DE2754096C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Blasluftring gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zur Herstellung von Blasfolien wird eine heiße Schmelze eines Polymers einer Form zugeführt, aus der die Folie in Form eines Schlauches extrudiert wird. Die Expansion wird durch einen im Inneren des Schlauches aufgebauten Luftdruck erzeugt, um den Schlauch zu einem dünnwandigen Film auszuziehen. Der aus der Form austretende Schlauch ist relativ unstabil bis der Schlauch die sogenannte Frost-Linie erreicht hat, ab der sich der Kunststoff ausreichend verfestigt hat. Der Abstand zwischen der Form und der Frost-Linie muß zwischen spezifischen Grenzen auferhalten werden, um die Stabilität des Schlauches zu gewährleisten. Dies führt zu einer Begrenzung der Geschwindigkeit, mit der der Schlauch aus der Form austreten darf.

Um die Produktion von Blasfolien zu erhöhen, wird nunmehr generell Kühlluft auf die Außenoberfläche des Schlauches aufgeblasen und zwar in Form eines den Schlauch umgebenden Luftringes. Die Kühlwirkung der von diesem Luftring zugeführten Luft ist hierbei maßgeblich durch zwei Parameter bestimmt, nämlich durch die Temperatur des Luftstromes und das Volumen, welches der Oberfläche des Schlauches sicher zuge­ führt werden kann.

Die Lufttemperatur darf nicht unter den Gefrierpunkt fallen, da anderen­ falls das Wasser im Kühlsystem kondensieren würde. Daraus ergibt sich eine Begrenzung der Temperatur des Luftstromes. Die Geschwindigkeit der Kühlluft, mit der die Luft auf das austretende Material auftreffen kann, ist insofern stark begrenzt, als bei einer zu großen Geschwindigkeit der Schlauch in Schwingungen versetzt wird, die zu einem unstabilen Verhalten des Schlauches führen.

Bei einem bekannten Blasluftring der eingangs genannten Art (DE-OS 22 59 732) wird der Luftstrom über zwei in Abzugsrichtung des Schlauches hintereinander angeordneten Strömungskanälen auf den aus der Form austretenden Schlauch geführt. Hierbei wird der Luftstrom aufgrund der Ausrichtung der Strömungskanäle direkt auf den Folienschlauch zugeführt und strömt dann längs des Folienschlauches axial weiter. Diese Führung des Luftstromes führt zu einer Begrenzung der Geschwindigkeit des austretenden Luftstromes, bedingt durch das Auftreten von Flatterbewegungen des Schlauches, die im Extremfall den Schlauch von der Form trennen können. Demnach ist die Kühlleistung bei der bekannten Vorrichtung von der Temperatur des Luftstromes und derjenigen Geschwindigkeit begrenzt, mit der der Luftstrom gerade noch sicher auf den Folien­ schlauch zugeführt werden kann, ohne Unstabilitäten hervorzurufen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte Kühlleistung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Nach Maßgabe der Erfindung wird der aus dem stromabwärtig gelegenen Strömungskanal austretende Luftstrom von der Achse des Luftringkörpers weg radial nach außen abgelenkt, wodurch der Luftstrom mit einer sehr hohen Geschwindigkeit austreten kann, ohne Unstabilitäten des aus der Form austretenden Folienschlauches hervorzurufen. Diese Erhöhung der Luftgeschwindigkeit führt zu einer Steigerung der Kühlleistung. Eine erhöhte Kühlleistung hat aber zugleich eine Absenkung der Frost-Linie nach unten zur Folge. Die Kühlung erfolgt maßgeblich durch den aus dem stromabwärtig gelegenen Strömungskanal austretenden Luftstrom, der gegenüber dem stromaufwärtigen Luftstrom eine größere Luftmenge aufweist und mit größerer Luftgeschwindigkeit austritt.

Durch den stromaufwärtig austretenden Luftstrom wird sichergestellt, daß das sich teilweise noch im Schmelzzustand befindliche Material des die Form verlassenden Schlauches nicht an den Innenoberflächen des Blasluftringes haften bleibt und dadurch ein Einreißen des Schlauches hervorruft. Gleichzeitig wird für eine gewisse Anfangskühlung der Außenoberfläche des Schlauches gesorgt. Die Erfindung hat weiter zur Folge, daß der Blasluftring in Axialrichtung eine sehr geringe Abmessung im Zentimeterbereich aufweist.

Aus der DE-OS 22 56 942 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Blasfolien bekannt, bei der ein Luftstrom aus zwei in Abzugsrichtung hintereinander angeordneten Strömungskanälen austritt, wobei der stromabwärtig austretende Luftstrom einstellbar ist. Dieser stromabwärtig austretende Luftstrom dient allerdings maßgeblich zur Beeinflussung der Aufweitung des Schlauches, um ein Anhaften des Schlauches an der Innenwand des Blasluftringes zu vermeiden. Die eigentliche Kühlung des Schlauches erfolgt durch den stromaufwärtig austretenden Luftstrom, der jedoch im Bereich der Austrittsöffnung des Strömungs­ kanals nicht von der Extrusionsachse des Schlauches weggerichtet ist. Auch bei der bekannten Vorrichtung ist somit die Geschwindigkeit des austretenden Luftstromes beschränkt.

Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Lehre des An­ spruches 1 sind durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen diametralen Querschnitt durch eine Ausführungs­ form eines Blasluftringes;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Teiles des Blasluftringes nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; und in

Fig. 3 und 4 ähnliche Querschnitte weiterer Ausführungsformen von Blas­ luftringen.

Gemäß den Fig. 1 und 2 besteht die lediglich schematisch dargestellte Form aus einem Körper 10, in dem ein Kern 12 angeordnet ist, welche um die in Längsrichtung verlaufende Extrusionsachse 17 innere und äußere kreisförmige Formlippen 14 bzw. 16 bilden und zwischen denen ein allge­ mein mit 18 bezeichneter zylindrischer Schlauch aus geschmolzenem polymerem Material extrudiert wird, der symmetrisch zur Extrusions­ achse 17 ist. In einem Luftringkörper 20 ist ein Bodenring 22 mit einer um die Extrusionsachse 17 zentrierten mittleren kreisförmigen Öffnung 24 angeordnet. Die Wand dieser Öffnung 24 ist in Bewegungsrichtung des Schlauches 18 gegenüber der Extrusionsachse 17 radial nach außen geneigt. In der nachstehenden Beschreibung sowie den Ansprüchen beziehen sich die Ausdrücke "radial" und "axial" auf die Extrusionsachse 17, sofern nichts anderes angegeben ist. Ein Ablenkring 26, dessen Form und Gestalt noch im einzelnen angegeben werden soll, ist in einem vorgegebenen Abstand oberhalb des Bodenringes 22 koaxial mit diesem angeordnet, und zwar mittels einer Anzahl von senkrechten Zapfen oder Stiften 28, um einen radial ver­ laufenden kreisförmigen Spalt 30 zwischen der Unterkante des Ablenkringes 26 und der angrenzenden stromabwärtigen Kante der Öffnung 24 freizu­ lassen, wobei sich die Ringunterkante nach unten etwas in eine Nut 32 in der oberen Fläche des Bodenringes 22 erstreckt, so daß eine axiale Durch­ führung gebildet wird, welche den austretenden ringförmigen Luftstrom axial ausrichtet. Die relative axiale Anordnung der Ringe 22 und 26 wird durch die Axialabmessungen von Abstandsscheiben oder -ringen 34 auf den Zapfen oder Stiften 28 eingestellt, wobei die Anordnung so getroffen wird, daß sie dem durch den Spalt 30 hindurchtretenden gleichförmigen Luftstrom den kleinstmöglichen Widerstand entgegensetzt.

Ein Steuerring 36 ist mit einem Gewinde in den oberen Teil des Luftringkörpers 20 eingeschraubt, so daß er bei seiner Drehung im Luftringkörper in vertikaler Richtung bewegbar ist, wie es durch die Pfeile 38 angedeutet ist. Die innere Oberfläche des Ablenkringes 26 weist ein stromaufwärtiges vertikal verlaufendes Teil 40 mit gleich­ mäßigem Radius auf, das mit einem glatten, weichen Übergang in ein strom­ abwärtiges Teil 42 mit fortschreitend zunehmendem Radius übergeht. Der stromaufwärtige Teil des Ablenkringes 26 weist fortschreitend abnehmende Dicke auf, um eine rückwärtige stromaufwärtige Fläche 44 mit konkaver Gestalt zu bilden, während der stromabwärtige Teil im wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweist, um eine rückwärtige stromaufwärtige Fläche 46 zu bilden, die ungefähr die gleiche Neigung wie die Fläche 42 aufweist. Der Steuerring 36 ist mit einem nach unten und innen vorstehenden Teil 48 versehen, dessen Innenoberfläche 50 ungefähr parallel zur rückwärtigen Fläche 46 verläuft. Die stromaufwärtige Kan­ te des vorspringenden Teils 48 arbeitet mit der angrenzenden und benach­ barten Fläche des Bodenringes 22 zusammen und bildet einen Spalt 52, dessen axiale Abmessung und damit seine Durchflußkapazität durch die vertikale Einstellung des Steuerringes 36 in der oben beschriebenen Weise eingestellt werden können. Bei dieser Ausführungsform ist die verbleibende stromaufwärtige Fläche 54 des Steuerringes 36, die dem Schlauch 18 gegenüberliegt, von gleichmäßigem Radius, kann aber bei anderen Ausführungsformen abgeschrägt oder geneigt sein.

Die hineingepreßte Kühlluft wird dem Inneren des Ringes von einer nicht dargestellten äußeren Quelle zugeführt, und zwar über eine Anzahl von im Abstand längs des Umfanges angeordneten Einlaßöffnungen 56. Dem Fachmann ist geläufig, daß es für eine wirkungsvolle Arbeitsweise eines Blasluft­ ringes wichtig ist, daß ein gleichförmiger, nicht turbulenter Luftstrom auf den austretenden Schlauch gerichtet wird. Die Luft tritt in einen ringförmigen Luftspeicherraum 58 ein und gelangt dann über ein axiales Prallblech 60 in eine ringförmige Durchführung, welche die Luft radial nach innen den beiden jeweils eine Austrittsöffnung begrenzenden Spalten 30 und 52 zuführt, wobei die Richtung des Luftstromes durch die Pfeile 62 angedeutet ist.

Der Großteil der Luft tritt aus der oberen durch den Spalt 52 begrenzten stromabwärtigen Austrittsöffnung in Form eines ringförmigen Stromes mit größerer Geschwindigkeit aus und wird von der radial nach außen geneigten Fläche 46 von der Bahn eines Schlauches, das in unexpandiertem Zustand aus den Formlippen austritt, radial nach außen gelenkt. Die aus dem Spalt 52 mit hoher Geschwindigkeit entweichende Luft erzeugt durch einen Venturieffekt in dem Spalt zwischen der Ringfläche 54 und dem Schlauch ein Vakuum, wobei der Spalt als Venturieinschnürung arbeitet. Dieses Vakuum drückt den austretenden Schlauch gleichmäßig radial nach außen und expandiert ihn derart in den Luftstrom, daß der Strom an der Schlauchwand für eine in hohem Maße wirksame Kühlung entlangfließt, ohne schädliche oder zerstörende Kräfte zu erzeugen, die aber dann auftreten, wenn der Luftstrom gegen den Schlauch gerichtet ist. Diese gleichmäßige Vakuumkraft hält ein gleichmäßiges Dickenprofil bzw. Wandstärke des unexpandierten Schlauches aufrecht und bewahrt diesen ferner vor Vibrationen, Schwingungen oder Flatterbewegungen, die sonst durch den auftreffenden Luftstrom erzeugt werden können. Eine kleinere Menge der Luft tritt aus der durch den unteren stromabwärtigen Spalt 30 begrenzten Austrittsöffnung in Form eines ringförmigen Stromes von, verglichen mit dem Strom aus dem Spalt 52, niedrigerer Geschwindigkeit aus und wird längs der Bewegungsbahn des Schlauches entlanggeleitet. Dieser stromaufwärtige Strom fließt über die inneren Flächen 40 und 42 des Ablenkringes 26, so daß das geschmolzene Polymer des Rohres nicht an den Innenoberflächen haften bleibt und dadurch ein Einreißen der Blase hervorruft, während er gleichzeitig für eine Anfangskühlung der Außen­ oberfläche des Rohres sorgt.

Um die Arbeitsweise der Vorrichtung besser zu verstehen, ist es recht instruktiv, sie mit bisher bekannten Anordnungen zu ver­ gleichen, bei denen die Kühlluft auf den Schlauch gerichtet wird. Üblicherweise kann ein Harz niedriger Dichte mit einem Schmelzindex 2 bei einer Temperatur von 195°C bis 200°C einem auftreffenden Luftstrom mit einer Geschwindigkeit von 1400 bis 1700 m/Min. widerstehen und stabil bleiben. Wenn diese Geschwindigkeit erhöht wird, dann können die Flatterschwingungen des Rohres durch den Luftstrom den Beginn von Oszillationen hervorrufen, wobei normalerweise eine Kontrolle oberhalb von 2100 m/Min. nicht aufrechterhalten werden kann. Ein derartiger unstabiler Zustand wird dadurch korrigiert, daß man die Größe der Öffnung erhöht, um die Luftgeschwindigkeit zu verringern, oder daß man die Luftversorgung verringert, und zwar unter Inkaufnahme reduzierter Kühlung und Produktion.

Bei dem oben beschriebenen Blasluftring, bei dem der austretende Luftstrom vom Ablenkring 26 von der Bahn des unexpandierten Schlauches abgelenkt wird und bei dem der Schlauch durch die Vakuumkraft in den Luftstrom gezogen wird, fließt die Luft unter der Wirkung der Oberflächen­ kräfte maßgeblich an der Oberfläche des Schlauches entlang, wobei dieser Effekt auch durch den Wärmeaustausch unterstützt wird, der zwischen der Folie und der Luft stattfindet. Wenn bei einer Vorrichtung der oben be­ schriebenen Art Schwingungen aufzutreten beginnen, vielleicht weil die Frost-Linie angestiegen ist und der Schmelzenexpansionswinkel somit abgenommen hat, so wird eine Korrektur durch Absenkung des Ringes 54 erreicht, wodurch nämlich die Neigung des austretenden Luftstromes vom Schlauch weg erhöht wird.

Gleichzeitig wird die Luftgeschwindigkeit erhöht, da der Spalt 52 verengt wird, so daß ein stärkeres Vakuum erzeugt wird, welches das Rohr fester hält. Dies wird die Frost-Linie wieder nach unten ziehen und damit den Schmelzenexpansionswinkel erhöhen, um die erforderliche Stabilität zu verleihen.

Wie oben bereits erwähnt, ist der Ablenkring 26 bei dieser Ausführungs­ form fest in seiner Stellung angeordnet, so daß der Spalt 30 feste Abmessungen besitzt und damit Einstellungen des Spaltes 52 die relativen Luftvolumina beeinflussen werden, welche durch den oberen Spalt und den unteren Spalt hindurchfließen. Da, wie obenerläutert, der Schlauch in den austretenden Luftstrom gedrückt wird, der vorzugsweise der Schlauchober­ fläche folgt, besteht wenig oder gar keine Tendenz bei der Beaufschla­ gung, das geschmolzene Material abzuscheren oder zu beeinträchtigen, und es hat sich herausgestellt, daß erheblich höhere Volumina und Geschwindig­ keiten verwendet werden können als bei den bisher bekannten Blasluftringen, wie sie im Stande der Technik enthalten sind.

Wie bereits angedeutet, sorgt die stromaufwärtige Öffnung, d. h. der Spalt 30 für eine kleine Menge an Anfangskühlung, und dies unterstützt eine schnelle Stabilisierung des geschmolzenen Materials des Schlauches 18. Das Vakuum der stromabwärtigen Öffnung, mit dem der Schlauch sehr bald nach seinem Austreten aus den Formlippen beaufschlagt wird, wirkt in der Weise, daß es das Rohr über eine relativ kurze Distanz auf einen relativ großen Durchmesser herauszieht, und zwar erheblich bevor die unter Druck zugeführte Luft in dem Schlauch beginnen könnte, die gleiche Wirkung hervorzurufen, wodurch die Wandstärke des Schlauches rasch dünner wird, so daß die aus dem Schlauchmaterial abzuführende Hitze rascher abgeführt wird, als es mit direkter Beaufschlagung von Luft gegen das Schlauch­ äußere möglich ist. Wenn ein Blasluftring der oben beschriebenen Art ver­ wendet wird und der Schlauch 18 nach außen expandiert, so beobachtet man, daß dieser einen sehr stabilen Zustand einnimmt, bei dem ein sehr enger Spalt zwischen ihm selbst und der stromabwärtigen Kante des Ablenkringes 26 vorhanden ist; anschließend sollten die Luftströme so eingestellt werden, daß diese stabile Vorzugsstellung aufrechterhalten wird.

Als spezielles Ausführungsbeispiel darf ein Luftring zur Verwendung mit einer Form von 10 cm Durchmesser genannt werden, die mit einem Polymer mit dem Schmelzindex 2 bei einer Temperatur von 195°C bis 200°C und einem Aufweitungsverhältnis von 2 : 1 arbeitet und die Folien mit einer Dicke von 25 bis 37,5 µm produziert. Der Luftring wird mit einer minimalen Luftgeschwindigkeit von 1800 m/Min. und vorzugsweise bei ungefähr 2250 m/Min. bis herauf zu ungefähr 2400 m/Min. betrieben.

Dies ermöglicht ein Ansteigen der Luftgeschwindigkeit und des Luftvolumens von ungefähr 50% gegenüber bekannten Vorrichtungen, die bei 1000 m pro Minute arbeiten, wobei die verstärkte Kühlung einen Zuwachs beim Ausstoß von mindestens 20% bis 50% ergibt. Die Verwendung der oben beschriebenen neuen Luftringe bei Formen mit größerem Durchmesser kann nicht zu derartig hohen Ausstoß-Zuwachsraten führen, die erzielbare Steigerung bei einer Form mit 35 cm Durchmessern liegt in der Größenordnung von 15%.

Der Anteil der gesamten Luftversorgung, die aus dem stromaufwärtigen Spalt austritt, beträgt zweckmäßigerweise 15% bis 25%. Die relativ geringe axiale Länge des Luftrings von ungefähr 6,25 cm ermöglicht die Verwendung eines breiten Bereiches von Aufweitungs­ verhältnissen, z. B. zwischen ungefähr 1,25 : 1 und ungefähr 7 : 1, ohne daß der expandierte Schlauch die Wände des Blasluftrings verschmutzt, so daß keine Veranlassung besteht, eine Reihe von Ringen vorzusehen, die jeweils in einem viel schmaleren Bereich verwendbar sind, z. B. 1,25 : 1 bis 2,5 : 1, wie es bei bisher bekannten Anordnungen der Fall ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine Weiterentwicklung der Aus­ führungsform nach Fig. 1 und 2, wobei die Flächen 40 und 42 der letzteren in einer einzigen radial nach außen abgeschrägten Fläche aufgegangen sind. Insbesondere darf darauf hingewiesen werden, daß sowohl der Ablenkring 26 als auch der Steuerring 36 so ausgestaltet sind, daß die Anwesenheit scharfer Kanten in der Bahn der Luftströme durch die Vorrichtung vermieden werden, um die an derartigen Kanten erzeugten Geräusche auf einem Minimum zu halten.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 ist für Formen mit größerem Durchmesser konzipiert als diejenigen nach Fig. 1 bis 3; zu diesem Zweck sind der Bodenring 22, der Ablenkring 26 und der Steuerring 36 so ausgestaltet, daß sie einen größeren radialen Abstand und einen größeren axialen Abstand zwischen den beiden Spalten 30 und 52 liefern, um das erforderliche Ausziehverhältnis für den Kunststoffschlauch mit größerem Durchmesser zu erhalten. Die Wirkungsweise sämtlicher drei Ausführungsformen ist im wesentlichen die gleiche.

Claims (4)

1. Blasluftring für eine Form zur Herstellung von Blasfolien aus einem zylindrischen Schlauch aus folienbildendem Material, mit einem Luftringkörper und mit zwei in Abzugsrichtung der Folie hintereinander angeordneten Strömungskanälen, deren Austrittsöffnungen derart ge­ richtet sind, daß längs des durch den Luftringkörper gezogenen Schlauch­ abschnitts ein Luftstrom erzeugt wird, der durch Venturi-Effekt um den Schlauch einen Unterdruck bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung des stromabwärtig gelegenen Strömungskanals (52) von der Achse (17) des Luftringkörpers (20) radial nach außen weggerich­ tet ist und daß der stromabwärtig austretende Luftstrom eine größere Luftmenge aufweist und mit größerer Luftgeschwindigkeit austritt als der stromaufwärtige.

2. Blasluftring nach Anspruch 1, bei dem die beiden Strömungskanäle durch einen Ablenkring voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innere Fläche (40, 42) des Ablenkringes (26) einen stromaufwärtigen Teil (40) von im wesentlichen konstantem Radius und einen stromabwärtigen Teil (42) mit in Abzugsrichtung des Schlauches (18) fortschreitend zunehmenden Radius aufweist.

3. Blasluftring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftringkörper (20) einen Steuerring (36) aufweist, der mit mindestens einem Teil (48) den Ablenkring (26) mit Abstand umgibt und mit dem Ablenkring den stromabwärts gelegenen Strömungs­ kanal (52) bildet, und daß durch den Spalt zwischen dem Ablenkring (26) und der benachbarten Fläche des Luftringkörpers (20) der strom­ aufwärtige Strömungskanal (30) gebildet ist.

4. Blasluftring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (36) ein bezüglich der Achse (17) radial nach innen verlaufendes Teil (50) aufweist und daß der Ablenkring (26) ein mit diesem Teil (50) zusammenwirkendes radial nach außen verlaufen­ des Teil (46) aufweist.