DE2262190A1

DE2262190A1 - Kuehlvorrichtung fuer mittels eines folienblaskopfes hergestellte kunststoffschlauchfolien

Info

Publication number: DE2262190A1
Application number: DE2262190A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Upmeier
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 1972-12-19
Filing date: 1972-12-19
Publication date: 1974-07-11
Also published as: US3898028A; GB1444107A; FR2210495A1; CA1019115A; DE2262190B2; JPS567854B2; IT996408B; CH559094A5; BR7309913D0; JPS506661A; FR2210495B1

Description

WINDMÖLLER & HÖLSCHER ' 4.54 Lengerich, 11. Dezember 1972

M/TB 3184, Gos/kuk

Kühlvorrichtung für mittels eines Folienblaskopfes hergestellte Kunststoff-Schlauchfolien

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für mittels eines Polienblaskopfes hergestellte Kunststoff-Schlauchfolien mit Luftkühlung und Luftaustausch der Innenkühlluft durch eine zentrale öffnung des· Blaskopfes

Bei der Herstellung von Schlauchfolien aus thermoplastischen ' Kunststoffen hat sich die Folienkühlung mit Luft als wesentlich vorteilhafter als die im Prinzip leistungsfähigere Folienkühlung mit Wasser herausgestellt, da diese durch zu schroffe Abkühlung unausgeglichene und nachteilige Folieneigenschaften ergibt.

Als Hauptnachteil der Luftkühlung ist andererseits der geringe Kühleffekt zu nennen. Bekannte Kühlvorrichtungen der eingangs beschriebenen Art sind daher nur für geringere Abzugsgeschwindigkeiten des erzeugten Folienschlauches und somit nur für geringere Leistungen geeignet. Die bekannten Anlagen können auch nicht' durch einfache Steigerung des. Kühlluftumlaufs leistungsfähiger gestaltet werden, da einer beliebigen Leistungssteigerung durch Erhöhung der Luftmengen die sich daraus ergebenden Nachteile entgegenstehen, wie beispielsweise das Abschnüren des Schlauchfolienhalses durch den Luftstrahl oder das Flattern der noch plastischen Folie. Zur Erhöhung der Kühleffekte sind verschiedene Vorschläge zur Ergänzung der Schlauchfolisn-Aussenkühlung durch eine gleichzeitige Kühlung der Schlauchfolien-Innenseite gemacht worden. In die Schlauchblase eingesetzte Luftkühler mit Umwälzgebläse für die eingeschlossene Luft haben zwar eine gewisse Ver-

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besserung des Kühleffekts, zugleich jedoch auch erhebliche Nachteile durch Kondensation der ausdampfenden Bestandteile der Schmelze ergeben. Ein wesentlicher Fortschritt wurde durch die durch die Anmelderin bekanntgewordenen bzw. von ihr vorgeschlagenen Schlauchfolien-Innenkühlvorrichtungen mittels Luftaustausches durch eine große zentrale öffnung des seitlich eingespeisten Blaskopfes hindurch erreicht, die Gegenstand der DT-OS 1 729 13o der DT-OS 2 008 59 7 und der deutschen Patentanmeldung P 2c 32 346.ο sind. Auch bei diesen Innenkühlvorrichtungen ergibt sich jedoch eine Grenze der Leistungsfähigkeit , da bei dem Versuch einer Steigerung der Kühlleistung durch Erhöhung der Luftgeschwindigkeiten und damit der Luftmengen schließlich unerwünschte Vibrationen in dem noch plastischen Folienschlauch auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfache Schlauchfolienkühlvorrichtung zu schaffen, die bei guter Schlauchführung eine Anhebung der Kühlleistung ermöglicht. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die über größere Strecken zwischen der plastischen Folie und einer konzentrischen, im wesentlichen zur Folienwandung parallelen Luftleitfläche geführte Kühlluft die Folienvibration begünstigt und ferner, daß für die Kühlleistung, d.h. die Wärmeübergangszahl, die Größe der Luftgeschwindigkeit entscheidend ist.

:;Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einer Kühlvorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß zum Abstützen der Folie an sich bekannte (vgl. DT-OS 1 917 521) KühHuftzuführungsringe mit spaltförmigen, der Folie zugekehrten Auslaßöffnungen und Luftleitflächen mit geringer axialer Länge auf der Innenseite der Folie im Abstand vom Düsenspalt vorgesehen sind und daß die Küh Huf tzuführungs ringe in axialer Richtung öffnungen zum Durchtritt der aus den unteren Kühlluft-

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zuführungsringen ausgeblasenen Kühlluft aufweisen. Die der Schlauchfolie zuführbare Kühlleistung, also die durch den Kühlluftstrom pro Zeiteinheit abführbare Wärmemenge, hängt von dem Verhältnis von Schlauchoberfläche zur Schlauchmasse und damit von dem Verhältnis des mittleren Schlauchdurchmessers zur Wandstärke ab. Bei konstanter Wandstärke orientiert sich eine ausreichende Kühlleistung

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allein In der Weise nach dem mittleren Schlauchdurchmesser, daß sie mit dessen Verringerung zunehmen muß. Insbesondere aus Blasköpfen mit kleineren Durchmessern ausgeblasenen und abgezogenen Pollenschläuchen muß bei hohen Vorzuggeschwindigkeiten eine erhebliche Kühlleistung zugeführt werden, um die notwendige spezifische Kühlleistung zu erreichen, die ein unzulässiges Steigen der Prostgrenze verhindert. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung erlaubt die ^führung großer Kühlluftmengen mit großer Geschwindigkeit

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durch eine beliebig große Anzahl übereinander georteter Luftringpaare, ohne daß unzulässige Vibrationen in der noch weichplastischen Schlauchfolie befürchtet werden müssen, weil die zugeführte Kühlluft nur über kurze Strecken zwischen den zylindrischen Luftleitflächen und der Folie geführt ist und schädliche Schwingungen nicht anzuregen vermag.

überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße radiale etagenweise Kühlluftzufuhr mittels eines zylindrischen Ringdüsensatzes auf die Polieninnenseite im weichplastischen Bereich der Folienblase ohne Süßere Abstützung betriebssicher und unter Beibehaltung der Sekt schalenform der Schlauchblase möglich ist. Die sektschalenförmige Schlauchfolienblase, die durch einen plötzlichen übergang von einem zunächst zylindrischen Abschnitt von etwa dem Extrusionsdurchmesser auf den fertigen Schlauchdurchmesser gebildet wird, wird angestrebt, um die bei der Extrusion und bei dem Ausziehen des Materials bewirkte Längsorientierung der Moleküjfile durch eine kräftige und plötzliche Querdehnung abzumildern, um ein^ besseres Verhältnis der Festigkeitseigenschaften in Längs- und Querrichtung zu erhalten. Die Punktion der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist gewährleistet, obwohl der dem statischen Schlauchblaseninnendruck überlagerte dynamische Blasdruck vielleicht erwarten läßt, daß eine unkontrollierte Aufweitung der äußerlich nicht abgestützten Schlauchfolienblase gerade in dem Bereich auftreten könnte, in dem das Folienmaterial die größte Fließfähigkeit besitzt, also unmittelbar nach dem Austritt aus der Extruderdüse. Tatsächlich behält der Schlauch im Bereich der Kühlluftzufuhr, in dem er noch weichplastisch ist, unverändert seinen zylindrischen Durchmsser bei. Die Blasluft hoher

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Geschwindigkeit verformt den extrudierten Folienschlauch nicht, sondern stützt diesen unter Bildung eines kühlenden Luftpolsters, das Berührungen des Folienschlauches mit den Kühlringen vermeidet, ab« Das Luftpolster bewirkt eine gute LuftSchmierung des extrudierten Folienschlauches j so daß dieser, ohne ein Abreißen befürchten zu müssen, mit hoher Geschwindigkeit abgezogen werden kann»

Insbesondere bei Schläuchen mit geringen Durchmesser ist die Stützkraft des Schlauches auch im weichplastischen Zustand groß, daß auf eine AußenabStützung verzichtet werden kann. Der aus dem Blaskopf austretende weichplastische Schlauch hat am Austrittsringspalt seine größte Wandstärke, die .im Bereich der Kühlringe durch Längsreckung ständig abnimmt. Außerdem hat ein weichplastischer, einer plötzlichen Formänderung unterworfener Kunststoff die Neigung, in seine vor der Umformung gehabte Form zurückzukriechen, was die Einschnürneigung des extrudierten Schlauches bedingt. Infolge dieser Einschnürneigung will sich.der Schlauch-über die Höhe der Kühlringe zusammenziehen und strebt zur Mitte hin«, Aufgrund der anfänglich großen Schlauchwandstärke und der Einschnürneigung besitzt der gerade extrudierte Schlauch eine genügend große Formstabilität, um auch ohne AußenabStützung dem dem Innendruck überlagerten Blasdruck widerstehen zu können. Erst wenn aufgrund des AusZiehens des Werkstoffes die Schlauchwandstärke unter ein bestimmtes Maß gesunken ist, sinkt dessen Formänderungswiderstand und er weitet sich unter dem Innenluftdruck sehr rasch auf, bis aufgrund der Folienerstarrung sein Formänderungswiderstand trotz geringerer Wandstärke soweit angestiegen ist„ daß er dem Innenluftdruck, standhält. Die erfindungsgemäßea Kühlvorrichtung gestattet daher eine ausgezeichnete Ausreckung des extrudierten Folienschlauches, wobei der aus den Kühlringspalten austretende Blasluftstrom ein kühlendes Luftpolster erzeugt, das diesem die notwendige Wärme entz€&ht und diesen · reibungsfrei führt.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, der sich aus dem Wegiall einer Folienaußenabstützung ergibt ₉ liegt darin, daß der extrudierte Schlauch auf einfache Weise über die Kühlringe hinweggeführt werden kann_a s© daß ein einfaches. Anfahren

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der Anlage gewährleistet 1st.

Die dem Folienschlauch zuführbare spezifische Kühlleistung steigt bei konstanter Blasluftgeschwindigket mit wachsendem Schlauchdurchmesser und abnehmender Wandstärke des Schlauches. Zweckmäßigerweise ist d?her der Durchmesser der Kühlluftzuführungsringe mindestens so groß wie der Durchmesser des Düsenspalts. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Durchmesser der Kühlluftzuführungsringe größer ist als der Durchmesser des Düsenspalts.

Zweckmäßigerweise können an den Rändern der zylindrischen Luftleitflächen der Folie zugekehrte Ringwülste vorgesehen sein. Durch diese Profilierung der der Folie zugekehrten Fläche der Luftringe wird die Kühlung wiederholt mit hoher Geschwindigkeit auf kurzer Strecke dicht an der Folie vorbeigeführt, so daß diese besonders intensiv gekühlt wird. Weiterhin wird durch die Ringwülste ein Ringraum geschaffen, in dem sich ein größerer Druck ausbildet, der die luftgepolsterte Abstützung der Schlauchfolie begünstigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Von der Strangpresse 1 wird die Schmelze über den Anschluß 2 und die Bohrung 3 in den vereinfacht dargestellten Verteilerkanal 4 des Blaskopfes 5 geleitet und durch den von den Mundspaltringei 8,9 gebildeten Spalt 7 zu dem Folienschlauch 6 ausgeformt. Die hochgewölbten Düsenlippen 8^f, 9¹ der Mundspaltringe 8, 9 und der Anfang des Folienschlauches 6 werden durch den Luftstrom 11 des äußeren Kühlringes Io bzw. den Luftstrom 12 des inneren Luftleitringes 13 gekühlt. Die Gesamtkühlluft lh wird von einem nicht dargestellten Gebläse gefördert und durch den Rohrstützen 15 im Außenkühlring sowie über die Drosselklappe 16 und den Ringkanal 17 dem Innenluft-Leitring 13 zugeführt.

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. Dicht oberhalb des Blaskopfes sind in gewissem Abstand zueinander auf der Schlauchfolien-Innenseite mehrere Innenluftringe l8 mit den Luftlippen 26 übereinander angeordnet_s die sich beispielsweise mittels der Bolzen 19 auf dem tragenden Ring 13 abstützen und die durch die Verbindungsstutzen 2o bis 23 - von denen zur gleichmäßigen Luftversorgung der Luftringe vorzugsweise mehrere am Umfang verteilt sind - mit Kühlluft aus dem Luftzuiührungskanal 17 versorgt werden« Durch die engen Luftaustrittsspalte -insbesondere zwischen der Düsenlippe 9⁵ und dem Luftleitring 13-wird die Luftverteilung auf die verschiedenen Luftringe gextfährleistet, ebenso eine gleichmäßige Luftgeschwindigkeit durch die in Strömungsrichtung abnehmenden Querschnitte der Verbindungsstutzen 2o bis 23. Zwischen den Lippen 26 und 27 sind zylindrische Luftleitflächen von geringer axialer Länge gebildet₉ die mit der Folie schmale Luftauslaßspalte bilden.

Die aus den einzelnen KühlluftZuführungsringen austretende Blasluft wird durch den zwischen dem Innenrand der höher liegenden Kühlluftleitringe und dem zentralen Rohr 3o gebildeten Ringraum durch den aufgeblasenen Teil der Schlauchfolienblase zum. oberen . Ende 3o' des Absaugrohrs geleitet.

Es ist vorteilhaft, die durch den Blaskopf 5 führenden Luftkanäle mit einer Wärmeisolierschicht 36 zu versehen_s ebenso "in- nicht dargestellter Weise die Luftleitringe 18, um eine Erwärmung der Frischluft durch die abströmende Warmluft zu verhindern.

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Claims

P a t e η t a η s ρ r ü c h e

l.j Kühlvorrichtung für mittels eines Folienblaskopfes her- -^ gestellte Kunststoff-Schlauchfolien mit Luftkühlung und Luftaustausch der Innenkühlluft durch eine zentrale öffnung des Blaskopfes, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abstützen der Folie an sich bekannte Kühlluftzuführungsringe (18) mit spaltförmigen, der Folie zugekehrten Auslaßöffnungen und Luftleitflächen mit geringer axialer Länge auf der Innenseite der Folie (6) im Abstand vom Düsenspalt (V) vorgesehen sind und daß die Kühlluftzuführungsringe in axialer Richtung öffnungen zum Durchtritt der aus den unteren Kühlluftzuführunysringen ausgeblasenen Kühlluft aufweisen.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kühlluttzuführungsringe (18) mindestens so groß ist wie der Durchmesser des Düsenspaltes (7)
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kühlluftzuführungsringe (18) größer ist als der Durchmesser des Düsenspalts (7).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß an den Rändern der zylindrischen Luftleitflächen der Folie zugekehrte Ringwulste (27) vorgesehen sind.

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