DE19733985A1 - Folienblasanlage zur Herstellung von Kunststoffolien aus Thermoplasten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Folienblasan­ lage zur Herstellung von Kunststoffolien aus Ther­ moplasten mit einem durch die thermoplastische Schmelze gespeisten Blaskopf, aus dem die Schlauch­ folie extrudiert und anschließend aufgeblasen wird und einen Kühlring zur Abkühlung der Folie durch­ läuft sowie einer in Bewegungsrichtung der Folie dahinter befindlichen Meßvorrichtung zur Ermittlung des Umfangprofiles der Dicke der Schlauchfolie, wo­ bei entsprechend der Meßwerte die Abkühlung der Fo­ lie über den Umfang eingestellt wird.

Die Herstellung von Kunststoffolien geschieht da­ durch, daß aus einem Blaskopf mit ringförmigem Spalt eine Schlauffolie extrudiert, anschließend in axialer Richtung verstreckt und aufgeblasen wird, so daß aufgrund des plastischen Zustandes der Folie eine Reduzierung der Schlauffoliendicke eintritt. Angebrachte Kühlringe leiten Kühlluft von außen und/oder von innen gegen die Folie und unterstützen hierbei die Erstarrung des Thermoplasten. Aus un­ terschiedlichen Gründen ergeben sich hierbei Dicke­ schwankungen über den Umfang der Schlauchfolien, zu deren die Beseitigung die aus dem Kühlring abgege­ bene Kühlluft über den Umfang entsprechend der Meß­ werte unterschiedlich eingestellt wird. Eine derar­ tige Anlage ist aus der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden EP-PS 0585273 bekannt. Hierbei macht man sich zu nutze, daß bei einer Erhöhung der Kühl­ leistung die rasche Erstarrung der Kunststoffolie gefördert wird, so daß im Ergebnis eine vergleichs­ weise dicke Wandstärke verbleibt. Bei einer Verrin­ gerung der Kühlleistung hingegen verlängert sich der Zeitraum, in dem die Folie plastisch und damit versteckbar ist, so daß im Ergebnis eine Verringe­ rung der Wandstärke eintritt. Die Erzeugung eines über den Umfang konstanten Dickenprofiles erfolgt durch entsprechende Einstellung der Durchsatzmenge über den Umfang des Kühlringes.

Aus verschiedenen Gründen ergeben sich in der Pra­ xis Schwierigkeiten bei der Realisierung eines re­ produzierbaren Regelverhaltens. So kommt es häufig, insbesondere im Übergangsbereich zwischen den ein­ zelnen unterschiedlich eingestellten Umfangsberei­ chen, zur Ausbildung von turbulenten Strömungen, die eine erhöhte Abkühlung an der Folie zu Folge haben. Darüberhinaus entstehen gegenseitig Beein­ flussungen dadurch, daß der Kühlring über ein ge­ meinsames Gebläse versorgt wird, so daß eine Redu­ zierung der Kühlluftmenge in einem Bereich eine Ausweichbewegung und damit eine Anreicherung der Kühlluft in anderen Umfangsbereichen zu Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung derarti­ ger Folienblasanlagen zur Herstellung Schlauchfo­ lien, die eine im wesentlichen gleichmäßige Dicken­ verteilung über den Umfang des Folienschlauches, also Dicken, die sich nur geringfügig von der mitt­ leren Dicke abweichen, ergeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen Blaskopf und Meßvorrichtung über den Umfang der Schlauchfolie eine Anzahl Strahler von elektromagnetischen und/oder elastischen Wellen ringförmig angeordnet sind, die auf die Schlauchfo­ lie gerichtet und in ihrer Leistung individuell einstellbar sind und deren Strahlungsfelder in ih­ rer Gesamtheit die Schlauchfolie vollständig um­ schließen, wobei die Strahlungsleistung des einzel­ nen Strahlers entsprechend der Meßwerte eingestellt wird.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, die Erstarrung der Folie über den Umfang durch Zufuhr von Strahlungswärme in der gewünschten Weise zu be­ einflussen. Dabei wird aus dem Stande der Technik der Gedanke übernommen, die Dicke der Folie durch Beeinflussung der Erstarrung auf den gewünschten Sollwert einzuregeln. In Abkehrung von den bekann­ ten Lösungen folgt keine Einstellung der Leistung des Kühlringes; statt dessen werden zusätzlich Strahler angebracht, die elektromagnetische oder elastische Wellen auf die Schlauchfolie richten. Im Hinblick auf die Bewegung der Schlauchfolie kann deren Anbringung in einem weiteren Bereich nämlich zwischen Blaskopf und Meßvorrichtung angeordnet sein. Unerheblich ist, ob die Strahlung auf den weitgehend noch plastischen, d. h. nicht ausgehärte­ ten Bereich der Schlauchfolie gerichtet ist oder ob bereits eine weitgehende Erstarrung vorliegt. Ziel ist es, durch Beaufschlagung elektromagnetischer oder elastischer Wellen eine gezielte Erwärmung zu erreichen, durch welche der Erstarrungsvorgang ver­ zögert, demzufolge eine geringere Foliendicke er­ reichbar wird. Die Strahlen sind kranzformig über den Umfang angeordnet und die Strahlungsfelder um­ schließen in ihrer Gesamtheit die Schlauchfolie vollständig. Hierdurch wird sichergestellt, daß je­ der Umfangsbereich mit Strahlen beaufschlagt und in seinem Verfestigungsverhalten beeinflußt wird. Je größer die Anzahl der über den Umfang verteilten Strahler ist, umso kürzer wird der Umfangsbereich innerhalb dem eine individuellen Einstellung der Aushärtung und Bestrahlung der Folie möglich wird. Die Anzahl der Strahler entspricht der Zahl derje­ nigen Bereiche, die eine individuelle Einstellung über den Umfang der Folie zulassen. Änderungen des Dickenprofiles in einem Streckenabschnitt, der kür­ zer ist als der Umfang gemessenen Strahlungsbereich eines einzelnen Strahles, liegen unterhalb der über die Einstellungen des Strahlers beeinflußbaren Ab­ messungen. Für derartige Änderungen des Dickenpro­ files liegen unterhalb des Auflösungsvermögens der Anordnung der Strahler. Zur Beaufschlagung eignen sich alle elektromagnetischen oder elastischen Wel­ len, durch die eine Erwärmung des thermoplastischen Materials der Schlauchfolie eintritt.

Der Regelkreis arbeitet in der bekannten Weise:
Die mit Hilfe der Meßvorrichtung erfaßten Ist-Werte werden mit dem Sollwerten verglichen und die hier­ aus als Differenz ermittelte Regelabweichung dient dazu, eine Stellgröße zu ermitteln, die zur Verän­ derung der Leistung desjenigen Strahlers dient, der auf die entsprechende Stelle auf den Umfang der Schlauchfolie einwirkt. Liegt die erfaßte Dicke der Schlauchfolie an der entsprechenden Stelle des Um­ fanges unterhalb des Soll-Wertes, muß die Strah­ lungsleistung des zugeordneten Strahlers verringert werden, damit eine frühzeitige Erstarrung der Folie eintritt. Liegt hingegen die Foliendicke in diesem Umfangsbereich oberhalb des Soll-Wertes, ist die Leistung des zugehörigen Strahles zu erhöhen, damit eine zusätzliche Verstreckung der Folie und somit eine Reduzierung der Wandstärke möglich wird. Als Frequenz der elektromagnetischen Wellen kommen vor allem die aus dem im Infrarotbereich liegende Frequenzen in Betracht. Sie sind als sogenannte Wärmestrahlen zur Erwärmung der Folie besonders prädestiniert. Neben den elektromagnetischen Wellen kommen auch elastische Wellen, also Schallwellen in Betracht, bei denen eine Erwärmung der Folie durch die elastischen Änderungen des Folienmateriales vorgerufen wird (=thermoelastischer Effekt).

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile sind vielfältig:
Ähnlich wie im Stande der Technik erlaubt die er­ findungsgemäße Lösung die Beeinflussung der Tempe­ ratur des Folienschlauches und somit deren Erstar­ rungsverhalten und Foliendicke. Entscheidend ist, daß eine gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Strahler nicht stattfindet. Eine individuelle und von den übrigen Strahlen völlig unabhängige Ein­ stellungen der Leistung eines einzelnen Strahlers ist möglich. Im Gegensatz zu den bei Änderung des Kühlluftdurchsatzes unvermeidbaren und zu grundle­ genden Änderungen des Kühlungsverhaltens Anlaß ge­ benden Turbulenzen liegen reproduzierbare und weit­ gehend störungsfreie Verhältnisse vor. Die Messung der Foliendicke und die dementsprechende Änderung und Einstellung der Strahlerleistung geschieht in der bereits aus dem Stande der Technik bekannten und bewährten Art und Weise.

Absorption und Eindringtiefe in das Folienmaterial ist in Abhängigkeit von der jeweiligen Frequenz un­ terschiedlich. So werden bestimmte Frequenzbereiche kaum absorbiert, andere mehr im Bereich der Ober­ fläche und wiederum andere überwiegend im Inneren der Folie. Die Erfindung sieht es als zweckmäßig an, die Frequenz so auszuwählen, daß primär eine Absorption an der Oberfläche und/oder im Inneren der Folie erfolgt. Die Erwärmung der jeweiligen Fo­ lienschichten ist in weiten Grenzen proportional der absorbierten Energie. Durch unterschiedliche Absorption der einzelnen Folienschichten lassen sich unterschiedlicher Strukturen gezielt herstel­ len.

Zur weitgehend vollständigen energetischen Ausnut­ zung der emittierten Strahlen wird die Anbringung von (optischen) Fokussierungseinrichtungen vorge­ schlagen, durch welche ein Großteil der emittierten Strahlen auf die Folienoberfläche fokussiert und folglich ausgenutzt wird. Ein weiterer Grund zur Anwendung fokussierender Maßnahmen ist, daß die von einem einzigen Strahler ausgehenden Wellen auf einen schmalen Abschnitt eines um die Schlauchfolie verlaufenden geschlossenen Bandes auftreffen sol­ len. Im Idealfall werden alle von einem einzigen Strahler ausgehenden Wellen vollständig auf diesen Abschnitt fokussiert.

Bei Einrichtung und Justierung der Anlage erweist sich als Vorteil, wenn auch ein Anteil von Wellen aus dem sichtbaren Spektrum abgestrahlt wird. Den Auftreffbereich der Strahlen auf der Oberfläche der Folie läßt sich dann mit bloßen Auge leicht erfas­ sen und somit problemlos einstellen. Das sichtbare Licht dient somit als Justierhilfe.

Im Idealfall schließen sich die Strahlungsfelder benachbarter Strahler unmittelbar und lückenlos an­ einander an. Im realen Fall der Überlappung benach­ barter Strahlungsfelder darf es im Überlappungsbe­ reich nicht zur Addition der Intensität benachbar­ ter Strahlungsfelder kommen. Vielmehr sind Vorkeh­ rungen zu treffen, daß die Strahlungsidentität im Überlappungsbereich zwischen den Intensitäten der beiden benachbarten, sich überlappenden einzelnen Strahlungsfelder zu liegen kommt. Im speziellen Fall der gleichen Intensität der beiden benachbar­ ten Strahlungsquellen muß auch im Überlappungsbe­ reich die selbe Intensität vorliegen.

Bereits ausgeführt wurde, daß sich der aus den Strahlen gebildeten Kranz im allgemeinsten Fall zwischen Blaskopf und Meßvorrichtung befinden kann. Bevorzugt ist, den Strahlungskranz entweder ober­ halb oder unterhalb oder gar im Kühlring anzuord­ nen.

Ausdrücklich klarzustellen ist, daß die Strahler innerhalb und/oder außerhalb der Schlauchfolie anordenbar sind. Auch können mehrere Kränze von Strahlern in Bewegungsrichtung der Folie hinterein­ ander vorgesehen sein, um die geforderte Wärmebe­ aufschlagung zu erbringen.

Zur nachträglichen Einstellung und Justierung der Strahler empfiehlt es sich deren verschiebbare Be­ festigung.

Um den gesamten Umfang der Schlauchfolie mit Strah­ lung abzudecken, können die einzelnen Strahler in Bewegungsrichtung der Folie relativ gegeneinander versetzt sein. Der in der Anmeldung gewählte Be­ griff "Kranz" ist im Sinne der Erfindung allgemein auszulegen und läßt einen axialen Versatz der ein­ zelnen Strahler gegeneinander zu. Bevorzugt ist je­ doch die einzelnen Strahler in einer Ebene anzuord­ nen und bevorzugt senkrecht zur Bewegungsrichtung der Folie auszurichten.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, indem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Anlage mit zwei dem Kühlring nachgeordneten Strahlungskränzen,

Fig. 2 eine Anlage mit insgesamt drei im Bereich des Kühlringes und davor angeordneten Strahlungskränzen

Fig. 3 eine Anlage mit zwei im Inneren angeordneten Strahlungskränzen

Fig. 4 eine Anlage mit zwei im Inneren angeordnete axial verschiebbaren Strahlungskränzen.

Alle Figuren zeigen einen Axialschnitt durch den die Strahler aufweisenden Bereich der Folienblasan­ lage dar.

Fig. 1 zeigt die vom Blaskopf ausgehende Schlauch­ folie (2), die in bekannter Weise nach Verlassen des Blaskopfes (1) in radialer Richtung aufeeitet und über den Kühlring (3) mit Kühlluft beaufschlagt ist. Die Neuerung gemäß der Erfindung besteht darin, daß in Bewegungsrichtung der Folie (2) hin­ ter dem Kühlring (3) zwei Strahlerkränze 4, 5) ange­ ordnet sind. Die Darstellung läßt nicht erkennen, daß die Strahler (4, 5) einen die Schlauchfolie (2) umgebenden Strahlerkranz bilden, der über den Um­ fang ein geschlossenes Strahlungsfeld erzeugt. Die auftreffenden Strahlen sorgen für eine Erwärmung der Schlauchfolie (2) und demzufolge eine zeitliche Verzögerung der Erstarrung, so daß sich aufgrund der axial und auch radial erfolgten Verstreckung eine geringere Wandstärke der Folie ausbildet.

Fig. 2 unterscheidet sich dadurch, daß insgesamt drei Strahlerkränze (4, 5, 6) angeordnet sind, vor denen der unterste Strahlenkranz (6) vor dem Kühl­ ring (2) und die beiden weiteren Strahlungskränze (4, 5) im Bereich des Kühlringes (3), nämlich unter­ halb der Austrittsspalte (7) (Strahlenkranz (4) und oberhalb des Austrittes (Strahlenkranz (5) angeord­ net sind. Die weitere Anordnung stimmt mit der von Fig. 1 überein.

Fig. 3 und 4 zeigen Anordnungen mit innerhalb der Schlauchfolie (2) angeordneten Strahlerkränzen (4, 5). Hierbei befindet sich der untere Strahler­ kranz (4) im Bereich des Kühlringes unterhalb der Kühlluftaustrittsöffnung (7) und der obere Strah­ lerkranz (5) weit oberhalb des Kühlringes (3).

Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung stimmt mit der in Fig. 3 im wesentlichen überein, mit dem Unter­ schied, daß die Strahlerkränze (4, 5) in axialer Richtung verschiebbar befestigt sind.

Im Ergebnis erhält man eine Folienblasanlage, die eine über den Umfang der Schlauchfolie (2) unter­ schiedliche Bestrahlung der Schlauchfolie (2) zu­ läßt, so daß sich im Ergebnis eine im wesentlichen gleichmäßiges Dickenprofil über den Umfang der Schlauchfolie ergibt.

Claims (11)

1. Folienblasanlage zur Herstellung von Kunststof­ folien aus Thermoplasten mit einem durch die ther­ moplastische Schmelze gespeisten Blaskopf (1), aus dem die Schlauchfolie (2) extrudiert und anschlie­ ßend aufgeblasen wird und einen Kühlring (3) zur Abkühlung der Folie (2) durchläuft sowie einer in Bewegungsrichtung der Folie (2) dahinter befindli­ chen Meßvorrichtung zur Ermittlung des Umfangprofi­ les der Dicke der Schlauchfolie (2), wobei entspre­ chend der Meßwerte die Abkühlung der Folie (2) über den Umfang eingestellt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen Blaskopf (1) und Meßvorrichtung über den Umfang der Schlauchfolie eine Anzahl Strahler (4, 5, 6) von elektromagnetischen und/oder elastischen Wellen ringförmig angeordnet sind, die auf die Schlauchfolie (2) gerichtet und in ihrer Leistung individuell einstellbar sind und deren Strahlungsfelder in deren Gesamtheit die Schlauch­ folie (2) vollständig umschließen, wobei die Strah­ lungsleistung des einzelnen Strahlers entsprechend der Meßwerte eingestellt wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet, dadurch elektromagnetische Strahlung aus dem Infra­ rot-Spektralbereich und/oder elastische Wellen aus dem Ultraschallbereich.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wellenlänge der Strahlen derart gewählt ist, daß eine optimale Absorption an der Oberfläche und/oder im Inneren der Folie (2) ein­ tritt.

4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Strahler ausgehenden Strahlen durch Fokussiereinrichtungen auf die Folienoberfläche gerichtet sind.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wellen aus dem sichtba­ ren Spektrum in der Strahlung enthalten sind.

6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Überlap­ pung benachbarter Strahler im Überlappungsbereich eine Intensität vorliegt, die zwischen den Intensi­ täten der sich überlappenden Strahlungen liegt.

7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenkranz (4, 5, 6) oberhalb und/oder unterhalb und/oder im Kühlring (3) angeordnet ist.

8. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler (4, 5, 6) innen- und/oder außerhalb der Schlauchfolie ange­ ordnet sind.

9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch durch mehrere in Bewegungs­ richtung der Folie hintereinander angeordnete Kränze von Strahlern.

10. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Strahlenkränze (4, 5, 6) in axialer Richtung ver­ schiebbar angeordnet sind.

11. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler eines Kranzes (4, 5, 6) in einer senkrecht zur Bewegungs­ richtung der Folie befindlichen Ebene angeordnet sind.