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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Querverstrecken eines in einer Extrusionsrichtung geförderten Folienschlauches aus thermoplastischem Kunststoff, wobei der Folienschlauch nachfolgend in Extrusionsrichtung aufgeschnitten werden kann, um mindestens eine, vorzugsweise zwei Folienbahnen zu erhalten.
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Die Herstellung von Folienschläuchen ist vielfältig bekannt und wird durch Extrusion des verwendeten thermoplastischen Kunststoffes aus einer ringförmigen Düse bewirkt. Im Rahmen der Erfindung kommen hierfür sowohl die einschichtige Ausbildung aus lediglich einem thermoplastischen Kunststoff wie auch die mehrschichtige Ausbildung aus mehreren kompatiblen thermoplastischen Kunststoffen z. B. nach dem Koextrusionsverfahren in Betracht.
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Bei der Runddüsenextrusion ist es üblich, den sich ausbildenden Schlauch mittels innerer Stützluft aufzublasen, wobei dies unmittelbar nach dem Austritt aus der Runddüse geschieht und insoweit bereits eine geringfügige Verstreckung des Schlauches sowohl in Extrusionsrichtung, d. h. längs, als auch in Querrichtung bewirkt wird. Das erzielbare Verstreckverhältnis ist allerdings hierbei insbesondere in Querrichtung limitiert und auch nicht exakt steuerbar, was die Herstellung von Folien mit einem aufgrund des beabsichtigten Anwendungszweckes geforderten Querverstreckungsverhältnis nachteilig ist.
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Bei Extrusion von so genannten Flachfolien aus Breitschlitzdüsen sind Vorrichtungen zum Querverstrecken der in Extrusionsrichtung geförderten Folienbahn bekannt, die die Folienbahn an den Rändern derselben erfassen und quer zur Extrusionsrichtung verstrecken, was außerordentlich aufwändig und kostenintensiv ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Querverstrecken eines Folienschlauches der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die sich besonders einfach herstellen lässt und Reckverhältnisse von etwa bis zu 1:3 in Querrichtung bezogen auf die Extrusionsrichtung ermöglichen sollen. Hierbei soll das erzielte Reckverhältnis möglichst konstant eingehalten werden.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, zwei unter einem Winkel α zueinander ausrichtbare Streckbalken innerhalb des Folienschlauchs an die Innenwandung desselben angrenzend zu positionieren, so dass der in Extrusionsrichtung geförderte Folienschlauch von den an die Innenwandung des Folienschlauches angreifenden und unter dem Winkel α zueinander ausgerichteten Streckbalken unter Querverstreckung desselben aufgeweitet wird. Eine solche Vorrichtung ist mit relativ geringem Aufwand herstellbar und gestattet durch die Voreinstellung des zwischen den beiden Streckbalken eingeschlossenen Winkels α die exakte Anwahl des gewünschten Reckverhältnisses quer zu Extrusionsrichtung.
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Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung möglichst nahe am Austritt des Folienschlauches aus der Extrusionsdüse angeordnet ist, um die Restwärme im Folienschlauch, welche die Querverstreckung begünstigt, ausnutzen zu können. Alternativ kann auch vorgesehen sein, den Folienschlauch vor der Einführung der erfindungsgemäßen Streckbalken auf eine geeignete Temperatur vorzuwärmen.
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Nach einem Vorschlag der Erfindung ist eine Verstelleinrichtung vorgesehen, mittels derer der Winkel α zwischen den beiden Streckbalken veränderbar ist. Der Winkel beträgt hierbei vorzugsweise 0 bis 45°, weiter bevorzugt 0 bis 30°, wobei die beiden Streckbalken bei einem Winkel α von 0° parallel zueinander verlaufen und keine Querverstreckung des Folienschlauches bewirken, in welche die Streckbalken eingeführt sind, was insbesondere zum Anfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt werden kann. Sobald der Winkel α zwischen den beiden Streckbalken vergrößert wird, etwa durch Betätigen der Verstelleinrichtung, ordnen sich die beiden Streckbalken in Extrusionsrichtung betrachtet etwa V-förmig auseinanderlaufend nach Maßgabe des Winkels α zueinander an und der mit seiner Innenwandung entlang der Streckbalken geführte Folienschlauch wird quer zur Extrusionsrichtung aufgeweitet und erfährt dabei die gewünschte entsprechende Querverstreckung.
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Um eine möglichst leichtgängige und im Idealfall berührungslose Führung des Folienschlauches über die Oberflächen der Streckbalken zu gewährleisten, sind diese nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung mit Mitteln zum Zuführen eines Fluidstromes ausgerüstet, wobei ferner die dem Folienschlauch zugewandte Oberfläche der Streckbalken mit Austrittsöffnungen für den Fluidstrom ausgebildet sind. Wenn als Fluid beispielsweise Luft oder ein anderer geeigneter Gasstrom verwendet wird, bildet sich zwischen dem Folienschlauch und der mit den Austrittsöffnungen versehenen Oberfläche der Streckbalken ein Luft- bzw. Gaspolster aus, auf welchem der Folienschlauch idealerweise berührungslos geführt und dabei aufgeweitet und querverstreckt wird, so dass Beschädigungen der Folienoberfläche vermindert oder gar vollständig vermieden werden.
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Insoweit ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Verstreckung des Folienschlauches ohne Kontakt über den gesamten Umfang desselben durchzuführen, wodurch eine besonders gleichmäßige Verstreckung bewirkt wird.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist den Streckbalken in Extrusionsrichtung vorgelagert ein Aufweitungsbalken vorgesehen, der ebenfalls innerhalb des Folienschlauches positionierbar ist und dessen Höhe der Höhe der Streckbalken entspricht. Der Aufweitungsbalken bewirkt insoweit eine Beabstandung des zuvor bereits zu einer Doppellage fischgelegten Folienschlauches entsprechend der Höhe der Streckbalken, so dass diese kollisionsfrei innerhalb des Folienschlauches positionierbar sind und lediglich die gewünschte Aufweitung des Folienschlauches quer zur Extrusionsrichtung bewirken.
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Auch der Aufweitungsbalken kann mit Mitteln zum Zuführen eines Fluidstromes ausgerüstet sein und die dem Folienschlauch zugewandte Oberfläche des Aufweitungsbalkens entsprechend mit Austrittsöffnungen für den Fluidstrom ausgebildet sein, um bei Verwendung von Luft oder anderem geeignetem Gas als Fluid eine berührungsarme oder Idealerweise berührungslose Führung des Folienschlauches auf dem sich ausbildenden Luft- bzw. Gaspolster zu gewährleisten.
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Der Aufweitungsbalken und die Streckbalken können bevorzugt an einem gemeinsamen Gestell gehaltert sein, was den Anlagenaufwand und das Einführen in den Folienschlauch bedeutend vereinfacht.
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Die Austrittsöffnungen für den Fluidstrom können nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung von Poren einer oberflächlich auf die Streckbalken und/oder den Aufweitungsbalken aufgebrachten porösen Materialschicht gebildet sein. Derartige zur Ausbildung von Fluidpolstern geeignete poröse Materialschichten sind beispielsweise aus der
DE 20 2010 009 955 U1 bekannt, die insoweit in Bezug genommen wird.
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Die Austrittsöffnungen weisen vorteilhaft einen mittleren Durchmesser von weniger als 50 μm, vorzugsweise weniger als 20 μm auf, um ein besonders gleichmäßiges und laminares Luft- bzw. Gaspolster zu erzeugen.
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Die Streckbalken können über Scherengelenke miteinander verbunden und gemeinsam verstellbar gehaltert werden, was mechanisch und konstruktiv besonders einfach zu bewerkstelligen ist. Um das Einführen der Streckbalken und ggf. des Aufweitungsbalkens in das Innere des Folienschlauches besonders einfach bewerkstelligen zu können, sind bevorzugt den Streckbalken in Extrusionseinrichtung nachgeordnet Schneideinrichtungen zum Aufschneiden des Folienschlauches in mindestens eine Folienbahn vorgesehen, so dass aus dem ursprünglichen in Doppellage vorliegenden Folienschlauch bei Anordnung einer Schneideinrichtung eine in Doppellage vorliegende Folienbahn und bei Anordnung von zwei Schneideinrichtungen zwei Folienbahnen erzeugt werden, zwischen denen ein Freiraum verbleibt, über den das die Streckbalken und ggf. den Auf weitungsbalken tragende Gestell in das Innere des Folienschlauches eingeführt werden kann.
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Die im Rahmen der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung eignet sich insbesondere auch zur Kombination mit einer Längsverstreckeinrichtung zum Verstrecken der Folienbahn bzw. des Folienschlauches in Extrusionsrichtung. Hierbei werden vor und nach den Streckbalken z. B. jeweils Abzugswalzenpaare vorgesehen, zwischen denen der Folienschlauch bzw. die aufgeschnittene Folienbahn hindurchführbar ist, wobei das dem Streckbalken nachgeordnete Abzugswalzenpaar mit einer höheren Drehzahl als das vorgelagerte Abzugswalzenpaar betreibbar ist, um die Folienbahn nach Maßgabe des Drehzahlunterschiedes in Extrusionsrichtung zu verstrecken. Im Rahmen einer solchen Ausgestaltung ist es somit möglich, eine zunächst in Schlauchform vorliegende Folienbahn längs und quer zu verstrecken, was allgemein als biaxiale Verstreckung bezeichnet wird. Das Reckverhältnis kann bis zu 1:3 betragen.
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Ferner kann vorgesehen sein, die Folienbahn nach der erfolgten Längs- und/oder Querverstreckung thermisch zu fixieren, indem diese z. B. über geeignet beheizte Walzen geführt wird, um eine mechanische Rückorientierung zu verhindern.
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Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
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2 die Vorrichtung gemäß 1 in perspektivischer Darstellung.
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Die aus den 1 und 2 ersichtliche Vorrichtung dient zum Querverstrecken eines in eine Extrusionsrichtung E geförderten Folienschlauches 1 aus thermoplastischem Kunststoff in einem Reckverhältnis von bis zu 1:3.
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Die Vorrichtung umfasst an wesentlichen Bauteilen in Extrusionsrichtung E betrachtet zunächst einen sich quer zur Extrusionsrichtung E erstreckenden Aufweitungsbalken 2 und hieran anschließend zwei mittels Scherengelenken 32 in nachfolgend noch näher geschilderter Weise verstellbare Streckbalken 3, die in der dargestellten Ausrichtung etwa V-förmig zueinander angeordnet sind und einen Winkel α einschließen, der in Extrusionsrichtung E geöffnet ist. Ferner sind den Streckbalken 3 nachgeordnet zwei Schneideinrichtungen 4 zum Aufschneiden des Folienschlauches 1 im Bereich seiner Längsränder zu zwei Folienbahnen angeordnet.
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Man erkennt, dass das Gestell 5, welches die Schneideinrichtungen 4, die Streckbalken 3 und den Aufweitungsbalken 2 trägt, in das Innere des Folienschlauches 1 eingeführt ist, wobei die Dimensionierung des Aufweitungsbalkens 2 und die Beabstandung der Streckbalken 3 voneinander so gewählt sind, dass diese jeweils unmittelbar benachbart zur Innenoberfläche des Folienschlauches 1 zum Liegen kommen.
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Der Aufweitungsbalken 2 ist mit einer etwa keilförmigen der Innenoberfläche des Folienschlauches 1 zugewandten Oberfläche versehen, wobei diese von einer mikroporösen Schicht 20 gebildet ist, welche Poren mit einer Porengröße von weniger als 50 μm vorzugsweise weniger als 20 μm aufweist. Zuführleitungen 21 führen ein geeignetes Fluid, etwa einen Druckluftstrom zum Aufweitungsbalken 2 und dieser Druckluftstrom tritt als laminarer Luftstrom über die Poren der mikroporösen Materialschicht 20 in Richtung auf die Innenoberfläche des Folienschlauches 1 aus.
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Ebenso sind die der Innenoberfläche des Folienschlauches 1 zugewandten Oberflächen der Streckbalken 3 mit einer solchen porösen Materialschicht 30 versehen, aus deren Poren der vorzugsweise gasförmige Fluidstrom, welcher über Zuführleitungen 37 zugeführt wird, austritt.
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Im dargestellten Betrieb der Vorrichtung wird der zunächst in nicht dargestellter Weise aus einer Runddüse extrudierte Folienschlauch 1, der in dem mit Bezugszeichen 10 gekennzeichneten Bereich doppelt flachgelegt in Extrusionsrichtung E zugeführt wird, durch den innerhalb des Folienschlauches 1 platzierten Aufweitungsbalken 2 aufgeweitet, wobei die beiden parallel verlaufenden Abschnitte des Folienschlauches in dem mit 11 gekennzeichneten Bereich einen größeren Abstand voneinander aufweisen, nämlich entsprechend der Höhe H2 des Aufweitungsbalkens 2. Infolge des aus der Materialschicht 20 austretenden Druckluftstroms wird hierbei zwischen der Materialschicht 20 und der Innenoberfläche des Folienschlauches ein Luftpolster ausgebildet, so dass der Folienschlauch 1 berührungslos von seinem mit 10 gekennzeichneten Zustand in seine mit 11 gekennzeichnete größere Abstandslage aufgeweitet wird.
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Die Höhe H2 des Aufweitungsbalkens 2 entspricht der Höhe H3 der Streckbalken 3, die in Extrusionsrichtung E betrachtet nachfolgend am Gestell 5 innerhalb des Folienschlauches 1 positioniert sind. Wie insbesondere aus der 1 ersichtlich, sind die beiden Streckbalken 3 etwa V-förmig unter Einschluss des Winkels α zueinander angeordnet, so dass der Folienschlauch 1 bei Förderung in Extrusionsrichtung E entlang der Streckbalken 3 nach Maßgabe des Winkels α quer zur Extrusionsrichtung E aufgeweitet und hierbei im gewünschten Maß querverstreckt wird. Auch hierbei wird zwischen der porösen Materialschicht 30 der Streckbalken 3 und der Innenoberfläche des Folienschlauches 1 ein Luftpolster ausgebildet, so dass der Folienschlauch 1 trotz seiner in Querrichtung erfolgenden Aufweitung berührungslos entlang der Streckbalken 3 gefördert wird und sich insoweit keine Beschädigung der Oberfläche des Folienschlauches einstellt.
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Der solchermaßen querverstreckte und in den Figuren mit 12 gekennzeichnete Folienschlauch wird nachfolgend von den beiden Schneideinrichtungen 4 aufgeschnitten und verlässt die Vorrichtung in Form von zwei verstreckten Folienbahnen 13.
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In nicht dargestellter Weise können die Folienbahnen 13 sodann über beheizte Walzen geführt werden, um sie thermisch zu fixieren und einer mechanischen Rückorientierung vorzubeugen.
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Der Winkel α zwischen den beiden Streckbalken 3 ist verstellbar, etwa in einem Bereich von 0–45°, vorzugsweise 0–30°.
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Zu diesem Zweck sind die beiden Streckbalken mit einem Ende gelenkig am Gestell 5 gehaltert (Bezugszeichen 300) und an einem zweiten Punkt über Scherengelenke 32 mittels einer Spindel 36 in ihrem Abstand zueinander verstellbar, und zwar gemeinsam, so dass der Winkel α zwischen den beiden Streckbalken 3 stufenlos zwischen 0°, d. h. paralleler Ausrichtung der beiden Streckbalken 3, bis hin zum gewünschten Öffnungswinkel α verstellbar ist. Die Spindel 36 wird dabei über einen Winkeltrieb 35 von einem Handrad 33 mit Antriebswelle 34 angetrieben, hier könnte gleichermaßen auch ein motorischer Verstellantrieb Anwendung finden.
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Sofern der Winkel α zwischen den beiden Streckbalken 3 etwa 0° beträgt, sind beide Streckbalken 3 parallel zueinander ausgerichtet und es findet keine Querverstreckung der Folienbahn beim Durchlauf in Extrusionsrichtung E statt. Diese Betriebsstellung eignet sich insbesondere zum Anfahren der Vorrichtung, bei welcher die Vorrichtung zunächst in das Innere des Folienschlauches 1 eingeführt werden muss. Zu diesem Zweck sind auch die Streckbalken 3 an ihrem entgegen der Extrusionsrichtung E weisenden Ende mit Einlaufspitzen 31 ausgebildet. Sobald die Vorrichtung in den Folienschlauch 1 eingeführt ist, kann durch Verstellung des Handrades 33 der Winkel α zwischen den Streckbalken 3 vergrößert werden, bis sich das gewünschte Reckverhältnis quer zur Extrusionsrichtung E einstellt.
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Sofern in hier nicht dargestellter Weise der Folienschlauch 1 vor der Einwirkung des Aufweitungswalkens 2 und der Streckbalken 3 zwischen einem Abzugswalzenpaar hindurchgeführt wird und auch die aufgeschnittene Folienbahn 13 nach dem Durchlauf durch die Vorrichtung zwischen einem weiteren Abzugswalzenpaar hindurchgeführt wird, kann neben der bereits erläuterten Querverstreckung des Folienschlauches 1 auch eine Längsverstreckung in Extrusionsrichtung bewirkt werden, wenn das Abzugswalzenpaar, das sich in Extrusionsrichtung E betrachtet hinter den Streckbalken 3 befindet, mit höherer Drehzahl als das vorgelagerte Abzugswalzenpaar betrieben wird, so dass entsprechender Zug auf den Folienschlauch 1 in Extrusionsrichtung ausgeübt wird. Im Ergebnis wird sodann eine biaxial verstreckte Folienbahn erhalten, d. h. diese ist sowohl in Extrusionsrichtung als auch quer dazu verstreckt. Das in Extrusionsrichtung sich einstellende Reckverhältnis wird hierbei durch den Drehzahlunterschied zwischen den Abzugswalzenpaaren maßgeblich bestimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010009955 U1 [0016]
