DE2359975A1

DE2359975A1 - Kuehlvorrichtung fuer schlauchfolien

Info

Publication number: DE2359975A1
Application number: DE2359975A
Authority: DE
Inventors: Georg Stangl
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1973-12-01
Filing date: 1973-12-01
Publication date: 1975-06-12
Also published as: FR2252910A1; CH577377A5; DE2359975C3; NL7415407A; LU71399A1; ATA957274A; IT1030853B; FR2252910B1; AT333026B; DE2359975B2; GB1489434A; JPS5087159A; US3958913A

Description

FARBWERKE HOECHST AG vormals Weigher Lucios 6c Brüning

Werk Gendorf

HOE 73/F 919 d'S dB Bf §

Gendorf, den 27.11.1973 ^{Gd 1}^74

Aktenzeichen Dr. Gl/HH

"Kühlvorrichtung für Schlauchfolien"

Die Erfindung betrifft eine an den Extruderkopf anschließende Kühlvorrichtung für durch Extrusion nach dem Blasverfahren erhaltene Schlauchfolien, die aus kühlmittelbeaufschla'giten Kühlkörpern besteht, welche eine die Schlauchfolie umgebende Kühlstrecke bilden und verstellbar sind.

Beim Extrudieren von thermoplastischen Kunststoffen werden die aus dem Extruder ausgepreßten, noch zähflüssigen Schlauchfolien zur Verfestigung und Kalibrierung des Schlauches durch Kühlvorrichtungen geführt, die nach dem Extruderkopf angebracht sind.

Aus der DT-OS 2 003 289 ist eine Kühlvorrichtung bekannt, die aus bogenförmig ausgebildeten, kühlmitteldurchströmten Kühlsegmenten besteht, die eine die Schlauchfolie umgebende, zylinderförmige Kühlstrecke bilden. Dabei sind jeweils mehrere schmale Kühlsegmente in Abständen zueinander auf einem gemeinsamen Träger hintereinander befestigt. Die einzelnen Kühlsegmentreihen sind kreisförmig und gegeneinander längsversetzt angeordnet, so daß die Kühlsegmente der einen Reihe in die Abstände der Kühlsegmente der anderen Reihe zu liegen kommen. Dadurch wird als Kühlstrecke ein zylindrischer Hohlraum gebildet, dessen Durchmesser innerhalb eines weiten Bereichs durch Verstellen der Kühlsegmente quer zur Achse des Hohlraumes veränderbar ist.

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Der Umfang des Hohlraumes, den die bekannte Vorrichtung umschließt, ist jedoch nur in der engsten möglichen Einstellung völlig geschlossen. Bei jeder Verstellung zu größeren Durchmessern bzw. weiteren Schlauchumfängen werden zwangsläufig quer zur Schlauchachse Durchbrüche gebildet. Beim Durchgang des Schlauches durch die Kühlstrecke kommt es daher zu einer ständigen Unterbrechung der Kontaktberührung des Schlauches mit den Kühlsegmenten, wodurch. dieser eine ungleichmäßige Abkühlung erfährt; an den Durchbruchstellen kann der unter dem Innendruck des Stützgases stehende Schlauch außerdem sogar Ausbuchtungen erleiden. Eine weitere Ursache einer ungleichmäßigen Abkühlung des Schlauches ergibt sich daraus, daß die einzelnen Kühlsegmentreihen versetzt angeordnet sind. Dies hat nämlich zur Folge, daß die erste Kontaktberührung des vom Extruder in die Kühlvorrichtung einlaufenden Schlauches nicht in gleicher Höhe des Schlauches und damit auch nicht im gleichen Värmebereich erfolgt. Ungleichmäßige Abkühlung des aus dem Extruder ausgestossenen, zähflüssigen Polienschlauches führt aber zu äußerst nachteiligen Spannungszustanden im fertigen Schiaudi bzw. in der aufgeschnittenen Folie.

Ein weiterer Nachteil dieser Kühlvorrichtung liegt darin, daß der von den Kühlsegmenten umschlossene Hohlraum über die gesamte Kühlstrecke Zylinderform aufweist, also jeweils gleichen Durchmesser besitzt. Bei der Abkühlung des aus dem Extruder kommenden Schlauches an den ersten Kühlsegmenten kommt es infolge Schrumpfung des Schlauches zu einer geringen Verminderung seines Durchmessers, womit im weiteren Verlauf durch die zylinderförmige Kühlstrecke eine Kontaktberührung und einwandfreie Führung des Schlauches nicht mehr gegeben ist.,

Auf gäbe der Erfindung ist es daher, eine Kühlvorrichtung für Schlauchfolien zu schaffen, die die erwähnten Nachteile nicht aufweist, bei der somit die Kühlkörper einen veränderbaren und jeweils geschlossenen Hohlraum als Kühlstrecke bilden, wobei sie die Schlauchfolie über die gesamte Kühlstrecke berührend umfassen.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß abwechselnd Kühlkörper mit planer und bogenförmiger Innenfläche einen Hohlraum als Kühlstrecke bilden, wobei die Innenfläche der planen und die Projektionen der Innenflächen der bogenförmigen Kühlkörper als regelmäßige Trapeze ausgebildet sind und die Kühlkörper sowohl quer zur Achse als auch.gegen die Achse des Hohlraumes geneigt verstellbar angeordnet sind.

Die Kühlkörper mit planer Innefläche werden im folgenden als Plattenkühlkörper, jene mit bogenförmiger Innenfläche als Segmentkühlkörper bezeichnet.

Die Innenfläche der Segmentkühlkörper stellt Ausschnitte aus einem Zylindermantel dar, wobei die Schnittkanten schräg, d.h. im spitzen Winkel zu einer Mantellinie dieses Zylinders verlaufen. Die Segmentkühlkörper stellen vorzugsweise an der Innenfläche bogenförmig ausgebildete Segmentplatten mit verjüngend verlaufenden, zugespitzten Außenkanten dar, wobei die Rückseite zwei sich jeweils bis zu den Außenkanten erstreckende, plane, gleich große und unter einem rechten oder größeren Winkel zusammenstoßende Flächen aufweist, womit gewährleistet wird, daß die Außenkanten an den Plattenkühlkörpern satt anliegen.

Denkt man sich die Segmentkühlkörper in die Ebene projeziert, so erhält man ein regelmäßiges Trapez. Der spitze Innenwinkel dieses Trapezes soll mit ß bezeichnet werden. Dieser Winkel drückt den Grad der Verjüngung der Außenkanten der Segmentkühlkörper aus.

Durch die trapezförmige Ausbildung der Segmentkühlkörper wird erreicht, daß der Schlauch beim Durchlaufen der Kühlstrecke die Segmentkühlkörperkanten beim Übergang von einem Segmentkühlkörper zum anderen jeweils nur an einem Punkt seiner Außenwand berührt und somit die Gefahr einer Längsmarkierung im fertigen Schlauch ausgeschaltet ist.

Die Plattenkühlkörper besitzen eine plane, regelmäßig trapezförmige Innenfläche. Vorzugsweise sind es allseitig plane Platten, die die Form eines regelmäßigen Trapezes aufweisen. Der spitze Winkel zwischen der Basisseite und einer Schenkelkante wird als Winkel ^" bezeichnet. Die trapezförmige Ausbildung der'

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Plattenkühlkörper gewährleistet, daß dar von den Kühlkörpern umschlossene Hohlraum bei jeder möglichen Stellung der Kühlkörper in seinem Umfang geschlossen bleibt.

Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung besteht aus mindestens drei Plattenkühlkörpern und mindestens drei Segmentkühlkörpern, vorzugsweise aus drei bis zehn Plattenkühlkörpern und drei bis zehn Segmentkühlkörpern, insbesondere aus vier Plattenkühlkörpern und vier Segmentkühlkörpern. Die beiden Kühlkörper sind in abwechselnder Reihenfolge zu einem in seinem Umfang geschlossenen Hohlraum angeordnet, wobei die Verjüngung der Seitenkanten der Kühlkörper in Schlauchbewegungsrichtung weist und die Länge des Hohlraumes bzw. der Kühlstrecke durch die Länge der Kühlkörper gegeben ist.

Es ist ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, daß die Kühlkörper nicht nur einen in seinem Umfang geschlossenen und stufenlos veränderbaren zylindrischen Hohlraum, dessen kleinster Radius dem Radius der Segmentkühlkörper entspricht, sondern auch einen ebenfalls geschlossenen, in Schlauchbewegungsrichtung verlaufenden kegelstumpfförmigen Hohlraum umschließen können.

Der kegelstumpfförmige Hohlraum kann sowohl seinem Umfang als auch seinem Konvergenzwinkel nach symmetrisch zur Achse stufenlos vergrößert und verkleinert werden.

Die Größe des Umfanges des kegelstumpffömigen Hohlraumes richtet sich nach dem Durchmesser des extrudierten Schlauches.

Unter Konvergenzwinkel wird definitionsgemäß der spitze Winkel «£ (Neigungswinkel) zwischen der gedachten Grundfläche des kegelstumpfförmigen Raumes und seiner Mantellinie verstanden.

Der Neigungswinkel«* ist bestimmt durch die Länge der Kühlstrecke (Kühlkörper) sowie durch die Größe der Durchmesserdifferenz zwischen der gedachten kreisförmigen Grund- und Deckfläche des kegelstumpfförmigen Raumes. Die kleinste Einstellung des Winkelsckwird zweckmäßigerweise so gewählt, daß der Größenunterschied der Durchmesser nicht mehr als 10 %, vorzugsweise nicht mehr als 3 % beträgt. Insbesondere wird der

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Winkel λ so eingestellt, daß de* genannte Größ^nunterschied zwischen 0,5 und 2 % liegt. So ergibt sich bei einer Kühlvorrichtung mit einem Durchmesser der gedachten kreisförmigen Eingangsfläche des kegelstumpfförmigen Hohlraumes von 500 mm und einer Kühlstreckenlänge von 200 mm bei einer Durchmesserdifferenz zwischen der gedachten kreisförmigen Ein- und Ausgangsfläche des kegelstumpfförmigen Hohlraumes von 1 % ein Winkels* von 89°17' und bei einer Durchmesserdifferenz von 3 % ein Winkelot von 87° 51'. Beträgt die Kühlstreckenlänge beispielsweise 700 mm statt 200 mm, so lauten die Werte von <K entsprechend 89° 48' bei 1 % und 89° 24' bei 3 % Durchmesserdifferenz.

Die obengenannten spitzen Winkel ß und $ der Segmentkühlkörper bzw. der Plattenkühlkörper richten sich in ihrer Größe nach der Größe des Neigungswinkels dL . Der spitze Winkel ß der Segmentkühlkörper muß kleiner sein, vorzugsweise um 0,5 bis 2°, als die kleinste Einstellung von ot; der spitze Winkel f der Plattenkühlkörper kann gleich, vorzugsweise soll er aber kleiner, beispielsweise um 0,5 bis 1°, als die kleinste Einstellung vonoC sein.

Die Kühlkörper der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung sind in der Weise angeordnet, daß die Plattenkühlkörper auf den Segmentkühlkörpern aufliegen. Bei Verstellung der Segmentkühlkörper werden die Plattenkühlkörper zwangsläufig mit verstellt.

Die Verstellung der Segmentkühlkörper erfolgt beispielsweise dadurch, daß diese an Zahnstangen befestigt sind, denen zweiteilig ausgebildete Antriebswellen zugeordnet sind, wobei die Antriebswellen mittels Zahnketten miteinander verbunden sind und eine Antriebswelle als Hauptantriebswelle fungiert, während die Plattenkühlkörper an mit Federn versehenen Wellen befestigt sind. Durch die Federn werden die Plattenkörper an die Segmentkörper angedrückt. Werden durch die Hauptantriebswelle die Segmentkörper im Hinblick auf eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Hohlraumes oder zur Einstellung eines bestimmten Winkels<\ verstellt, so werden dabei durch die Segmentkühlkörper selbst bzw. mit Hilfe der Federn auch die Plattenkühlkörper mitverstellt. Die Einstellung eines bestimmten Winkels*4ist beispielsweise dadurch möglich, daß die zweiteilig ausgebildeten Antriebswellen durch eine Kupplung

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gekoppelt sind. Durch Auskoppeln ist es möglich, die Kühlkörper auf den gewünschten Neigungswinkel einzustellen.

Die Kühlkörper sind zweckmäßigerweise hohl ausgebildet und mit einem Kühlmittelzu- und -abfluß versehen. Das Kühlmittel kann aber auch auf der Rückseite der Kühlkörper in zu diesem Zwecke angebrachten Aufsätzen geführt werden. Zur Verhinderung des Anklebens der Schlauchfolie an die Kühlwandung sind an den Kühlkörpern Bohrungen angebracht, durch die Kühlluft auf die Schlauchwand beim Durchgang des Schlauches durch die Kühlstrecke geblasen wird.

Die Kühlkörper werden zweckmäßigerweise aus Metall hergestellt, sie können aber auch vorzugsweise" aus thermostabilen Kunststoffen gebildet sein.

Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung eignet sich für die Herstellung von Blasfolien bzw. Schläuchen aus thermoplastischen Kunststoffen, vorzugsweise aus Polyolefinen, insbesondere aus Polyvinylchlorid.

Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zeichnet sich gegenüber den bekannter: Kühlvorrichtungen durch besondere Vorteile aus.

Durch die geschlossene Ausbildung der Kühlstrecke wird eine schnelle und gleichmäßige Kühlung der Folie erreicht. Die kegelstumpfförmige Ausbildung der Kühlstrecke gewährleistet einen ständigen Kontakt der Kühlkörper mit dem Schlauch bei seinem Durchgang durch die gesamte Kühlstrecke, da sich die Form der Kühlstrecke dem jeweiligen Durchmesser des Schlauches anpaßt. Diese Anpassung laßt sich leicht und einwandfrei einstellen.

Der vom Extruder kommende Schlauch legt sich mit seiner Außenwand an die Kühlkörper an und erfährt während des Durchlaufens der ganzen Kühlstrecke in seinem vollen Umfange und im jeweils gleichen Wärmebereich, eine gleichmäßige Abkühlung. Dadurch wird ein von unterschiedlichen Spannungen freier und somit in seiner Endqualität wesentlich verbesserter Schlauch bzw. Folie erhalten.

Durch die gleichmäßige und schnelle Kühlwirkung sowie durch die exakte Anpassung der Kühlkörper an die Schlauchform über die gesamte Kühlstrecke wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine hohe Produktionsgeschwindigkeit erreicht.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert, ohne daß jedoch eine Einschränkung auf die gezeigte Ausführungsform bestehen soll.

Es zeigt schematisch;

Figur 1 eine Kühlvorrichtung bei kleinstmoglichenr Hohlraum in der Draufsicht.

Figur 2 eine Kühlvorrichtung gemäß Figur 1 bei größtmöglichem Hohlraum in der Draufsicht.

Figur 3 den Längsschnitt A-B durch die Kühlvorrichtung gemäß Figur 1.

Figur 4 einen Segmentkühlkörper in Draufsicht. Figur 5 einen Plattenkühlkörper in Draufsicht. Figur 6 einen Segmentkühlkörper in Vorderansicht. Figur 7 einen Plattenkühlkörper in Vorderansicht.

Die Kühlvorrichtung besteht aus vier Plattenkühlkörpern (1) und vier Segmentkühlkörpern (2). Sie bilden in Schlauchbewegungsrichtung einen kegelstumpf förm'igen Raum (3) mit dem Konvergenzwinkel «, wobei durch Verstellen der Kühlkörper sowohl der Umfang des Raumes als" auch der Winkel C*. vergrößert oder verkleinert werden kann.

Die Plattenkühlkörper sind allseitig plane Platten mit der Form eines regelmäßigen Trapezes, wobei der spitze Winkel^ von der großen Grundkante und einer Schenkelkante gebildet wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel ^" 88,5°. Die einzelnen Platten weisen Bohrungen (4) auf zur Durchführung der Kühlluft an die Schlauchwand. Die Kühlluft wird durch die eingeschweißten Rohrstutzen (6) in die Kammern (5) geführt, von wo sie durch Bohrungen (4) auf die Schlauchwand trifft. Die Plattenkühlkörper sind ferner mit Zu-

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und Abführstutzen (7) für das Kühlmedium versehen.

Die Segmentkühlkörper stellen an der Innenfläche bogenförmig ausgebildete Segmentplatten mit spitzen, verjüngend verlaufenden Außenkanten dar. Die Verjüngung der Segmentplatten, ausgedrückt durch den Winkel ß beträgt 88⁰3Q«Die Rückseite der Segmentplatten weist zwei plane, mit einem Winkel von 90 zusammenstoßende Flächen auf.

Die einzelnen Segmentplatten besitzen ebenfalls Zu- und Abfuhrstutzen (7) für Kühlwasser und Bohrungen zur Führung von Kühlluft an die Schlauchwand; die Kühlluft wird über die Rohrstutzen (6) und die Kammer (5) herangeführt.

Die Segmentplatten sind an Zahnstangenwellen (8) befestigt, denen die Antriebswellen (9) zugeordnet sind, die durch eine Zahnkette (10) miteinander verbunden sind und von denen eine als Hauptantriebswelle (11) wirkt.

Die Plattenkühlkörper (1), die an den Führungswellen (13) mittels

eines Kugelgelenks (14) befestigt sind, werden durch die Federn (12)

an die Segmentkühlkörper (2) gepreßt und dadurch bei deren Verstellung zwangsweise mit verabellt.

Die Hauptantriebswelle (11) sowie die Antriebswellen (9) sind zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Teile durch eine Kupplung (15) verbunden sind. Durch Auskuppeln ist es möglich, die Segmentplatten in Winkelstellung zur Extrusionsachse zu stellen, wobei zwangsweise auch die planen Platten mit verstellt werden. Somit kann durch Verstellung der Segmentkühlkörper und zwangsweise Mitverstellung der Plattenkühlkörper der von den Kühlkörpern eingeschlossene Hohlraum sowohl ;quer zur Extrusionsachse als auch im Winkel dazu verändert werden.

Der vom Extruder kommende Kunststoffschlauch (s) legt sich mit seiner Außenwand an die Kühlkörper der Kühlvorrichtung, wird durch diese hindurchgeführt und anschließend wie üblich flach gelegt und aufgewickelt. Flachlegung und Aufwickelung sind nicht dargestellt.

*) bei einer bevorzugten Ausführungsform , ·

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Claims

Patentansprüche :

Kühlvorrichtung für Schlauchfolien, die aus kühlmittelbeaufscIbJagten Kühlkörpern besteht, welche eine die Schlauchfolie umgebende Kühlstrecke bilden und verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd Kühlkörper mit planer und bogenförmiger Innenfläche einen Hohlraum als Kühlstrecke bilden, wobei die Innenfläche der planen-und die Projektionen der Innenflächen der bogenförmigen Kühlkörper als regelmäßige Trapeze ausgebildet sind und die Kühlkörper sowohl quer zur Achse als auch gegen die Achse des Hohlraumes geneigt verstellbar angeordnet sind.
2.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper mit planer, regelmäßig-trapezförmiger Innenfläche aus allseitig planen Platten, die die Form eines regelmäßigen Trapezes aufweisen, bestehen.
3.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper mit bogenförmiger Innenfläche aus, an der Rückseite zwei sich jeweils bis zu den Außenkanten erstreckende, plane, gleich große und unter einem rechten oder größeren Winkel zusammenstoßende Flächen aufweisenden„ Segmentplatten mit verjüngend verlaufenden und' zugespitzten Außenkanten bestehen.
4.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Kühlkörper je 3 bis je 10 beträgt.
5.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper einen in seinem Umfang geschlossenen zylindrischen Hohlraum als Kühlstrecke bilden.
6.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 ,bils. .<?.> ■ dadurch 'gekennzeichnet, daß die Kühlkörper einen in seinem Umfang geschlossenen kegelstumpfförmigen Hohlraum als Kühlstrecke bilden.

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7.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper derart angeordnet sind, daß die Kühlkörper mit planer Innenfläche auf jenen mit bogenförmiger Innenfläche aufliegen.
8.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper mit bogenförmiger Innenfläche eine Verstellvorrichtung aufweisen und die Kühlkörper mit planer Innenfläche so angeordnet sind, daß sie beim Verstellen der Kühlkörper mit bogenförmiger Innenfläche mit verstellt werden.
9.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Kühlkörpern umschlossene kegelstumpfförmige Hohlraum symmetrisch zur Achse veränderbar ist.
10.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kühlmittelbeaufschlagten Kühlkörper Zu- und Abführungen sowie Verteilerkanäle und von diesen an den Innenflächen mündende Öffnungen für Kühlgas aufweisen.

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