Venturiwirkung der die Venturidttse ritt
hohen
Geschwindigkeit durchströmenden Luft schafft einen Bereich verminderten Druckes,
welcher sich von dem erweiterten Ende 20a nach aussen erstreckt. Wenn die ausgestossene
Folie durch die (nicht gezeigten) Andruckrollen aggezogen wird, bewirkt die Druokdifferenz
von dem Inneren der Polie zum Inneren der Düse eine Ausdehnung des Folienschlauches.
Bei einer typischen Arbeitsweise gemäss der Erfindung kann diese Druckdifferenz
zu Anfang in Bereich von etwa 0,24 bis 2" Pounds je Quadratzoll liegen, Mit der
Ausdehnung des Schlauchs vermindet sich jedoch der Bereich des Ringraumes zwischen
der Aussenfläche des Schlauchs und der Innenfläche der Venturidüse. Bei einem bestimmbaren
Punkt dieser Verminderung werden die Drucke in dem Ringraum und in den Schlauch
im wesentlichen gleich. In dieser Stufe erreicht der Schlauch eine verhältnismässig
beständige Querschnittsabmessung. Durch Regelung der Durchflussmenge sowie. der
Geschwindigkeit des aus der Füllkammer austretenden gasförmigen Mediuns kann der
Durchmesser des Schlauches innerhalb Jeder angemessenen, gewUnsohten Toleranzgrenzen
eingestellt werden, wobei dieser Durchmesser jedoch stets geringer als der Innendurehmeßser
des verwendeten Venturidüsenelements ist. Die Foliendioke des Schlauches ist eine
susamenhängende Punktion des Ausmasses der Ausdehnung, welche durch die Strömung
des Kühlnediuns hervorgerufen wird, der
Ringbreite der Düse und
des Ausammes des Auastosses durch die formdüse. In Fig. 1 und 2 ist der ausgedehnte
Folien schlauch mSt der Bezugsziffer 24 bezeichnet.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden den sioh bietenden Möglichkeiten
entsprechend und normalerweise Abzugsgeschwindigkeiten der Folie in Bereich von
etwa 15 bis 305 m/Min. und noch höher angewandt, Bei Verfahren und Vorrichtungen
des Standes der Technik dagegen kann eine zufriedenstellende Erbeugung von Schlauchfolie
bei Auspress-Abzugsgeschwindigkeiten von über 122 m/Min. als Ausnahmefall betrachtet
werden.
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Eine spezielle Vergleichagrundlage gibt in diesen Zusammenhang die
folgende Tabelle von Ergebnissen, welche unter idealen Bedingungen bei herkömmlichen
Systemen und Verfahren einerseits (Versuche 5 und 4) und unter Anwendung des Verfahrens
und der Vorrichtung andererseits (Versuche 11 und 12) erhalten wurden.
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Versuch 3 Versuch 12 1. Wandstärke, mm 0,0259 0,0257 2. Breite des
Schlaches 23,9 23,9 im flachgelegten Zustand, cm 30 Lineare Geschwindigkeit, m/Min.
38,7 63,1 4. Äusstoss, kg/Std. 26,2 42,6
Versuch 4 Versuch 11 1.
Wandstärke, mm 0,0267 0,0267 2. Breite des Schlauches im flach- 24,1 24,1 gelegten
Zustand, cm 3, Lineare Geschwindkgkeit, m/Min. 40,5 56,7 4. Ausstoss, kg/Std. 27,0
4a, 4 Bei der Anordnung gemäss Fig. 3 wird die Füllkammer von einem Hohlringaufbau
gebildet, dessen ringförmige Wandabschnitte 32 und 33 von der zylindrischen Seitenwandung
34 im Abstand gehalten und in ihren ausseren Umfangskanten verbunden werden.
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An der inneren Umfangskante des Ringwandabschnittes 32 ist ein zylindrischer
Ring 35 befestigt, der sich gegen den Wandabschnitt 33 hin erstreckt und in Abstand
von diesen endet, so dass ein durchgehender Spalt zwischen diesen Teilen entsteht0
In den Ring 35 ist ein mit Gewinde versehener, justierbareer Bundring 36 eingeschraubt,
welcher eine erste, ingförmige Mündungsplatte 37 trägt. Eine zweite ringförmige
Mündungsplatte 36 wird an ihrem Aussenumfang vom Wandabschnitt 33 entlang dessen
innerer Umfangskante gehalten Die innere Umfangskante der Platte 38 weist einen
Lippen- oder Kantonabschnitt 38a auf, der bezüglich der Ebene der Platte in einen
Winkel angeordnet ist, welcher unter Bildung einer kreisförmigen Austrittsöffnung
39 ein Zusammenwirken zwischen der inneren Unfangekante der ersten Platte 37 und
der Innenfläche der Kante 38a ermöglicht. Vorzugsweise ist die Kante
38a
zu der Ebene der Innenfläche der Platte 38 in einem Winkel zwischen etwa 30 und
600 angeordnet. Die Querschnittsfltiche dieser Austrittsöffnung ist durch Einstellung
des Rings 36 veränderbar.
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Der von den Yandabschnitten 32, 33, 34 und den Ring 35 umschlossene
Ruum der Füllkammer enthält Strömungswegunterteilungen, wie die ringförmigen Leitorgane
40 und 41. Die Leitorgane sind an den Wandabschnitten 32 bzw. 33 befestigt. von
bei das Leitorgan 40 sich zum Wandabschnitt 33 und das Leitorgan 41 sich zum Wandabschnitt
32 hin erstreckt und beide im Abstand von Jenen endene Der Füllkammer wird über
eine oder mehrere Einlassleitungen (wie bei 42) ein gasförmiges Wärmeaustauschmedium
zugeführt. Die Füllkauner ist in dichtem Abstand an Auslass einer Düse 43 angeordnet,
obei Jeglicher Zwischenraum zwischen der Düsenfläche und der Füllkammer geschlossen
ist, z. B. durch einen Ring 44, der au dem inneren Unfang der Mündungsplatten 37
und 38 sowie der Fläche der Düse 43 konzentrisch liegt¢ Bei der Vorrichtung nach
Fig. 3 liegt die Primär zone des verminderten Drucks innerhalb eines stutzenartigen,
allgemein konischen Venturidüsenelements 51, das am Fuss an der Aussenfläche der
Mündungsplatte 37 befestigt und im wesentlichen koaxial zu der Düse und der Austrittsöffnung
der Füllkaramer angeordnet ist Der Auslass 51a des Venturielementes 51 besitzt
einen
grösseren Durchmesser als die Austrittsöffnung 39 der Füllkammer; wie bereits in
Zusammenhang mit dem Venturi element 20 von Figur 1 erwähnt, begrenzt diese Abmessung
die Abmessung des hindurchgezogenen Folienschlauches 54 im ausgedehnten Zustand.
Vorzugsweise iot der Venturiauslass 5@a so geformt, dass der durchlaufenden Polie
eine krummlinige Innenfltiehe zugewandt ist, welche sich radial nach aussen erweitert
Obgleich die Luft hoher Geschwindkgkeit, welche von der Aus trittsöffnung 39 durch
das Venturielement 51 austritt, in dtr Bereich zwischen der Düsenfläche und em Teil
38a eine Zone von etwas verrjindertem Druck bildet, wird die Primärzone von verriinderten
Druck innerhalb des Venturielements 51 erzeugr. Die ausgestossene schlauchförmige
Folie 54 dehnt sich snit in dieser Primärzone auf die gewünschte Abmessung aus Bei
dem Aufbau gemäss Fig. 4 bezeichnet 71 eine typische Form eines Ring- oder "Do-nut"-Düsenkörpers
zum Ausstossen thermoplastischen Materials Das Mundstück 72 dient zur Verbindung
mit einem üblichen (nicht gezeigten) AusstosakopfO Ein ringförmiger Einschnitt 73
in dem Körper 71 ergibt in Zusammenwirkung mit den Dttsenriindern 74 und 75 zum
Ausstoss geschnolzenen thermoplastischen Materials in Form einer
Schlauchfolie
(mit 76 bezeichnet) Der Düsenkörper weist ierner einen Mitteldurchlass 77 auf, welcher
konsentrisch zu der ringförmigen Düsenmündung 78 liegt0 Erfindungsgemäss trägt der
Düsenkörper eine Füllkammer, z. Bo mittels eines sich erveiternden, muldenartigen
Ringelementes 81. Wie bereits bei den im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 3 beschriebenen
Aufbauten umfasst die Füllkammer ringförmige Vlandabschnitte 82 und 83, die von
einen zylindrischen Wandabsohnitt 84 im Abstand gehalten und verbunden erden, sowie
innen Leitorgane 85 und 86, welche an den entsprechenden Wandabschnitten 83 und
82 befestigt sind, Durch die Leitung 87 wird ein gasförmiges Wärmeaustauschmedium,
wie Luft, in die Füllkammer eingefüllt. Bei der Ausführungsform nach der Zeichnung
mündet diese Öffnung im Wandabschnitt 82, aber das gasförmige Medium kann auch durch
den Wasndabschnitt 83 oder durch die Seitenwandung 84 (in wesentlichen wie in Fig.
1) eingeführt werden.
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Bei dem in Fig. 4 dargestellten Aufbau ist die innere Umfangkante
des Wandabschnittes 83 in einem Winkel unter Bildung einer Kante 89 erweitert, die
sich in Richtung des Abzuges der Polie von der Düse erstreckt, Der Wandabschnitt
82 etellt die Fortsetzung eines nach aussen ertreiterten Endes des mit ihn aud einen
Stück bestehenden Venturidisenelementes 92 dar, das im wesentlichen zu dem Wandabsebel
tt; 83 parallel
in Verbindung mit der Kante 89 eine ringförmige
Austritts öffnung 93, wodurch ein Ringstrom des gasförmigen Wärmeaustauschnediums
zum anderen Ende des Venturielementes hin zwischen dessen innerer Fläche und der
Aussenfläche einer durch das Element gezogenen Schlauchfolie gerichtet wird.
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Die oben erläuterten verschiedenen Vorrichtungsformen besitzen das
gerleinsame Merkmal einer Venturidüse und eines Mittels zum Austragen eines zeine
hohe Geschwindigkeit aufweisenden Stromes eines Wärmeaustauschmediums am Umfang
einer Schlauchfolie, vielehe in der Austragerichtung dieses Mediuns durch die Düse
gezogen wird. Hierdurch wird anfänglich eine Zone von vermindertem Druck zwischen
der Innenfläche der Venturidüse und der Ausaenflache der hindurchgezogenen Schlauchfolie
erzeugt, wobei ein Druckunterschied zwischen der Innen-und aussenfläche eine radiale
Ausdehnung der Schlauchfolie bewirkt, bis dieser Differenzdruck im wesentlichen
auf ein Gleichgewicht verraindert ist. Zum Ergebnis einer derartigen usdehnung der
Schlauchfolie in dichter Nähe der Düsenaustrittsöffnung wird eine grössere Oberfläche
von kleinerem Querschnitt dem Wärmeaurstauschmedium ausgesetzt und dadurch das Ausmass
des Wärmeaustausches und damit das Erstarren (setting) und Stabilisieren der Folie
verstärkt.