DE19845652C2

DE19845652C2 - Vorrichtung zum Glätten und Kühlen bzw. Kühlen einer extrudierten Materialbahn

Info

Publication number: DE19845652C2
Application number: DE19845652A
Authority: DE
Inventors: Adolf Seide
Original assignee: Individual
Current assignee: KraussMaffei Extrusion GmbH
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: AT409241B; ATA157599A; DE19845652A1; US6371750B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Glätten und Kühlen bzw. Kühlen einer mittels eines Extruders über eine Breit schlitzdüse extrudierten Materialbahn aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Folienbahn oder einer solchen, die zu Platten verarbeitet wird.

Die DE 35 30 309 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung zum kontinuierlichen Herstellen von thermoplastischen Kunststoffbahnen. Als Vorrichtung zur Durchführen des Verfahrens zum Kalibrieren und Glätten wird eine an sich bekannte Doppel bandpresse vorgeschlagen, deren Reaktionszone, in der der Flä chendruck auf die Thermoplastbahn aufgebracht wird, mindestens teilweise eine Einrichtung zum Abführen von Wärme von der Ther moplastbahn besitzt. Die beiden übereinander angeordneten Preß bänder sind jeweils über zwei Umlenktrommeln geführt. Die Kunst stoffschmelze wird entweder aus der Extruderdüse austretend auf ein Preßband abgelegt oder in den Spalt zwischen den unmittelbar übereinander angeordneten Umlenktrommeln eingeleitet. Zwischen den beiden Umlenktrommeln ist eine Druckplatte angeordnet. Es ist unter anderem eine mechanische Druckübertragung vorgesehen, wobei zwischen der Druckplatte und der Preßbandunterfläche orts feste, aus Metall bestehende Rollen angebracht sind. Mit Hilfe von Hydraulikzylindern wird die Druckplatte verstellt, so daß damit die Rollen gegen die Unterfläche des Preßbandes angedrückt werden. Hierdurch soll der gewünschte Druck auf die Kunststoff bahn ausgeübt werden. Bei einer zweiten Ausführungsform sind in die Druckplatte streifenförmige, wärmeleitende Elemente einge setzt. Diese bestehen beispielsweise aus Kupfer und treten mit der Unterfläche des Preßbandes in Kontakt. Es sind mehrere sol cher Elemente parallel vorgesehen. Diese sind insgesamt von ei ner Dichtung umgrenzt, so daß der dazwischen befindliche Raum mit einem Druckmedium beaufschlagt werden kann und unter Druck setzbar ist. Es sollen so Druckkissen entstehen. Als Druckmedium wird neben Öl auch Luft genannt.

Von Nachteil bei dieser Einrichtung ist, daß aufgrund der Um lenktrommeln, die einen relativ großen Durchmesser haben müssen, die Schmelze einen relativ langen Weg zurücklegen muß, bis sie in den Bereich gelangt, in dem die Preßbänder eine Unterstützung durch die Druckplatten erfahren. Von Nachteil dabei ist ferner, daß aufgrund der Andrückelemente, seien es die streifenförmigen Kupferleisten oder die Rollen, ein nur geringer Kontakt zur Küh lung des Metallbandes und damit der Materialbahn gegeben ist. Darüber hinaus ist die gewählte Abstützung nicht geeignet, ge naue Spalte einzuhalten, da mit dem Druckmedium keine genaue Spalteinstellung erfolgen kann. Darüber hinaus kann bei einer Konstruktion, bei der zur Abstützung Rollen vorgesehen sind, die sich jeweils nur linienförmig abstützen, in den Bereichen dazwi schen eine Spaltänderung stattfinden, was insbesondere bei ge schäumten Kunststoffen von Nachteil ist. Es wird keine ausrei chende Oberflächenqualität erzielt.

Die DE 196 05 951 A1 betrifft ein Glättwerk, bei dem der der Breitschlitzdüse zugewandte Einlaufspalt zwischen einer Glätt walze und einem um zwei der Glättwalze benachbarten Umlenkwalzen umlaufendes, endloses Metallband gebildet ist. Dabei kann inner halb des endlosen Metallbandes eine Kühlvorrichtung eingeordnet sein. Diese kann zusätzlich zu den als Kühlwalzen ausgebildeten Umlenkwalzen vorgesehen sein. Es ist jedoch auch dort angeregt, Kühlvorrichtungen vorzusehen und die Umlenkwalzen ohne Kühlmög lichkeit auszubilden.

In der US 4,997,358 ist ein Glättwerk beschrieben, das mehrere Walzen aufweist, die zum Glätten und Kühlen der schmelzflüssig aus einer Breitschlitzdüse mittels eines Extruders ausgetragenen Materialbahn aus thermoplastischem Kunststoff dienen. Die Walzen sind in einem Ständer angeordnet. Da der jeweils zu einer Mate rialbahn zu verarbeitende Kunststoff für die zu erreichende Dic kentoleranz eine Anpassung der Führung und der Verweildauer der Materialbahn im Kontakt zu den Walzen erfordert, sind eine orts feste Walze und zwei um diese herum in verschiedenen Winkelstel lungen mittels Bolzenverbindungen festlegbare Verstellwalzen vorgesehen. Die Festlegung erfolgt entsprechend den vorhandenen Bohrungen. Die Materialbahn wird nach dem Austritt aus der Breitschlitzdüse um einen Teilbogen der Walzen geführt, wobei bei der Überleitung von der einen Walze zur nächsten ein Anla gewechsel erfolgt. Es erfolgt also zunächst eine Kühlung einer Seite der Materialbahn und dann eine Kühlung der anderen Fläche der Materialbahn. Darüber hinaus sind nur Umschlingungen er reichbar, die maximal in der Größenordnung von 180° bezüglich der Walzen liegen.

Von Nachteil bei solchen Ausbildungen ist, daß sich ein asymme trisches Temperaturprofil in der Platte einstellt, was z. B. bei Klarsichtplatten oder Klarsichtfolien zu einer schlechteren Transparenz führt. Mit dem Temperaturwechsel erfolgt eine Verän derung der Gefügezustände, d. h. es werden unterschiedliche Gefü gestrukturen über die Dicke der Folie bzw. Platte erreicht. Dies führt dazu, daß beispielsweise keine exakt ebenen Platten er zeugt werden. Die Platten weisen Spannungsdifferenzen auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Glätten und Kühlen bzw. Kühlen einer mittels eines Extruders über eine Breitschlitzdüse extrudierten Materialbahn zu schaf fen, welche die Erzeugung von Platten bzw. Folienbahnen mit im wesentlichen über die Dicke gleichbleibenden Gefügestrukturen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, bei der zum Glätten und Kühlen bzw. zum Kühlen mindestens zwei für eine Einwirkung auf je eine Fläche der Materialbahn be stimmte und ein Paar bildende, gegenüberliegende Baueinheiten vorgesehen sind, die jeweils ein Basisele ment, das eine ebene Führungsfläche und an diese beidendig an schließend im Bogen verlaufende Umlenkflächen aufweisen, ein Me tallband aufweisen, das eine Außenfläche und eine Unterfläche sowie eine Breite aufweist, die mindestens auf die Breite der Materialbahn ausgelegt ist, das mit seiner Unterfläche an der ebenen Füh rungsfläche gleitend abgestützt ist und gleitend an den Umlenk flächen geführt ist, wobei die Außenfläche in dem Bereich des Metallbandes, der von der ebenen Führungsfläche abgestützt ist, eine ebene Wirkfläche bildet, die mit der Materialbahn in Kon takt tritt, und wobei dessen Unterfläche in einem Bereich unter halb seiner in Kontakt mit einer der Flächen der Materialbahn tretenden ebene Wirkfläche zumindest teilweise kühlbar ist, ei ne Antriebswalze aufweisen, über welche das Metallband geführt und an treibbar ist und die das Metallband umlaufend antreibt, und ei nen Antrieb aufweisen, der die Antriebswalze antreibt.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß die mit der Material bahn in Kontakt tretende Wirkfläche eben zu gestalten ist, so daß bei der Kühlung bzw. glättenden Einwirkung auf die Material bahn, insbesondere wenn es sich um Platten handelt, eine Verän derung der Gefügezustände nicht in einem Verformungszustand er folgt, der nicht dem Endzustand, nämlich einer geraden Platte, entspricht. Durch eine beidseitige Anordnung zur Materialbahn bzw. Platte kann darüber hinaus in gegenüberliegenden Bereichen gleichzeitig eine Kühlung und Glättung erfolgen, so daß sich ein symmetrisches Temperaturprofil einstellt und somit Spannungsdif ferenzen vermieden werden. Hieraus resultiert beispielsweise auch, daß für Klarsichtfolien bzw. Klarsichtplatten eine hohe Transparenz gegeben ist. Wenn es aufgrund der verarbeiteten Ma terialien bzw. der Dicke bei zu Platten zu verarbeitenden Mate rialbahnen erforderlich ist, eine größere Kühl- und Glättstrecke vorzusehen, können mehrere solcher Basisbaueinheiten entlang der Bewegungsrichtung der zu behandelnden Bahn hintereinander ange ordnet werden. Durch die gleichzeitige beidseitige Kühlung und Glättung einer Materialbahn ist gewährleistet, daß die einmal erreichten Zustände erhalten bleiben, da keine Temperaturwechsel eintreten. Es ist gewährleistet, daß selbst dann, wenn nach Ver lassen einer ersten aus zwei Baueinheiten gebildeten Station und bis zum Übertritt in die daran anschließende Station aus zwei Baueinheiten der eintretende Temperaturanstieg in den Randzonen symmetrisch erfolgt, so daß auch hieraus keine unterschiedlichen Gefügestrukturen zu den beiden Flächen der Bahn bzw. Platte hin eintreten können. Die geringe Dicke des Metallbandes erlaubt en ge Umlenkradien, so daß bei einer Hintereinanderanordnung mehre rer Baueinheiten auch geringe Abstände gewählt werden können, d. h. es sind nur geringe Längen der zu behandelnden Materialbahn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Baueinheiten ungekühlt, so daß im wesentlichen eine kontinuierliche beidseitige Kühlung über eine lange Strecke möglich ist.

Hierdurch ist es möglich, daß die üblicherweise an Glättwerke der oben beschriebenen bekannten Bauart anschließenden weiteren Kühlstrecken wesentlich kürzer gestaltet werden können oder so gar überflüssig werden.

Vorzugsweise weist das Metallband eine Dicke von gleich/kleiner 0,6 mm auf. Dies erlaubt eine intensive Kühlung der Material bahn, da ein schneller Wärmetransfer von der Platte zum Metall band und zu dem die Unterfläche des Metallbandes kühlenden Me dium erfolgt. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn die Dicke gleich/kleiner 0,5 mm beträgt.

Die günstige Kühlung für die Unterfläche des Metallbandes ergibt sich dadurch, daß in der Führungsfläche und/oder den Umlenkflä chen des Basiselementes quer zur Bewegungsrichtung des Metall bandes verlaufend Kühlkanäle angeordnet sind, die zur Unterflä che des Metallbandes offen und von diesem abgedeckt sind. Zu den Rändern des Bandes können zusätzlich noch Dichtungen vorgesehen sein, auf denen das Metallband gleitend abgestützt ist. Das Me tallband weist jeweils mindestens die Breite der Materialbahn, die behandelt werden soll, auf.

Eine besonders günstige Ausbildung ergibt sich durch eine An ordnung mindestens zweier ein Paar bildender und gegenüberlie gender Baueinheiten. Sie sind dazu bestimmt, eine Materialbahn zwischen sich aufzunehmen. Um eine Anpassung an unterschiedliche Materialbahndicken zu erreichen, ist zumindest eine der Bauein heiten in Richtung auf die andere Baueinheit verstellbar ange bracht. Wenn erforderlich, können mehrere Paare solcher Bauein heiten entlang der Bewegungsrichtung der Materialbahn hinterei nander angeordnet sein. Dabei ist eine eng aneinandergrenzende Anordnung möglich. Um optimale Bedingungen zu erzielen, ist des weiteren vorgesehen, daß mindestens eine der Baueinheiten oder mindestens ein Paar von Baueinheiten entlang der Bewegungsrich tung verstellbar angeordnet ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer Glätt- und Kühlvorrichtung mit vier erfindungsgemäß gestalteten Baueinheiten,

Fig. 2 eine Ansicht auf eine einzelne Baueinheit gemäß Pfeilrichtung F von Fig. 1 in einem dazu vergrö ßerten Maßstab,

Fig. 3 eine Unteransicht zu Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV gemäß Fig. 2 und 3, jedoch in einem nochmals gegenüber diesen vergrößerten Maßstab.

Aus Fig. 1 ist der Ständer 1 ersichtlich, an dem vier Bauein heiten, nämlich die Baueinheiten 2, 3, 4, 5 angebracht sind. Die beiden Baueinheiten 2 und 3 sind ortsfest am Ständer 1 befe stigt, während die beiden Baueinheiten 4 und 5 verstellbar am Ständer 1 angeordnet sind, so daß sie den ortsfest am Ständer 1 angebrachten Baueinheiten 2 und 3 annähernd bzw. von diesen sich entfernend bewegen können. Zur Verstellung derselben dient der Stellantrieb 6. Jede der Baueinheiten 4, 5 ist ein Stellantrieb zugeordnet. Die Baueinheiten 2, 3, 4, 5 sind mit Ausnahme ihrer unterschiedlichen Anordnung am Ständer 1 ansonsten gleich aufge baut. Sie weisen jeweils ein Metallband 12 auf, das eine ebene Wirkfläche 11 auf seiner Außenfläche besitzt, welche dazu be stimmt ist, mit der oberen Fläche 9 bzw. unteren Fläche 10 einer Materialbahn 8 in Kontakt zu treten, die aus einer Düse 7 eines Extruders austritt und durch die sich in Bewegungsrichtung B be wegenden Metallbänder 12 der Baueinheiten 2, 3, 4, 5 geführt ist. Das Metallband 12 ist gekühlt, so daß die Materialbahn 5 ebenfalls zwischen den jeweils auf sie einwirkenden Metallbän der der Baueinheiten 2, 3, 4, 5 gekühlt wird. Um eine beidseitig wirksame Kühlung für die Materialbahn zu erzielen, sind die Baueinheiten paarweise angeordnet. So ist die Baueinheit 5 der ortsfesten Baueinheit 2 unmittelbar gegenüberliegend angeordnet. Ferner ist die Baueinheit 4 der ortsfesten Baueinheit 3 gegen überliegend angeordnet. Entsprechend liegen die Wirkflächen der Metallbänder der jeweils ein Paar bildenden Baueinheiten 3, 4 bzw. 2, 5 einander gegenüber, so daß die dazwischen aufgenommene Materialbahn 8 jeweils auf gleichen Längenabschnitten von einer oberen und einer unteren Baueinheit 2, 5 bzw. 4, 3 gekühlt wird. Die Metallbänder erlauben eine ebene Ausgestaltung der Wirkflä chen 11. Die nähere Gestaltung einer Baueinheit ist anhand der Baueinheit 4 in den Fig. 2 bis 4 dargestellt und anhand der selben näher erläutert. Diese Baueinheit umfaßt ein Basiselement 13, das eine ebene Führungsfläche 14 zur Auflage der Unterfläche 15 des Metallbandes 12 besitzt. An die beiden Enden der ebenen Führungsfläche 14 schließen sich Umlenkflächen 16 an, die mit einem verhältnismäßig engen Radius gestaltet sind, der von der Führungsfläche 14 ausgeht und danach geradlinig und eben in ei nem Winkel zur Führungsfläche 14 verläuft. Im Abstand zur Füh rungsfläche 14 ist eine Antriebswalze 20 angeordnet, die zusam men mit dem Basiselement an einem Halter 22 angebracht ist, der, wie aus Fig. 2 erkenntlich, mit dem Stellantrieb 6 verbunden ist. Die Antriebswalze 20 wird von einem Antrieb 21 drehend an getrieben. Das Metallband 12 ist um die Antriebswalze 20 herum geführt und wird von dieser angetrieben. In der Führungsfläche 20 und den beiden daran anschließenden Umlenkflächen 16 sind quer zur Bewegungsrichtung B verlaufend Kühlkanäle 14 eingear beitet, die zur Unterfläche 15 des Metallbandes 12 offen sind, so daß in den Kühlkanälen 17 über den Einlauf 18 eintretendes und beim Auslauf 19 austretendes Kühlmittel in Form einer Kühl flüssigkeit, beispielsweise Wasser, in unmittelbaren Kontakt mit dem Metallband 12 treten kann. Da das Metallband dünn ausgebil det ist, erfolgt auch ein intensiver Wärmeaustausch mit der Ma terialbahn 8, mit der die Wirkfläche 11 in Kontakt tritt. Das Metallband 12 ist, wie aus Fig. 3 erkenntlich, breiter als die Länge der Kühlkanäle 14, so daß eine Abdichtung gewährleistet ist. Es können darüber hinaus zusätzlich im Abstand zu den Enden der Kühlkanäle 14 Dichtungen vorgesehen sein, die mit der Unter fläche 15 des Metallbandes 12 in Kontakt treten. Der Antrieb 21 für die Antriebswalze 20 umfaßt ein Getriebe und einen Motor. Durch die Wahl eines möglichst dünnen Metallbandes 12 können im Bereich der Umlenkflächen 16 geringe Umlenkradien erzielt wer den, so daß bei einer Anordnung wie sie aus Fig. 1 ersichtlich ist, die Paare von Baueinheiten 3, 4; 2, 5 in Bewegungsrichtung eng aneinandergerückt werden.

Bezugszeichenliste

1

Ständer

2

Baueinheit

3

Baueinheit

4

Baueinheit

5

Baueinheit

6

Stellantrieb

7

Breitschlitzdüse

8

Materialbahn

9

obere Fläche der Materialbahn

10

untere Fläche der Materialbahn

11

Wirkfläche

12

Metallband

13

Basiselement

14

Führungsfläche

15

Unterfläche

16

Umlenkfläche

17

Kühlkanäle

18

Einlauf

19

Auslauf

20

Antriebswalze

21

Antrieb

22

Halter

Claims

1. Vorrichtung zum Glätten und Kühlen bzw. Kühlen einer mit tels eines Extruders über eine Breitschlitzdüse (7) extru dierten Materialbahn (8) aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Folienbahn oder einer solchen, die zu Platten verarbeitet wird, mit mindestens zwei für eine Einwirkung auf je eine Fläche (9, 10) der Materialbahn (8) bestimmten und ein Paar bildenden, gegenüberliegenden Baueinheiten (2, 3, 4, 5), jeweils umfassend
ein Basiselement (13),
das eine ebene Führungsfläche (14) und an diese beidendig anschließend im Bogen verlaufende Umlenkflächen (16) auf weist,
ein Metallband (12),
das eine Außenfläche und eine Unterfläche (15) sowie eine Breite aufweist, die mindestens auf die Breite der Mate rialbahn (8) ausgelegt ist,
das mit seiner Unterfläche (15) an der ebenen Führungsflä che (14) gleitend abgestützt ist und gleitend an den Um lenkflächen (16) geführt ist, wobei die Außenfläche in dem Bereich des Metallbandes (12), der von der ebenen Führungs fläche (14) abgestützt ist, eine ebene Wirkfläche (11) bil det, die mit der Materialbahn (8) in Kontakt tritt, und wobei dessen Unterfläche (15) in einem Bereich unterhalb sei ner in Kontakt mit einer der Flächen (9, 10) der Material bahn (8) tretenden ebenen Wirkfläche (11) zumindest teil weise kühlbar ist,
eine Antriebswalze (20),
über welche das Metallband (12) geführt und antreibbar ist und die das Metallband (12) umlaufend antreibt, und
einen Antrieb (21),
der die Antriebswalze (20) antreibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (8) eine Dicke gleich/kleiner 0,6 mm aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke gleich/kleiner 0,5 mm beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungsfläche (14) und/oder der Umlenkfläche (16) des Basiselementes (13) quer zur Bewegungsrichtung (B) des Metallbandes (8) verlaufend Kühlkanäle (17) angeordnet sind, die zur Unterfläche (15) des Metallbandes (8) offen und von diesem abgedeckt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei ein Paar bildende Baueinheiten (2, 3, 4, 5) vorgesehen sind, die einander gegenüberliegend ange ordnet sind und welche dazu bestimmt sind, eine Material bahn (8) zwischen sich aufzunehmen, und daß eine der Bau einheiten (4, 5) in Richtung auf die andere Baueinheit ver stellbar angebracht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von Baueinheiten (2, 5; 3, 4) entlang der Bewegungsrichtung (B) der Materialbahn (8) hintereinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheiten (2, 5; 3, 4) entlang der Bewegungs richtung (B) hintereinander und eng aneinander angrenzend angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche nach 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Baueinheiten (2, 5; 3, 4) oder min destens ein Paar von Baueinheiten entlang der Bewegungs richtung (B) verstellbar angeordnet sind.