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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schlauchfolien aus thermoplastischem
Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung von Schlauchiolien aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise
Polyäthylen, wobei der aus der Ringschlitzdüse eines Werkzeuges extrudierte Schlauch
mittels einer Abzugsvorrichtung unter gleichzeitigem Aufweiten über einen zwischen
dieser und dem Werkzeug angeordneten Kühldorn gezogen wird, Bei der Herstellung
von Schlauchfolien unter Verwendung eines Kühldorns bildet sich bekanntlich zwischen
dem Werkzeug und dem Kühldorn sowie auch zwischen dem Kühidorn und der Abzugsvorrichtung,
im allgemeinen ein Quetschwalzenpaar, innerhalb des Schlauches ein mit Luft gefüllter
Hohlraum. Dazu ist es bekannt, in den Raum zwischen Werkzeug und Kühldorn zwecks
Aufweitens und/oder innenseitigen Abstützens des aus der Düse austretenden Folienschlauches
Druckluft einzubringen, die gegebenenfalls auch noch die Funktion eines Kühlmediums
haben kann.
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Dabei hat sich gezeigt, daß zwischen dem am Kühldorn entlanggleitenden
bzw. an diesem vorbeigleitenden Folienschlauch und dem Kühldorn infolge des Druckgefälles
zwischen dem vor dem Kühldorn und dem hinter dem Kühldorn befindlichen Hohlraum
Luft vom ersten in den zweiten Hohlraum übertreten kann. Das führt nicht nur zur
Herabsetzung der Wirkung des Kühldorns insgesamt, sondern auch zu einer über den
Umfang betrachtet ungleichmäßigen Kühlwirkung mit der Folge, daß sich im Folienschlauch
Streifen bilden, die die Gleichmäßigkeit der Transparenz der Schlauchfolie beeinträchtigen.
Darüberhinaus hat dies aber auch noch zur Folge, daß im Bereich dieser Streifen
die
Dicke des Folienschlauches m unerhünschterWeise beeinflußt wird, d . h. der Folienschlauch
über seinen Umfang hinweg ungleiche Dicke erhält. Entsprechend erhält man einen
Folienschlauch, der sowohl in Bezug auf seine optischen als auch in Bezug auf seine
physikalischen Eigenschaften sehr ungleichmäßig ist.
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Diese Nachteile lassen sich auch dann nicht vermeiden, wenn in bekannter
Weise der Luftdruckcim Hohlraum zwischen Werkzeug und Kühldorn so eingestellt wird,
daß sich der Folienschlauch beim Vorbeigleiten am Kühldorn rundum von diesem abhebt
und nirgends mit diesem Berührung hat. Dies ist ganz einfach darin begrUndet, daß
der aus der Düse austretende Folienschlauch wegen der fertigungstechnisch bedingten
Toleranzen beim Austritt aus der Düse nicht absolut gleiche Dicke über seinen ganzen
Umfang aufweist und entsprechend die Schlauchbereiche geringerer Dicke unter dem
durch die Druckluft erzeugten inneren Überdruck sich mehr und schneller aufweiten
als die übrigen Bereiche.
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In bekannter Weise wurde versucht, diese Nachteile dadurch zu beheben,
daß im Kühldorn eine#Druckausgleichsleitung vorgesehen wurde, die den zwischen der
Düse und dem Kühldorn innerhalb des Folienschlauches gebildeten Raum mit dem zwischen
dem Kühldorn und dem als Abzugsvorrichtung dienenden Quetschwalzenpaar innerhalb
des Folienschlauches gebildeten Raum verbindet. Tatsächlich mag durch diese Maßnahme
die Streifenbildung und die ungleichmäßige Dicke des Folienschlauches zu einem wesentlichen
Teil beseitigt worden sein, eine optimale Lösung ist dies jedoch dennoch nicht.
Vorzugsweise soll diese Vorrichtung nämlich unter der Voraussetzung arbeiten, daß
zwar die Hohlräume zwischen Düse und Kühldorn sowie zwischen Kühldorn und Abzugsvorrichtung
miteinander verbunden sind, jedoch soll in diese Räume von außen keine Luft eingeführt
werden. Naturgemäß hat das zur Folge, daß die flüchtigen Additive der Kunststoffmasse
nicht
abgeführt werden können. Dies ist selbst dann nicht in ausreichendem Maße gewährleistet,
wenn die bei dieser bekannten Vorrichtung vorgesehene Maßnahme eine Verbindung des
Raumes zwischen Düse und Kühldorn mit der Atmosphäre verwirklicht sein sollte. Zwar
wird sich in diesem Falle Druckgleichheit in den Räumen vor und hinter dem Kühldorn
mit der Atmosphäre einstellen, eine Belüftung dieser Räume in einer solchen Weise,
daß ein vollkommener ständiger Luftaustausch stattfindet, ist jedoch nicht gegeben.
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Vorliegende Erfindung bezweckt, diese und weitere Nachteile zu vermeiden
und eine optimale Beeinflussung der Räume vor und hinter dem Kühldorn zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Luftdruck in den innerhalb des
Folienschlauches zwischen Werkzeug und Kühldorn sowie Kühldorn und Abzugsvorric#htung
gebildeten Hohlräumen unabhängig voneinander beeinflußt wird.
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Mit dieser Maßnahme, die selbstverständlich auch mit einem Gas anstelle
von Luft durchgeführt werden könnte, ist vor allem die Voraussetzung dafür gegeben,
in dem Raum zwischen dem Werkzeug und dem Kühldorn ständig einen mehr oder weniger
großen Unterdruck, also ein Vakuum aufrechtzuerhalten. Dies kann in der Weise geschehen,
daß der Raum vor dem Kühldorn einerseits an eine Luftzufuhrquelle, andererseits
aber auch an eine Luftabsaugevorrichtung angeschlossen ist, wobei Luftzufuhr und
Luftabsaugung so bemessen werden, daß sich während des normalen Betriebszustandes
ständig-ein geringer Unterdruck im Raum einstellt.
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Dies gewährleistet einen ständigen vollkommenen Luftaustausch und
damit eine optimale Abfuhr der in der Kunststoffmasse vorhandenen und nach dem Austreten
aus der Düse frei werdenden flüchtigen Additive, und zwar unabhängig vom Luftdruck
im Raum hinter dem Kühldorn. Darüberhinaus ist es damit aber auch möglich, ohne
die Verhältnisse im Raum hinter dem Kühldorn
in irgendeiner Weise
zu beeinflussen bzw. zu beeinträchtigen, im Raum vor dem-Kühldorn ein mehr oder
weniger großes Vakuum anzulegen und damit den Auflaufpunkt des Folienschlauches
auf den Kühldorn bzw. die an diesem düsenseitig ausgebildete Schulter zu steuern,
so daß zu einem gewünschten Zeitpunkt der Kontakt zwischen Schlauchfolie und Kühldorn
hergestellt und damit einerseits die gewünschte Kühlwirkung, andererseits aber auch
- und insbesondere in Abstimmung auf die Kühlwirkung - das gewünschte Verstreckungsverhältnis
in Längs- und Querrichtung erzielt wird, was bekanntlich für die Transparenz der
Schlauchfolie von wesentlicher Bedeutung ist.
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Der am Raum zwischen Werkzeug und Kühldorn angelegte relativ geringe
Unterdruck hat ferner auch noch den Zweck und die Wirkung, den fortlaufend aus dem
Werkzeug austretenden sehr dünnwandigen und noch verhältnismäßig heißen und damit
noch nicht sehr festen Folienschlauch im Bereich zwischen Düse und Kühldorn zu beruhigen,
d.h. in seiner Lage zu stabilisieren, so daß ein möglichst gleichmäßiger Auflauf
des Folienschlauches auf die Schulter des Kühldorns zu jeder Zeit gewährleistet
ist.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, den zwischen
dem Kühldorn und der Abzugsvorrichtung gebildeten Raum ständig mit der Atmosphäre
bzw. mit einer Druckgasquelle von atmosphä rischem Druck in Verbindung zu halten.
Dadurch ist sichergestellt daß sich im Raum hinter dem Kühldorn kein unerwünschter
Überdruck aufbauen kann, womit gleichzeitig auch die Gefahr eines eventuellen Abhebens
des Folienschlauches vom Kühldorn infolge eines solchen unerwünschten Überdruckes
vermieden#ist.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung
vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Raum zwischen Kühl dorn und
Werkzeug Leber eine durch das Werkzeug hindurchgeführte Leitung an eine Druckgasquelle
und über eine weitere Leitung an eine Vorrichtung zur Erzeugung
eines
Unterdruckes, beispielsweise eine Vakuumpumpe, angeschlossen ist.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß der
Raum zwischen Kühldorn und Abzugsvorrichtung über eine Leitung an Atmosphäre bzw.
eine Druckgasquelle mit atmosphärischem Druck angeschlossen ist. Hierzu könnte selbstverständlich
auch vorgesehen werden, die Leitung an eine Absaugevorrichtung anzuschließen, so
daß, falls erwünscht oder notwendig, im Raum zwischen Kühldorn und Abzugsvorrichtung
auch ein Unterdruck erzeugt werden könnte.
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Vorteilhaft ist es, wenigstens einzelne der Leitungen, insbesondere
jedoch alle Leitungen mittels entsprechender Einrichtungen, insbesondere Ventilen,
steuerbar zu machen. Dies ermöglicht nicht nur die Anpassung an unterschiedliche
Gegebenheiten sondern insbesondere auch die einwandfreie Steuerung des Druckes im
Raum zwischen Werkzeug und Kühldorn beim Übergang vom Anfahrtzustand in den normalen
Betriebszustand, indem zunächst mit einem geringen Überdruck gearbeitet wird, bis
der Schlauch über den Kühldorn gezogen ist, und dann auf einen mehr oder weniger
großen Unterdruck übergegangen wird, um den Folienschlauch zu stabilisieren und
seinen Auflaufpunkt auf die Schulter des Kühldorns zu bestimmen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel gezeigt
und wird anhand dieses im folgenden noch näher erläutert.
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Bei der in der Zeichnung schematisch dargestellten erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist der in seinen Einzelheiten nicht näher gezeigte und erläuterte Kühldorn
2 mit dem ebenfalls in seinen Einzelheiten nicht näher gezeigten und erläuterten
Werkzeug 1 mittels des Funktionsrohres 3 fest verbunden. Die dem Werkzeug in nicht
gezeigter Weise mittels einer ebenfalls nicht gezeigten Einrichtung zugeführte plastische
Kunststoffmasse tritt
am ringförmigen Düsenspalt, wie durch die
strichpunktierte Linie angedeutet, in Form eines schlauchförmigen Gebildes 5 aus
und wird zunächst beim Anfahren über den Kühldorn 2 ge zogen und durch das Quetschwalzenpaar
4 hindurchgeführt, welches dann den weiteren ständigen Abzug der Schlauchfolie 5
bewirkt. Dabei bildet der Folienschlauch 5 zusammen mit dem Werkzeug 1, dem Kühldorn
2 und dem Funktionsrohr 3 den ringförmigen Hohlraum 6 und zusammen mit dem Kühldorn
2 dem freien Ende des Funktionsrohres 3 sowie dem Quetschwalzenpaar 4 den Hohlraum
7. Das freie Ende des Funktionsrohres 3 kann dabei in nicht gezeigter Weise noch
mit einer Flachlegeeinrichtung versehen sein.
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Das an seinem unteren Ende verschlossene Funktionsrohr 3 ist mit seinem
oberen offenen Ende an das Gehäuse 8 angeschlossen, das seinerseits über die mittels
des Ventils od. dgl. 10 steuer- und/oder regelbare Leitung 9 mit einer nicht gezeigt
ten Druckgas- bzw. Druckluftquelle in Verbindung steht.
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Im Bereich des Hohlraums 6 weist das Funktionsrohr 3 an seinem Umfang
wenigstens eine Öffnung 11 auf, so daß über diese, das Funktionsrohr 3, das Gehäuse
10 und die Leitung 9 die Druckgasquelle mit dem Hohlraum 6 verbunden ist. Ferner
weist das Funktionsrohr 3 an seinem Umfang die weitere Öffnung 12 auf, an die innenseitig
im Funktionsrohr 3 rundum dicht die mit der vorzugsweise regel- und/oder steuerbaren
Luft- bzw.
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Gasabsaugevorrichtung 14, beispielsweise einer Vakuumpumpe, verbundene
Leitung 3 angeschlossen ist. Die Öffnungen 11 und 12 sind nach außen mittels des
das Funktionsrohr 3 umgebenden und mit den beiden Ringräumen 16 versehenen Ringes
15 abgeschirmt.
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Eine weitere Öffnung 17 ist in dem sich unterhalb des Kühldorne 2
befindenden freien Teil des Funktionsrohres ausgebildet.
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Silber diese Öffnung 17 sowie die innenseitig im Funktionsrohr 3 rundum
dicht an sie angeschlossene und durch das Funktionsrohr 3 hindurchgeführte Leitung
18 ist der Hohlraum 7 an die
umgebende Atmosphäre angeschlossen.
Selbstverständlich könnte ebensogut aber auch ein Anschluß an eine Druckgasquelle
mit atmosphärischem Druck vorgesehen sein.
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Weitere durch das Funktionsrohr 5 hindurchgeführte Leitungen für die
Zufuhr und Abfuhr des Kühlmittels für den Kühldorn 2 sind hier nicht gezeigt.
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Zum Erleichtern des erstmaligen Überführens des aus der Düse des Werkzeuges
2 ausgebrachten Folienschlauches 5 über den Kühldorn 2 wird beim Anfahren der Gas-
bzw. Luft einlaß von der Druckquelle über die Leitung 9, das Gehäuse 8, das Punktionsrohr
3 und dessen Offnung-bzw. Öffnungen 11 in denHohlraum 6 im Zusammenwirken mit dem
Luftaustritt ads diesem über die Öffnung 12,, die Leitungen 13 und die Vorrichtung
14 so geregelt bzw. gesteuert, daß sich im Hohlraum 6 ein geringer Überdruck einstellt.
im weiteren Verlauf der Schlauchherstellung werden Luft einlaß in und der Luftauslaß
aus dem Hohlraum 6 so aufeinander abgestimmt, daß sich im Hohlraum 6 ständig ein
geringer Unterdruck einstellt, womit - wie durch den im Raum 6 eingezeichneten Pfeil
schematisch angedeutet -eine fortlaufende gute Durchspülung des Raumes 6 mit stets
frischer Luft oder Gas gegeben und damit die Entfernung der flüchtigen Additive
aus dem Hohlraum 6 sichergestellt ist.
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Därüberhinaus wird durch den ständig vorhandenen mehr oder weniger
großen Unterdruck erreicht, daß das sich Jeweils zwischen Düse bzw. Werkzeug 1 und
Kthldorn 2 befindliche Folien#chlauchstück eine weitgehend immer gleiche und gleichbleibende
Lage einnimmt, so daß sowohl ein immer gleichbleibender als auch1 ein über den Umfang
betrachtet gleichmäBiger Auflauf des Folienschlauches 5 auf die Schulter des Kühldorns
2 gewährleistet ist. Schließlich hat man es durch entsprechende Einstellung des
Unterdruckes im Hohlraum 6 auch noch in der Hand, zu bestimmen, in welchem Bereich
des Kühldorns 2 der Folienschlauch 5 auf dessen Schulter 19 auftreffen soll,
wodurch
auf das Querverstrecknngsverhältnis undidamit auf die Verfestigung sowie auf die
Transparenz des Folienschlauches in gewünschter Weise Einfluß genommen werden kann.
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Davon unbeeinflußt stellen sich im Hohlraum 7 infolge dessen Anschlusses
an Atmosphäre bzw. athmosphärischen Druck immer gleichbleibende Verhältnisse ein,
d.h. es ist z-.B. verhindert, daß sich beim ständigen Vorbeigleiten des Folienschlauches
5 am Kühldorn 2 durch evtl. Mitnahme von Luft bzw. Gas aus dem Hohlraum 6 in den
Hohlraum 7 in letzterem ein Überdruck einstellt, der dann zur Folge haben könnte,
daß sich infolge eines zu großen Druckgefälles vom Raum 7 zum Raum 6 der Folienschlauch
5 zum Kühldorn 2, sei es auf dem ganzen Umfang oder auch nur an einzelnen Stellen
des Umfangs, in unerwünschter, weil die Qualität des Foliensohlauehes negativ beeinflußender
Weise abhebt.