DE2307276C3 - Vorrichtung zur Flüssigkeitskühlung einer Schlauchfolie - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Flüssigkeitskühlung einer Schlauchfolie aus thermoplastischem Kunststoff bei abwärts arbeitenden Folienblasanlagen mit einem unterhalb der Extruderdüse angeordneten, den Folienschlauch ringförmig ungebenden Flüssigkeitskühler, bestehend aus einem Flüssigkeitsbehälter mit darunter angeordneter Unterdruckkalibrierkammer, an die sich eine Restflüssigkeit-Absaugkammer anschließt. ^&

Es ist bereits eine Vorrichtung (DT-OS 21 37 000) bekannt, bei welcher die innere Wandung eines Kühllochs im Flüssigkeitskühler mit einem nachgiebigen, porösen Kühlelement ausgekleidet ist, welches eine hohe Wasserhaltefähigkeit aufweist. Durch den im Folienschlauch herrschenden Innendruck und den in einem unteren Bereich des Kühlers auf die Folie von außen wirkenden Unterdruck legt sich diese an die Innenwandungen des Kühlelements an und gleitet an diesem nach unten. Die Kühlung der auskristallisierenden Folie wird allein durch das in dem nachgiebigen Kühlelement enthaltende Kühlwasser bewirkt, in dem Drainageöffnungen eine gewisse Kapillarströmung herrscht. Diese Kühlung ist jedoch für hohe Extrudiergeschwindigkeiten und dickere Wandstärken von Folienschläuchen nicht ausreichend.

Es ist auch bereits eine Vorrichtung (DT-OS 15 04 964) bekannt, bei welcher der auskristallisierende Folienschlauch durch einen Behälter läuft, in welchem sich eine Kühlflüssigkeit befindet. Dabei wird der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter immer auf einem konstanten Wert gehalten. Mit einer solchen Vorrichtung ist aber weder eine genaue Formgebung, noch eine ausreichend große Kühlung der Folie zu erreichen.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung (DT-OS 15 04 964) bekannt, bei welcher der Folienschlauch durch einen ringspaltartigen Flüssigkeitskühler gezogen wird, in dessen oberer öffnung ständig ein Flüssigkeitsspiegel bestimmter Höhe aufrecht erhalten wird. Zu diesem Zweck wird ein ständiger Kühlflüssigkeitsstrom an einen oberen Bereich des Folienschlauches herangeführt und aus diesem Bereich entweder über einen getrennten Kanal wieder abgezogen oder über einen Staurand bzw. Wehr abgeführt. Abgesehen davon, daß diese Vorrichtung in Folge einer fehlenden Kalibrierkammer den Schlauchrohling nur ungenau ausformt, reicht die vorgesehene Kühlmöglichkeit nicht aus, um höhere Produktionsgeschwindigkeiten oder dickere Wandstärken zu bewältigen.

Es ist schließlich noch eine Vorrichtung ^S-PS 36 22 657) bekannt, bei welcher der über die Außenfläehe eines Kühldorns geführte Folienschlauch durch eine Kühlkammer mit einer ersten und zweiten Zone läuft, wobei er in der ersten Zone im Gleichstrom und in der zweiten Zone im Gegenstrom von Kühlflüssigkeit beaufschlagt wird. Am oberen und unteren Ende des Kühlbereiches sind jeweils getrennte Kühlmitteleinlässe vorgesehen, in der Mitte des Bereiches ist ein gemeinsamer Auslaß angeordnet. Eine Unterdruck-Kalibrierung für die Außenseite des Folienschlauches ist bei der belcannten Vorrichtung nicht vorgesehen, was insbesondere bei der Erzeugung von dickeren Folien ungünstig ist.

Für ein langsames Kühlen sind nach der bekannten Vorrichtung zwei Kühlwasserzuführungen mit vorzugsweise unterschiedlicher Temperatur für eine Vorkühlung und Hauptkühlung nötig. Die getrennten Zuführungen erfordern darüber hinaus einen erheblichen konstruktiven Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, mit der ein langsames, gleichmäßiges Kühlen, insbesondere dicker Folien mit vereinfachter Konstruktion durch gleichzeitige Ausnutzung und Anwendung von Gegenstrom- und Gleichstromprinzip möglich ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Ausfluß des Kühlflüssigkeits-Behälters als Ringkanal mittels eines Kappenteils und der Oberseite der Unterdruck-Kalibrierkammer ausgebildet ist und das Kappenteil einen erhöhten Abschnitt als Überlaufwehr besitzt, und daß zwischen der Unterdruck-Kalibrierkammer und der Rest-Flüssigkeits-Absaugkammer eine Auslaßkammer angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich also im wesentlichen dadurch aus, daß in einer ersten Kühlzone eine schonende Gegenstromkühlung und in einer zweiten Kühlzone eine Gleichstromkühlung herrscht. Der auswärts gerichtete, gegen die Folienbewegung laufende Kühlmittelstrom tritt im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen aus der oberen öffnung des Ringspaltes zwischen Kühldorn und Kühlflüssigkeits-Behälter aus und fließt über den Deckel bzw. eine Kappe mit, einem Staurand bzw. Wehr ab. Durch das auf der Kappe: angeordnete Wehr hat die Flüssigkeit immer eine genau definierte Höhe. Es braucht lediglich ein Einlaß vorgesehen zu werden, um sowohl Gegenstromals auch Gleichstromkühlung zu erzeugen. Der Überlauf auf der Kappe ist konstruktiv einfach auszubilden und erfordert keinen großen Aufwand. Auch für den Fall, daß sich die Folie im unteren Bereich der Kühlzone an die innere Wandung des Wasserkühlers in Folge der Einwirkung von Unterdruck anlegt, wird die Wirksamkeit der Kühlung nur geringfügig vermindert, da der aufwärts gerichtete Gegenstrom, der über die Kappe abfließt, in jedem Fall erhalten bleibt.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeisptel der Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung zur Flüssigkeitskühlung einer Schlauchfolie.

Eine über eine Ringdüse bzw. einen Ringspritzkopf 1 extrudierte Schlauchfolie wird in einen zylindrischen

Wasserkühler 2 überführt, der in seinem Oberteil einen Kühlwasser-Behälter 3, eine unter dem Behiilter 3 angeordnete Unterdruck-Kalibrierkammer 4, deren Oberseite zusammen mit der Unterseite eines Kappenteils 5, welcher den Behälter 3 abdeckt, eaien Ringkanal 5 6 für Kühlwasser festgelegt, wobei der Behälter 3 gleichzeitig als Hydraulikdruck-Regelbehälter dient, sowie eine unter der Kalibrierkammer 4 angeordnete, materialeinheitliche Anordnung aus einer Kuhlwasser-Auslaßkammer 5a und einer Restflüssigkeits-Absaugkammer 6a aufweist. Die Außenwand der Unterdruck-Kalibrierkammer 4 besteht aus einem Metall, dessen leicht rauhe Oberflächenbeschaffenheit sich bei Versuchen als eine wünschenswert glatte Oberfläche einer Schlauchfolie gewährleistend erwiesen hat. Der Grund hierfür liegt darin, daß diese leicht rauhe Oberflächenbeschaffenheit die Schlauchfolie an einem Ankleben an der Oberfläche des Metalls der Kalibrierkamme; 4 hindert. Die Außenwände der Kühlwasser-Auslaßkammer 5a und der Restflüssigkeits-Absaugkammer 6a sind mit einem weichen Kühlelement 7 überzogen, das beispielsweise aus Gewebe oder einem schwammigen Material mit untereinander kommunizierenden feinen Zellen besteht.

Der größte Teil des dem Behälter 3 über ein Wasser-Rohr 8 zugeführten Kühlwassers fließt in Form flacher Ströme gleichmäßig über den Ringkanal 6 längs der Innenwand des zylindrischen Wasserkühlers 2 und in Berührung mit dem Außenumfang der Schlauchfolie F. Ein Teil des Kühlwassers fließt jedoch entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Schlauchfolie F aufwärts, d.h. dieser Kühlwasserteil fließt nach dem Vorbeiströmen am Kappenteil 5 aus dem Kühlwasser-Behälter 3 heraus.

Nach der Unterdruck-Kalibrierung besitzt die Schlauchfolie F somit infolge der gemeinsamen Wirkung der leicht rauhen Oberfläche des die Außenwand der Kalibrierkammer 4 bildenden Metalls und der flachen Kühlwasserströme eine glatte Oberfläche.

Selbst wenn sich die Schlauchfolie Fzufällig ausdehen und die obere Innenwand des zylindrischen Wasserkühlers 2 berühren sollte, besitzt das über den Ringkanal 6 zugeführte Kühlwasser einen höheren Druck als der Innendruck (etwa 1 mm Wassersäule) der Schlauchfolie F, so daß es die Schlauchfolie F nach innen drückt und dabei einen Spalt zwischen der Schlauchfolie Fund der Innenwand des Wasserkühlers 2 bildet, so daß das Kühlwasser gleichmäßig herabströmen kann. Der Kappenteil 5 besitzt einen größeren Innendurchmesser d als der Innendurchmesser D des Wasserkühlers 2 beträgt. Selbst wenn daher die Menge des abwärts strömenden Kühlwassers abnimmt, wenn sich der Durchmesser der Schlauchfolie F vergrößert und sie sich infolge des in ihr herrschenden höheren Blasformdrucks der Innenwand des Wasserkühlers 2 annähen, fließt eine größere Kühlwassermenge in die der Bewegungsrichtung der Schlauchfolie F entgegengesetzte Richtung über einen zwischen der Innenwand des Kappenteils 5 und dem Außenumfang der Schlauchfolie F gebildeten Spalt über den Kappenteil 5 hinweg zur Außenseite des Wasserkühlers 2, wodurch verhindert wird, daß die Kühlwirkung in nennenswertem Maß abnimmt. Zu diesem Zweck muß ein Wasserventil oder -hahn so gesteuert werden daß der zylindrische Wasserkühler 2 sowohl mit abwärts als auch mit aufwärts fließenden Kühlwasserströmen gespeist wird, nie auf diese Weise eingestellte Kühlwassermenge beträgt z. B. 1,25m³/Std. bsi Normaltemperatur, wenn die zu kühlende Schlauchfolie eine Dicke von 700 μ und eine Breite von 154 mm im zusammengelegten Zustand besitzt und mit einer Geschwindigkeit von 2,4 m/min abgezogen wird.

Das überlaufende Kühlwasser wird durch ein Überlaufrohr 9 abgeführt. Hierbei wirkt der erhöhte Teil der Oberfläche des Kappenteüs 5 als Wehr oder Damm zur Festlegung der Menge des überlaufenden Kühlwassers und mithin der Höhe H des auf dem Kappenteil 5 verbleibenden Wassers, so daß die Schlauchfolie F bei ihrer Abwärtsbewegung anfänglich stets an einer bestimmten Stelle des zylindrischen Wasserkühlers gekühlt wird. Die sich abwärts bewegende Schlauchfolie F wird unmittelbar vor ihrer Erstarrungslinie, d. h. der Stelle, an welcher sie zu kristallisieren beginnt, durch eine Vakuumleitung einer Unterdruck-Sogwirkung über in die Innenwand der Unterdruck-Kalibrierkammer 4 eingebohrte Saugöffnungen 10 unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Schlauchfolie durch einen in ihrem Inneren befindlichen wassergekühlten Dorn M weiter abgekühlt, so daß sie schließlich eine Schlauchform eines gewünschten Durchmessers annimmt. Der zylindrische Wasserkühler 2 und der innere Dorn M ermöglichen die gleichmäßige Herstellung einer dickwandigen Schlauchfolie F mit glatter Oberfläche unter stabilen Bedingungen. Der innere Dorn M bewirkt nicht nur die genannte Kühlung, sondern führt auch die folgenden Funktionen durch. Eine dicke Schlauchfolie F kann nicht einfach durch die Unterdruck-Kalibriereinrichtung und einen vergleichsweise niedrigen Innendruck zu einer festen bzw. stabiler, runden Querschnittsform abgekühlt werden, sondern tendiert zu einer Einwärtsverformung. Der innere Dorn M verhindert jedoch eine derartige Verformung.

Der Wasserkühler 2 gewährleistet, daß längs seiner Innenwand ständig flache Kühlwasserströme herabfließen und die Schlauchfolie Fdurch das Zusammenwirken mit dem Aufwärtsstrom des Kühlwassers außenseitig mit konstanter Kühlwirkung gekühlt wird. Außerdem bewirkt der innere Dorn M eine wirksame Innenkühlung der Schlauchfolie und mithin ihre gleichmäßige Formung. Genauer gesagt, wird eine geschmolzene Schlauchfolie Fan der Außenseite unmittelbar durch die Aufwärts- und Abwärtsströme des Kühlwassers und an der Innenseite indirekt durch die Metalloberfläche des Dorns M und die dicht daran befindlichen durch das im Dorn M strömende Wasser gekühlten Luftschichten abgeschreckt. Der in der Schlauchfolie F herrschende Druck verhindert ihr Ankleben am Umfang des Dorns M, d. h. er hält die Schlauchfolie F auf Abstand vom Dorn M, so daß die Schlauchfolie F unter stabilen Bedingungen geformt wird, ohne daß bei ihrer Bewegung durch den zylindrischen Wasserkühler 2 Oberflächenfehler an ihrer Innenfläche auftreten.

Gemäß der Figur liegt außerdem die Oberseite des Doms M praktisch auf gleicher Höhe mit dem Kühlwasserspiegel. Jede übermäßige Abweichung entweder der Höhenlage der Dorn-Oberseite oder des Kühlwasserspiegels liefert unerwünschte Ergebnisse. Wenn der Dorn M höher liegt als der Kühlwasserspiegel, wird die Schlauchfolie Fungenügend gekühlt, so daß ihre Innenfläche möglicherweise infolge eines Anhaftens am Dorn M verkratzt wird. Bei einem höher liegenden Kühlwasserspiegel wird dagegen die Schlauchfolie F infolge des auf ihre Außenseite einwirkenden höheren Wasserdrucks einwärts verformt, so daß ihre Formung instabil wird.

Wenn die Schlauchfolie Feiner Unterdruck-Sogwirkung ausgesetzt ist, fließt ein Teil des Kühlwassers über die Saugöffnung 10 abwärts in die Kalibrierkammer 4 hinein und wird nach einer gewissen Verweilzeit in dieser Kammer 4 über einen Auslaß 11a nach außen abgeführt. Der größte Teil des Kühlwassers wird über einen Einlaß 12 in die Auslaßkammer 5a geleitet und über einen Auslaß 13 abgeführt. Die sich bewegende Folie F gelangt sodann zum Kühlelement 7 aus Gewebe oder Schwamm-Material, das an der Außenwand der Unterdruck-Saugkammer 6a angeordnet ist. An diesem Punkt ziehen in die Innenwand der Kammer 6a

eingebohrte Saugöffnungen 14 die Folie F an die Oberfläche des Kühlelements 7 heran, wobei das von diesem absorbierte Kühlwasser durch ein Unterdruck-Saugrohr 15 angesaugt und über einen Auslaß 16 abgeführt wird. Gleichzeitig wirkt das Kühlelement 7 als Dichtung zur Verhinderung eines Herausleckens von Kühlwasser an der Unterseite des zylindrischen Wasserkühlers. Der Füllstand Wdes auf dem Kappenteil 5 verbleibenden Wassers wird unter Berücksichtigung des Verhältnisses z. B. zwischen Innendruck und Dicke der Schlauchfolie Fentsprechend gewählt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Flüssigkeitskühlung einer Schlauchfolie aus thermoplastischem Kunststoff bei abwärts arbeitenden Folienblasanlagen mit einem unterhalb der Extruderdüse angeordneten, den Folienschlauch ringförmige umgebenden Flüssigkeitskühler, bestehend aus einem Kühlflüssigkeitsbehälter mit darunter angeordneter Unterdruck-Kalibrierkammer, an die sich eine Restflüssigkeits-Absaugkammer anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfluß des Kühlflüssigkeits-Behälters (3) als Ringkanal (6) mittels eines Kappenteils (5) und der Oberseite der Unterdruck-Kalibrierkammer (4) ausgebildet ist und das Kappenteil (5) einen erhöhten Abschnitt als Überlaufwehr besitzt, und daß zwischen der Unterdruck-Kalibrierkammer (4) und der. Restflüssigkeits-Absaugkammer (6a) eine Auslaßkammer (5a) angeordnet ist.