-
Temperiervorrichtung für extrudierte thermoplastische Folien Die
Erfindung bezieht siob eine Temperiervorrichtung für extrudierte thermoplastische
Pollen, die aus einer Mehrzahl von in der Bewegungsbahn der von der Düse kommenden
Folie in dichter Polge abwechselnd su beiden Seiten der Folie angeordnete Temperierwalzen
enthält.
-
Die Herstellung von Platten und Pollen aus thermoplastischen Kunststoffen
srfolgt zumeist mit Extruder und Breitschlitzdüse und nachgeschaltetem Temperier-
und Glättkalander. Dieser Temperier- und Glättkalander hat je nach Leistung des
Eextruders der vorgeschaltet ist, drei oder mehr Walzen. Jede Weise normalerweise
um 180 Grad von der Folie umschlungen. Die in dieser
bekannten Weise
bergestellte Folie wird hinter dem Temperier- und Glättkelander aufgewickelt und
als Halbzeng zur Weiterverarbeitung beispislsweise im Thernoverformungsverfahen
benutzt.
-
Die Temperierleistung der bekannten Temperier- und Glättkalander muss
also der grössten Extruderleistung angepasst sein. Wird der Extruder micht mit seiner
maxim@@ en Leistung betrieben, so verlässt die Folie den Temperier- und Glättkalander
eben erheblich kälter und weit unter der thermischen Elastizitätsgrenze. DemgegenAber
liegt der Erfindung die Aufgabe sugrunde, eine Temperiervorrichtung fur extrudierte
thermoplastische Folien zu schaffen, die niobt allein auf die maximale Leistung
des Extruders sondern auf die jeweilige augenblickliche Leistung, mit der der Ertruder
betrieben wird, angepasst werden kann. Durch die Brfindung soll ermöglicht werden,
die Folie mit einer vorher festgelegten bsw. mit einer gewilnschten Temperatur aus
der Temperiervorrichtung zu nehmen. Insbesondere soll auf diese Weise die Maglichkeit
geschaffen werden, die aus dem Extruder und der nacbgeschalteten Temperiervorrichtung
kommende Folie unmittelber in einen weiteren Bearbeitungegang beispielsweise in
einen Thermoserformuagegang einzufübren. Hierzu solk die Brfinaung ininbesondere
die Möglichkeit sebaffen, die Folie noch in plastischem Zustand aus der Temperiervorrichtung
zu nehmen und ohne ernte Aufheizen in einen Thermoverformungsvorgang einzuführen.
-
Die gestellte Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass
zumindest eine Anzahl der Temperierwalzen im wasentllchen quer zur Bewegungsbabn
der Folie in ibrer Eingriffstiefe in die Bewegungsbahn der Folie einstellbar ist.
-
Durch die Erfindung kann. der Umschlingungsgrad der Polie um die einselnen
Temperierwalzen den jeweiligen Kühlungserfordernissen entsprechend einstellt werden,
so dass bei Betrieb des Extruders mit naxisaler Leistuq und zu starker Abktlblung
der Folie ein sehr grosser Umschlingungsgrad der Temperierwalzen und damit eine
schr grosse Berührungsfläche zwischen den Temperierwalzen und der su temperierenden
Folie eingerichtet werden kann. Für Betrieb des Extruders mit geringer Leistung
und Abnahme der Folie in verhältnismässig beissem Zustand kann der Umschlingungsgrad
der Temperierwalzen verhältnismässig klein eingestellt werden, so daß nur eine verhältnismässig
kleine Berührungsfläche der Folie und mit den Temperierwalzen wirksam wird. Zwischen
diesen beiden Extremfällen kann die Temperiervorrichtung nach der Erfindung Je nach
Bedarf und Wahl auf einen entsprechenden dazwischen liegenden Umschlingungsgrad
der Temperierwalzen eingestellt werden.
-
Durch die Erfindung kann auch die KUhlungserfordernis der Dicke der
berzustellenden Folie angepasst werden. PUr eine dickere Folie beispielsweise von
2 bis 3 mm Stärke, von der eine verhältnismässig grosse Wärmemenge abgeleitet werden
muss, kann der Umschlingungsgrad der Temperierwalzen verbältnismässig gross und
ftlr dilune Folien beispielsweise von 0,5 mm Stärke, von der eine wesentlich geringers
Wärmemenge abzufübren ist, kann der Umschlingungsgrad um die Küblwalzen wesentlich/@einer
eingestellt werden.
-
Da die Variation des Umachlingungagrades der Temperierwalzen durch
die zu temperierende Folie vollkommen ausreicht, um die Variationsbreite
der
Temperiererfordernisse hinsichtlich Ertruderleistung, gewUnochter Ausgangstemperatur
und Folienstärke zu Uberdecken, bietet sich dur-ob die Erfindung der weitere wesentliche
Vorteil, dass die Temperierwalzen mit optimaler Arbeitstemperatur betrieben werden
können. Es ist insbesondere nicht mehr notwendig, die Temperierwalzen zur Erreichung
einer hohen Temperierwirkung besonders kalt zu betreiben. Die starke Temperierung
von Xemperierwalzen verursacht nämlich bisher zuweilen eine nachteilige Beeinnuasung
der Folienqualifl , insbesondere eine gewisse Sprödigkeit.
-
Dies ist offenbar darauf zurückzufübren, dass z.B. durch stark geküblte
Kühlwalzen die Folie an ihren Oberflächen abgeschreckt wird und ein erhebliches
Temperaturgefälle innerhalb der Poliendicke auftritt. Es ist aber anzustreben, dass
ein solches starkes Temperaturgefälle innerhalb der Folie zu vermeiden, um dem thermoplastischen
Material nicht unnötige thermische Spannungen zu geben.
-
Durch die Erfindung können zumindest die vorderen Temperierwalzen
der Temperiervorrichtung auf Temperaturen gehalten werden, bei denen ein nachteiliges
Abschrscken der Folienoberflächen mit Sicherheit vermieden wird.
-
Für die Anordnung der Temperierwalzen bestehen verschiedene Mdglichkeiten.
Beispielaweise können die Temperierwalzen zwischen einer die Bewegungsbahn der Folie
hahesu freigebenden Viersckan-Ordnung und einer im wesentlichen quer zur Bewegungsbahn
der Yolie liegenden Reihenanordnung verstellbar sein. Eine andere Mbglichkeit für
die Temperierwalzenanordnung bestaht beispielsweise darin, dass die Temperierwalzen
zwischen einer einen ii wesentlichen geradlinigen Durchlauf illr die Folie bildenden
W-Anordnung und
einer dazu umgekehrten , einen W-örmigen Durchlauf
fUr die Folie bildenden W-Anordnung verstellbar sind.
-
Im Rahmen der Erfindung kann die Temperiervorrichtung auch zugleich
als Kalander arbeiten. Hierdurch können beispielsweise mindestens zwei Temperierwalzen
zugleich als Kalanderwalzen einander zugeordnet sein. Beispielsweise können die
beiden mittleren Temperierwalzen einer Viereck-Reihenanordnung nur als Kalanderwalzen
gegeneinander verstellbar und die beiden äusseren Temperierwalzen zwisc@hen Viereckanordnung
und Reihenanordnung xu den beiden mittleren Temperierwalzen verstellbar sein. Will
man nicht unmittelbar Temperierwalzen als Kalanderwalzen beranziehen, so besteht
im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, zwiscehen der Spritsdilse und der
veretllbaren Temperierwalzenan@rdnung einen Vorkalander in der Bewegungsbahn der
Folie anzuordnen oder auch zwischen der verstellbaren !Pemperierwalsenanordaung
und der die Folie aufnehmenden Einrichtung einen Nachkalander anzuordnen.
-
Besonders vorteilh@ft ist es im Rahmen der Erfindung, wenn die Temperierwalzen
einzeln oder gruppenweise an getrennte, vorzugsweise mit Flüs@igkeitsumlauf arbeitende
Temperiereinrichtung angeschlossen sind. Mann kann auf diese Weise beispielsweise
die Walsen in der Reihenfolge der Berührung mit der Folie auf jeweils immer kiltere
Temperaturen einstellen und so ein schonendes und trotzdem besonders wirksames iporleren
der Folie zu erreichen.
-
Es intim Rahmen der Erfindung nach wie vor auch möglich, die.Walsentomperatur
durch entsprechende Ein@tellung an den Temperiereinrichtungen
zu
variieren.
-
Die Erfindung hat besondere Bed@utung im Zusammenhang mit der dir@kten
Beschickung einer Thermoverformungsvorrichtung von mit aus einer Spritzdüse kommender
thermoplastischer Folie. Bei diesem Direktverformen kommt es darauf an, dass die
zu verformende Folie die für den Thermoverformungsvorgang notwendige Wärmeange noch
aus dem Extrudiervorgung mitbringt, also kein besonderen Aufheizen der Polig vor
dem Verformungsvorgang mohr notwendig ist. Beispielsweise liegt bei schlagfestem
Polystyrol die Materialtemperatur beim Verlassen der Extruderdüse bei stwa 220°C
und die optimale Verformungstemperatur zwischen etwa 110°C und 140°C. Die erforderlichen
Temperierbedingungen las-@en sich mit der Vorrichtung gemäss der Erfindung ohne
weiteres erzielen, wann die zwischen der Spritzdüse und der Thermoverformungsvor@d
ohtung angsordnete Temperierwalzenanordnung zum modifisierten Temperieren der thermoplastischen
Folie von der Spritztemperatur auf die Verformungstemperatur ausgebildet und ein@tellber
ist. Da es aber im Rahmen der Erfindung wesentlich derauf ankommt, die zu temperierende
Folie mit gleichmässiger Transportgeschwindigkeit durch die Kühlwalzenanordnung
zu führen, muss eine Anpassung der Transportgesohwindigkeit insbesondere dann hinter
der Temperierwalzenanordnung stattfinden, wann die Thermoverformungsvorriohtung
für schrittweise Be@chickung mit der Folie ausgebildet ist. In solchem 1.11 kann
gemäss der Erfindung die Temperierwalzenanordnung zum Transport der thermoplastischen
Folie in gleich bleibender, gewählter Geschwindigkeit
durch die
Temperiervorrichtung angetrisben sen, und es kann zwischen der Temperierwalzenanordnung
und der Thermoverformungsvorrichtung eine Tänzerwalze als Einrichtung zum Anpassen
des schrittweisen Folientransportes durch die Thermoverformungsvorrichtung an den
kontinuierlichen Folientransport durch die Temperiervorrichtung vorgesehen sein.
-
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Pig. 1 das Schema einer Temperiervorrichtung
gemäss der Erfindung mit Viersck-Reihenanordnung der Temperierwalzen und Fig. 2
das Schem@ einer Temperiervorrichtung gemäss der Erfindung mit W-WeAnordnung der
Temperierwalzen.
-
Im Beispiel der Pig. 1 läuft die am Extruder 1 hergestellt.
-
Folie 2 direkt in die Temperiervorrichtung Be der Erfindung, und zwar
an die Unterseite einer ersten Verstellwalze 3.
-
Diese Verstellwa@ze 3 ist im Sinne des Pfeiles 4 im wesentlichen quer
zur Wenderrichtung der Folie 2 und innerhalb einer Führung 5 im wesentlichen in
Form eines Kreisbogene Ton etwa 900 um den Nittelpunkt der nachfolgenden, fest angeordneten
Temperierwalze 6 verstellbar. Die nachfolgende, ortsfest gelagerte Temperierwalze
6 greift auf die gegenüberliegende Seite der Folie 2 als die Verstellwalze 3. Auf
dies. im wesentlichen ortsfest gelagerte Temperierwalze 6 folgt eine zweite, im
wesentlichen
ortsfest gelagerte Temperierwalze 7, wobei die i.
-
den ortsfest gelagerten Temperierwalzen 6 und 7 in Art eines Temperier-
und Glättkalanders ausgebildet und gegeneinander verstellbar sein können. Auf die
zweite im wesentlichen ortsfest gelagerte Temperierwalze 7 folgt eine zweite Verstellwalze
8, die im Sinne des Pfeiles 9 im wesentlichen quer zur Wanderrichtung der Folie
2 verstellbar ist. Auch diese zweite Verstellwalze 8 ist im dargestellten Beispiel
in einer PtUirung 10 im wasentlichen in einem Kreisbogen von stwa 90° um den Mittelpunkt
der zweiten ortsfest gelagerten Walze 7 werstellbtr.
-
Die Temperierwalzen 3, 6, 7, 8 sind im dargestellten Beispiel Je mit
einer eigenen Temperier- und Kühleinrichtung verschen, so dass die Arbeitstemperatur
Jeder dieser Temperierwalzen 3, 6, 7 und 8 auf einen günstigsten Wert eingestellt
werden kann. I b kann beispielsweise die Temperierwalze 3 noch verhältnismässig
warm halten und die darauf folgenden Temperierwalzen 6, 7 und 8 Jeweils von Walze
zu Walze etwas kälter bzw. wärmer einstellen.
-
Hierzu ist Jede der Temperierwlazen 3, 6, 7 und 8 mit flüssigem Wärmeträger,
beispielsweise Wasser arbeitenden Kühl- bzw. Temperiervorrichtung verbunden. Es
ist auch möglich, die Temperiorwalzen 3, 6, 7 und 8 gruppenweise an getrennt. Kühl-
und Temperiervorrichtungen anzuschliessen, beispielsweise die erste verstellbare
Walze 3 an eine erste Kühl- und Temperiervorrichtung, die beiden im wesentlichen
ortsfest gelagerten Temperierwalzen 6 und 7 an eine zweite Kühl- und Temperiervorrichtung
und die zweite verstellbare Temperierwalze 8 an eine dritte tUhl- und
Temperiervorrichtung.
Diese letztere Anschlussweise ist beispielsweise dann empfehlenswert, wenn die beiden
bs wesentlichen ortsfest gelagerten Walzen 6 und 7 als Temperier- und Glättkalander
zusammenwirken. Da die verstellbarellbaren Temperierwalzen 3 und 8 im Beispiel der
Fig. 1 kreisbogenförmig um den Mittel.
-
punkt der jeweils benachbarten Temperierwalze 6 bzw. 7 verstellbar
sind, ist es im Flammen der Erfindung auch durchaus möglich, eine verstellbare Temperierwalze
mit der ihr benachbarten im ewsentlichen ortsfest gelagerten Temperierwalze (also
die Walzen 3 und 6 bzw. die Walzen 8 und 7) als Temperier- und Glättkalander zusammenwirken
zu @assen. In solchem Fall könnten bei@pielsweise die Walzen 3 und 6 an eine erste
Kühl- und Temperiervorrichtung und die Walzen 7 und 8 an eine zweite Kühl- und Temperiervorrichtung
angeschlossen sein.
-
Die Kühl- und Temperiervorrichtungen sind der Übersichtlichkeit halber
in der Zeichnung nicht darestellt.
-
Im Beispiel der Fig. 1 ist eine Thermoverformungsvorrichtung 11 vorges@hen,
die zum schrittweisen Durchsatz der zu verarbeitenden Folie 2 ausgetildet ist. Zwischen
der Temperierwalzenasnordnung 3, 6, 7, 8 und der Thermoverformungavorrichtung 11
ist deshalb eine Ein@ichtung zum Anpassen des schrittweisen Folientransports durch
die Thermoverformungsvorrichtung 11 an den kontinuierlichen Foliertransport durch
die Temperierwalzenanordnung 3, 6, 7, 8 angsor@net. Diese Einrichtung weist eine
der Temperierwalzenanordnung 3, 6, 7, 8 benachbarte Umlenkwalse 12 und eine
der
Thermoverformungsvorrichtung 11 benachbarte Umlenkwalze 13 auf. Zwischen und unterbaib
der Umlenkwalzen 12 und 13 ist eine zu vertikaler Bewegung entsprechend dem Doppeipfeil
14 geführte Tänzerwalze 15 auf der Oberseite der Folie 2 vorgesehen. Die Tänzerwalze
15 hält die Folie 2 st§ndig unter gleichbleibendem Zug. Es ist lediglich dafür Sorge
zu tragen, daß die seitliche Durchsatzrate der Thermoverformungsvorrichtung 11 und
die Leistungseinstellung des Extruders 1 derart aufeinander abgestimmt sind, daß
die Tänzerwalze auch während langer Betriebsdauer bei ihren Auf- und Abbewegungen
nicht in die eine oder andere Endlage kommt Zum Einstellen der gewünschten Tmerierwirkung
sind die verstellbaren Temperierwalzen 3 und 8 zwischen der strichpunktiert dargestellten
Viersck-Anordnung und der voll ausgezogenen darge@tellton Reihenanordnung einzeln
und unabhängig voneinander in Jeder gewünschten Zwischenlage einstellbar. In der
Viersckanordnung sind der Umschlingungswinkelα 1 an der ersten verstellbaren
Wal@s 3, die Umschlingungswinkelß 1 und γ 1 an den im wesentlichen o@@@fest
gelagerten Walzen 6 und 7 und der Umschlingungswinkel@ 1 an der zweiten verstellbaren
Walze 8 rolativ klein.
-
In der voll ausgezogenen Reihenanordnung der Walzen 3, 6, 7, 8 ergeben
sich dann, wie aus rig. 1 ersichtlich, relativ große Umschlingungswinkelα
2, ß 2, γ 2 und # 2, die bei sebr enger Walzenanordnung, insbesondere bei
dalanderartiger lialsenanordnune einen Wert von etwa 180 Grad/pro Walze annehmen
kennen.
-
Im Beispiel der Fig. 2 ist wiederum ein mit Breitschlitzdüse versebener
Extruder 1 für die Herstellung der Folie 2 vorgesehen. Die Folie 2 wird in diesem
Beispiel borizontal durob eine W-förmige Anordnung von Temperierwalzen 16 bis 19
geführt.
-
Diese Temperieranordnung enthült im dargestellten Beispiel drei im
wasentlichen ortsfest oberhalb der Folie 2 gelagerte Temperierwalzen 16, 17 und
18 und zwei unterbalb der Folie 2 zwischen je zwei im wesentlichen ortsfest gelagerten
Walzen 16 bis 16 angeordneto Walzen 19 und 20 Die Walzen 19 und 20 sind aus einer
in der Zeichnung strichpunktiert angedeuteten unteren Stellung in Sinne der Doppolpfeile
21 und 2'>< in Jede gewünschte Stellung bis in die in der Zeichnung voll ausgezeichnets
obere Stellung verstellbar. In der unteren Stellung der verstellbaren Walzen 19
und 20 bilden sämtliche Walzen 16 bis 20 eine W-Anordnung, bei der die FdLo 2, wie
strichpunktiert angedeutet, nabezu geradlinig durch die Walzenanordnung geführt
wird. Es ergeben sich dabei nur schr kleine Umschlingungewinkel #1, #1, #1, #1 Walzen
16 bis 20. Der Umschlingungswinkel < 1 an den fest gelagerten Walze 26 ist dnbei
abhängig von der Anbringungsböhe dieser @alze 26 gegenüber der weiter unten erläuterten
Vorkalonderanordnung 23, 24, die in diesem Beispiel zwischen der Walzenanerdnung
16 bis 20 und dem Extruder 1 angeordnet ist. Ebense ist der Umschlingungswinkel
@ 1 an der letaten ortsfest gelagerten Walze 19 abhängig von der Höbenanordnung
dieser Walze 18 gegenüber der darauf folgenden, weiter unten näher erläuterten Unlenkwalze
12. /12
Durch Anheben der verstellbnren Walzen 19 und 20 vergrößern
sich Umschlingungswinkel bis zu den in der obersten Stellung der verstellbaren Walzen
19 und 20 erreichten maximalen Umschlingungswinkeln #2, #2, #2, # und < 2. Die
maximalen Umschlingungswinkel #2 und #2 an der ersten ortsfest gelagerten Walze
t6 und der letzten ortsfest gelagerten Walze 18 sind dann um etwa 90° grösser als
die minimalen Umschlingungswinkel # 1 und # 1, während die maximalen Umschlingungswinkel
s 2,2 und < 2 an den zwischenliegenden Walzen 17 19 und 20 jeweils einen Wert
von nahezu 180 Grad annehmen.
-
Die Temperierwalzen 16 bis 20 sind wieder einzeln oder gruppenweise,
ähnlich wie in Beispiel der Fig. 1 beschrieben, an der Ubersichtlichkeit halber
nicht dargestellte Kühl- und Temperieraggregate angeschlossen. Die verstellbaren
Walzen 19 und 20 können unabhängig @oneinander und in jeder gewünschten Zwischenstellung
entsprechend den Doppeipfeilon 21 und 22 verstellt werden. Da im Beispiel der Fig.
2 die verstellbaren Walzen 19 und 20 zwischen den im wesentlichen ortsfest gelagerten
Walzen 16, 17, 18 hindurch verstellt worden, ist in diesem Fall nicht daran gedacht,
mit den Walzen 16 bis 20 gleichzeitig kalanderartige Wirkung zu erzielen. Es ist
daher vor der Walzenanordnung 16 bis 20 ein Yorlcalander 23, 24 angeordnet, dessen
Walzen 23 und 24 verhültnismässig warm temperiert sind, alse nur eine verhältnismässig
geringe Temperierwirkung auf die roii. 2 ausüben und keinesfalls die Folienoberflächen
abschrecken. Wenn erwünscht, kann auch hinter der Walzenanordnung
16
bis 20 ein Nachkalander angeordnet worden. Im Beispiel der Fig. 2 ist die Umlenkwalze
12 zusammen mit einer gestrichelt dargestellten Walze 25 als solcher Nachkalander
einzusetzen.
-
Da im BGeispiel der Fig. 2 ebenfalls eine für schrittweisen Foliendurchsat@
auasgebildets Thermoverformungsvorrichtung 11 benutzt wird, ist zwischen der Thermoverformungsvorrichtung
11 und der Walzenanordnung 16 bis 20 eine durch die Umlenkwalzen 12 und 13 und die
Tänzerwalze 15 gebildete Einrichtung zum Anpassen des schrittweisen rolientransportos
durch die Thermoverformungsvorrichtung 11 an den lcontinuierliohen Folientransport
durch die Walzenanordnung 16 bis 20. vorgesehen.
-
Die im Beispiel der rig. 2 erläuterten Vorkalander 23, 24 und Nachkalander
12, 25 können in entsprechender Weise auch im 3eispiel der Fig. 1 vorgesehen sein,
insbesondere dann, wenn die Walzen 3, 6, 7, 8 nicht gleichzeitig als Kalanderwalzen
benutzt werden sollen.
-
Alle in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung niodergelegten
Merkmale des Anweldungegenstandes n n fUr sich allein oder in Jeder denkbaren Kombination
von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung sein.