DE2857438C2 - Process for optimizing the output of a blown film system - Google Patents

Process for optimizing the output of a blown film system

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DE2857438C2
DE2857438C2 DE2857438A DE2857438A DE2857438C2 DE 2857438 C2 DE2857438 C2 DE 2857438C2 DE 2857438 A DE2857438 A DE 2857438A DE 2857438 A DE2857438 A DE 2857438A DE 2857438 C2 DE2857438 C2 DE 2857438C2
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Ferdinand 2952 Weener Löning
Hartmut Dipl.-Ing. Upmeier
Gerhard 4540 Lengerich Winkler
Werner Josef Zimmermann
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Description

2020th

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Ausstoßleistung einer Folienblasanlage nach-dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a method for optimizing the output performance of a blown film system after Generic term of the claim.

Ein aus der DE-AS 27 21 609 bekanntes Verfahren dieser Art geht von der Erkenntnis aus, daß sich bei einer Blasfolienanlage die Füllgrad-, Foliendicken-, Folienbreiten- und Korbhöhenregelkreise gegeneinander störend beeinflussen können, so daß diese Regelungen gegeneinander arbeiten und eine Regelung einzelner Gifüen ohne Beachtung der durch die anderen Regelkreise verursachten Störeinflüsse nicht möglich ist Um dennoch die Foliendicke und die Folienbreite in engen Toleran7»-n regeln zu können, werden nach dem bekannten Verfahren die einzelnen Regelkreise mit Rückführungen über einen Verknüpfer funktionell vereinigt, der den Anfahrzustand steuert, danach die Regelkreise gegeneinander verriegelt und die Rückführungen nach Maßgabe des Betriebszustandes der Anlage verschiebt. Nach dem bekannten Verfahren werden also die die einzelnen Größen regelnden Regelkreise durch eine übergeordnete Steuer- und Regeleinheit in der Weise zusammengefaßt, daß die von den einzelnen Regelkreisen ausgehenden und die anderen Regelkreise beeinflussenden Störgrö-Ben minimiert werden.A method of this type known from DE-AS 27 21 609 is based on the knowledge that in of a blown film line, the degree of filling, film thickness, film width and basket height control loops can interfere with each other, so that these Regulations work against each other and a regulation of individual Gifüen without considering the by the interference caused by other control loops is not possible To be able to regulate the film width within tight tolerances, the individual control loops are fed back via a linker using the known method functionally combined, which controls the start-up state, then the control loops are locked against each other and the feedback shifts according to the operating status of the system. According to the known The control loops that regulate the individual variables are thus carried out by a superordinate one Control and regulating unit combined in such a way that the outgoing from the individual control loops and the disturbance variables influencing the other control loops are minimized.

Bei dem Betrieb von Folienblasanlagen ist es ein selbstverständliche:, Bestreben, diese mit höchster Wirtschaftlichkeit, also größtmöglicher Leistung und geringstmöglichem Materialeinsatz, zu betreiben. Während der Materialeinsatz dadurch minimiert werden kann, daß die vorgegebene Foliendicke und die vorgegebene Folienbreite in engen Toleranzen gehalten werden, sind der Leistung der Folienblasanlage durch die Abkühlgeschwindigkeit der Schlauchblase Grenzen gesetzt, da erst oberhalb der Folienerstarrungslinie oder der sogenannten Frostlinie die Folienkalibrier- und Folienabzugseinrichtungen angeordnet werden können. Die erreichbare Leistung der Folienblasanlage hängt also entscheidend von der Leistung der die extrudierte Schlauchfolie kühlenden Einrichtungen ab. Da üblicherweise in Blasfolienextruderanlagen Luft als Kühlmedium für die Kühlung der Folienblase verwendet wird, ist die Leistung derartiger Anlagen in starkem Maße abhängig von der Schwankung der Lufttemperaturen zwischen Tag und Nacht, es sei denn, daß durch aufwendige Klima- und Luftkühlanlagen die Lufttemperatur in der Extruderhalle konstant gehalten wird. Es istIn the operation of blown film systems it is a matter of course: To operate profitably, i.e. the greatest possible performance and the least possible use of materials. While this minimizes the use of materials can that the specified film thickness and the specified film width are kept within tight tolerances The performance of the blown film system is limited by the cooling speed of the blown tube set because the film calibration and Foil pull-off devices can be arranged. The achievable performance of the blown film system depends thus crucially on the performance of the devices cooling the extruded tubular film. Since air is usually used as a cooling medium for cooling the film bubble in blown film extruder systems the performance of such systems depends to a large extent on the fluctuation in air temperatures between day and night, unless the air temperature in the extruder hall is kept constant by complex air conditioning and air cooling systems. It is auch bekannt, die1* fur die Folienkühlung angesaugte Kühlluft durch ein Luftkühlaggregat zu kühlen, wobei sich wegen der über den Tagesverlauf ergebenden Temperaturschwanklingen der umgebenden Hallenluft Leistungsschwankungen ergeben, die sich trotz der für die Folienkühlung verwendeten gekühlten Luft nicht vermeiden lassen.Also known * to cool one for the film cooling cooling air drawn in through an air cooling unit, which arise because of the resulting over the day temperature Swan blades of the surrounding hall air power fluctuations that can not be avoided despite the used for the film cooling cooled air.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Ausstoßleistung von Folienblasanlagen unter Berücksichtigung der Außen- und/oder Umgebungsluft-Temperaturschwankungen zu optimieren.The object of the present invention is to optimize the output rate of blown film systems taking into account the outside and / or ambient air temperature fluctuations.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale-gelöst.-Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgegebene optimale Sollwert entspricht der höchsten Ausstoßleistung. Dieser Sollwert ist dadurch weitgehend bestimmt, daß die unteren Stützelemente der die Schlauchblase umgebenden Folienkalibriereinrichtung in Höhe der Frostlinie liegen müssen. Liegt die Frostlinie erheblich unterhalb des untersten Stützelement^ der FolienkalibricreiRrichtung, verringert sich der Durchmesser der Folienblase, so daß die Schlauchfolie nicht mehr zu Anlage an die Folienkalibriereinrichtung kommt und sich unerwünschte Breitenabweichungen der flachgelegten Schlauchfolie ergeben. Liegt die Frostlinie erheblich oberhalb des untersten Stützelements der Folienkalibriereinrichtung, ist in der Schlauchblase unterhalb der Folienkalibriereinrichtung eine unerwünschte Ausbauchung zu beobachten. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Höhe der Folienerstarrungslinie gemessen, mit dem Sollwert, der der maximalen Leistung der Anlageentspricht, verglichen und entsprechend der ermittelten Abweichung die Extruderausstoßleistung erhöht oder erniedrigt und das unterste Stützelement der Folienkalibriereinrichtung auf die optimale Höhe der Folienerstarrungslinie eingestellt Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dient die jeweilige gemessene Höhe der Folienerstarrungslinie als-Kriterium dafür, wie weit der ist-Wert der Leistung von dem Maximalwert der Leistung entfernt ist. Durch Verwendung eines Prozeßrechners läßt sich daher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem einfach erfaßbaren Parameter, nämlich der Höhe der Folienerstarrungslinie, die Leistung der Folienblasanlage optimieren.This object is achieved according to the invention by the in The features specified in the characterizing part of the claim are resolved. The optimal setpoint value specified by the method according to the invention corresponds to the highest output. This setpoint is largely determined by the fact that the lower Support elements of the film calibration device surrounding the tube bladder lie at the level of the frost line have to. If the frost line lies considerably below the lowest supporting element ^ the direction of the foil calibration, the diameter of the film bubble is reduced, so that the tubular film no longer has to rest against the Foil calibration device comes and undesired width deviations of the tubular film laid flat arise. If the frost line is significantly above the lowest support element of the film calibration device, an undesired bulge can be observed in the tube bladder below the film calibration device. According to the method according to the invention, the The height of the film solidification line is measured, compared with the target value, which corresponds to the maximum output of the system, and compared with the determined Deviation, the extruder output is increased or decreased and the lowermost support element of the film calibration device is set to the optimum height of the film solidification line The respective measured height of the film solidification line serves as a criterion for how far the method actual value of the power is removed from the maximum value of the power. By using a process computer, therefore, according to the invention Method with an easily ascertainable parameter, namely the height of the film solidification line, which Optimize the performance of the blown film system.

Die Höhe der Folienerstarrungslinie kann durch Messen des Durchmessers der Schlauchblase oder auch mit die Temperatur der Wandung der Schlauchblase abtastenden Fühlern ermittelt werden.The height of the film solidification line can be measured by measuring the diameter of the tubular bubble or also can be determined with the temperature of the wall of the tube bladder scanning sensors.

Aus der DE-OS 15 04 665 ist es bekannt, durch Messung der Temperatur des bewegten Folienschlauches die Höhe der Folienerstarrungslinie zu ermitteln und entsprechend dieser Höhe den Gasdruck im Folienschlauch derart zu erhöhen oder zu erniedrigen, daß Folienbrüche aufgrund einer übermäßigen oder unzureichenden Ausweitung des Folienschlauches im Bereich des Kühldorns vermieden werden.From DE-OS 15 04 665 it is known to determine the height of the film solidification line by measuring the temperature of the moving film tube and to increase or decrease the gas pressure in the film tube according to this height, that film breaks due to excessive or insufficient expansion of the film tube in the Area of the cooling mandrel can be avoided.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, in deren einziger Figur eine Blasfolienanlage mit Einrichtungen zur Optimierung der Ausstoßleistung und Regelung der Foliendicke innerhalb vorgegebener Toleranzen schematisch dargestellt ist, näher erläutert.An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing, in the single figure of which a Blown film line with facilities for optimizing the output and regulating the film thickness within specified tolerances is explained in more detail.

Die Strangpresse 1 mit dem Hauptantriebsmotor 2 fördert und plastifiziert die Schmelze des zu verarbeitenden thermoplastischen Materials, welches durch den schematisiert dargestellten Anschluß Γ an den Folienblaskopf 3 mit dem Außenkühlring 4 und derThe extruder 1 with the main drive motor 2 promotes and plasticizes the melt of the thermoplastic material to be processed, which by the schematically shown connection Γ to the film blow head 3 with the outer cooling ring 4 and the

Innenkühlvorrichtung 5 gefördert und zu dem Folienschlauch 25 ausgeformt wird. In Höhe der Folienerstarrungslinie 25' ist eine vereinfacht dargestellte Folienkaiibriereinrichfung 6 angeordnet, die den Durchmesser und damit die Folienbreite des nachgelegten Folien-Schlauches 25" sicherstellt Es schließt sich die reversierende Folienabzugseinrichtung 18 mit den Abzugswalzen 19 an, wobei die über etwa 360° hin- und herlaufende Reversierbewegung durch den Bewegungspfeil 18' angedeutet ist. Hinter der Folienabzugseiärich- tung 18 schließen sich die Foliendickenmeßeinrichtung 20, die Folienbreitenmeßeiarichtung 21, der nachgeschaltete Folienabzug 30 und der vereinfacht dargestellte Wickler 26 für die flachgelegte Folienbahn 25" an.Internal cooling device 5 promoted and to the film tube 25 is formed. At the height of the film solidification line 25 'is a foil calibration device shown in a simplified manner 6 arranged, which is the diameter and thus the film width of the subsequent film tube 25 "ensures the reversing film pull-off device 18 closes with the Take-off rollers 19, the reversing movement moving back and forth over approximately 360 ° being indicated by the movement arrow 18 '. Behind the foil pull-off Device 18 close the film thickness measuring device 20, the film width measuring device 21, the downstream Film take-off 30 and the winder 26, shown in simplified form, for the flat film web 25 ″.

Die Folienkühlluft wird durch das Kühlluftgebläse 11 zentral gefördert, wobei die Kühlluftmengen am Ansaugstutzen von der motorbetätigten Drosselklappe 12, an der zum Außenkühlring 4 führenden Kühlluftleitung 13 von der motorbetätigten Drosselklappe 13' und für die Kühlluftleitung 14 für die Folieninnenkühlvorrichtung 5 von der motorbetätigten Drosselklappe 14' eingestellt werden. Die erwärmte Folieninnenkühüuft wird über das Absaugrohr 5' abgeleitet und üuer die Verbindungsleitung 17 und die motorbetätigte Ahsaugdrosselklappe 17' von dem Gebläse 16 abgesaugt.The film cooling air is blown by the cooling air fan 11 centrally funded, with the amount of cooling air at the intake port from the engine-operated throttle valve 12, on the cooling air line 13 leading to the outer cooling ring 4 from the motor-operated throttle valve 13 'and for the cooling air line 14 for the inner film cooling device 5 from the motor-operated throttle valve 14 ' can be set. The heated film interior cools is diverted via the suction pipe 5 'and via the connecting line 17 and the motor-operated suction throttle valve 17 'is sucked off by the fan 16.

Mittels der verschiedenen positionierbaren Stelltriebe sind, die Anfahr- bzw. Produktionspositionen folgender Anlagenelemente in die richtige Stellung zu bringen:By means of the various positioning drives, the approach or production positions are to bring the following system elements into the correct position:

3030th

Die Extruderanfahrgeschwindigkeit und spätere Produktionsgeschwindigkeit wird mittels des Motorpotentiometers 23 vorgegeben, wobei die Stromversorgung für den Hauptantriebsmotor 2 vereinfacht mit dem Drehstromsymbol 29 angedeutet istThe extruder approach speed and later production speed are set using the motor potentiometer 23, the power supply for the main drive motor 2 being indicated in simplified form with the three-phase symbol 29 is

Je nach gewünschter Foliendicke wird der Antriebsmotor der Abzugswalzen 19 über das Motorpotentiometer 23 mit dem Hauptantriebsmotor 2 gekoppelt so daß sich die Geschwindigkeit -to der Abzugswalzen 19 stets im vorgegebenen Verhältnis zum Hauptantriebsmotor 2 ändert
Die Verhältnisse der Folienkühlluftzu- und -Abfuhr werden durch die Drosselklappen 12,13' und 17' je nach beabsichtigter Folienproduktion vorgegeben, wobei die motorbetriebene Drosselklappe 14' für die Folieninnenkühlluft von dem Tastarm 7 der Folicnkalibriereinrichtung 6 über den Regler 15 gesteuert wird.Depending on the desired film thickness, the drive motor of the take-off rollers 19 is coupled to the main drive motor 2 via the motor potentiometer 23 so that the speed of the take-off rollers 19 always changes in the specified ratio to the main drive motor 2
The proportions of the film cooling air supply and discharge are specified by the throttle valves 12, 13 'and 17' depending on the intended film production, the motor-driven throttle valve 14 'for the internal cooling air of the film being controlled by the sensing arm 7 of the film calibration device 6 via the controller 15.

Der Durchmesser und damit die Folienbreite wird durch die Folienkalibtiereinrichtung 6 bestimmt, die in der Breite durch den Positionierantrieb 8 und in der Höhe durch den Positionierantrieb 9 in Anfahr- bzw. Produktionsposition gebracht wird.
Die Meßsysteme 20 und 21 zur Messung der Foliendicke und der Folienbreite werden durch den gemeinsamen Positionierantrieb 22 in die richtige Betriebsstellung gebrachtThe diameter and thus the film width is determined by the film calibrating device 6, which is brought into the starting or production position in terms of width by the positioning drive 8 and in height by the positioning drive 9.
The measuring systems 20 and 21 for measuring the film thickness and the film width are brought into the correct operating position by the common positioning drive 22

Die strichpunktierten Verbindungslinien 27 in Fi g. 1 deuten die funktionell Verknüpfung der Meß- und Stellglieder mit dem Prozeßrechner 28 an.The dash-dotted connecting lines 27 in Fi g. 1 indicate the functional link between the measuring and actuating elements and the process computer 28.

Je nach Extruderleistung und Folienabmessungen ergibt sich eine bestimmte Höhe der Folienerstarrungslinie 25' oberhalb des Folienblaskopfes 3, die sich in vorgegebenenen Mußen bewegen muß. Um in Abhängigkeit von der herrschenden Tagestemperatur die Blasfolienextruderanlage mit maximaler Ausstoßleistung betreiben zu können, wird die Höhe der Folienerstamingslinie 25' oberhalb des Folienblaskopfes 3 als Meßgröße verwendet Dabei, sind die ersten Kalibrier- und Stützringe der FofienkaBbriereinrichtung 6 so einzustellen, daß sie den Folienschlauch 25 exakt in Höhe der Fofienerstammgsfinie 25' berühren. Je nach verarbeitetem Material, Foliendicke und Folienbreite kann sich die Folienerstarrungslmie 25' bis zu einem vorgegebenen maximalen Wert erstrecken, liegt die Folienerstarrungslinie 25' über dem vorgegebenen maximalen Wert, so muß die Extruderleistung reduziert werden. Liegt die Folienerstarrungslinie 25' unter dem vorgegebenen maximalen Wert, kann der Extruder mit höherer Leistung betrieben werden.Depending on the extruder output and the film dimensions, there is a certain height of the film solidification line 25 'above the film blow head 3, which must move in predetermined leisure. To be dependent from the prevailing daytime temperature the blown film extruder system with maximum output To be able to operate, the height of the film stamings line is 25 'above the film blow head 3 used as a measured variable 6 so that they fit the film tube 25 exactly into Touch the height of the Fofien trunk line 25 '. Depending on processed material, film thickness and film width The film solidification film 25 'can be up to a Extend predetermined maximum value, the film solidification line 25 'is above the predetermined maximum value, the extruder output must be reduced will. If the film solidification line 25 'is below the specified maximum value, the extruder can with higher power can be operated.

Es ist bekannt daß je nach verarbeitetem Material der. Bereich der Folienerstamingslinie 25' einer bestimmten Erstarrungstemperatur entspricht Mittels eines geeigneten Temperaturfühlers 10, der mit Infrarotstrahlung arbeiten oder aus einem Kontaktthermoelement bestehen kann, wird die Höhe der Folienerstarrungslinie 25' gemessen ;-nd über den Prozeßrechner 28 und den Positionierantrieb 9 die Höhe der Kalibriereinrichtung 6 entsprechend korrigiert It is known that depending on the material processed. Area of the film stamings line 25 'one Certain solidification temperature corresponds by means of a suitable temperature sensor 10, which with Infrared radiation can work or consist of a contact thermocouple, the amount of Foil solidification line 25 'measured; and via the process computer 28 and the positioning drive 9 the Corrected the height of the calibration device 6 accordingly

Da die beschriebene Blasfolienextruderanlage mit einer Folienkalibriereinrichtung 6 ausgestattet ist, kann die Höhe der Folienerstarrungslinie 25' auch auf indirekte Weise erfaßt werden. Hierzu können folgende Erscheinungen ausgenutzt werden:Since the blown film extruder system described is equipped with a film calibration device 6, can the height of the film solidification line 25 'can also be detected in an indirect manner. The following can be used for this Appearances are exploited:

Liegt die Folienerstarrungslinie 25' exakt am untersten Stützring der Folienkalibriereinrichtung 6 an, läuft die Folie mit exakter »Flaschenhalsform« fluchtend in die Stützelemente der Kalibriereinrichtung 6 ein.If the film solidification line 25 'lies exactly on the lowest support ring of the film calibration device 6, the film runs into the supporting elements of the calibration device with an exact "bottle neck shape" 6 a.

Liegt die Folienerstanungslinie 25' erheblich unterhalb des untersten Stützringes der Folienkalibriereinrichtung 6, wird der Durchmesser des Folienschlauches 25 kleiner, so daß die Schlauchfolie nicht mehr an die Stützringe der Folienkalibriereinrichtung 6 zur Anlage kommt
L^gt die Folienerstarrungslinie 25' erheblich oberhalb des untersten Stützringes der Folienkalibriereinrichtung 6, ist zu beobachten, daß sich der einlaufende Folienhals des Folienschlauche-, unterhalb des untersten Stützringes der Kalibriereinrichtung 6 ausbauchtIf the film stagnation line 25 'lies considerably below the lowermost support ring of the film calibration device 6, the diameter of the film tube 25 becomes smaller, so that the tubular film no longer comes into contact with the support rings of the film calibration device 6
If the film solidification line 25 'lies considerably above the bottom support ring of the film calibration device 6, it can be observed that the incoming film neck of the film tube bulges below the bottom support ring of the calibration device 6

Der Tastarm 7 der Folienkalibriereinrichtung 6 folgt dieser Bewegung des Schlauchfolienhalses. Die Lage des Tastarmes 7 läßt sich über Initiatoren messen. Falls der Tastarm 7 eine bleibende Stellungsabweichung nach außen zeigt, wird über den Prozeßrechner 28 ein Stellbefehl erteilt, aufgrund dessen die Folienkalibriereiniichtung 6 höher gefahren wird. Zeigt der Tastarm 7 jedoch eine bleibende Stellungsabweichung nach innsn, gibt der Prozeßrechner 28 ein Stellsignal, aufgrund dessen die Folienkalibriereinrichtung 6 nach unten in Richtung des Folienblaskopfes 3 verstellt wird.The sensing arm 7 of the film calibration device 6 follows this movement of the tubular film neck. The location the probe arm 7 can be measured via initiators. If the probe arm 7 shows a permanent deviation in position shows outside, a setting command is issued via the process computer 28, on the basis of which the film calibration device 6 is driven higher. However, if the probe arm 7 shows a permanent deviation in position towards innsn, is the process computer 28 a control signal, on the basis of which the film calibration device 6 down in Direction of the film blow head 3 is adjusted.

Die Maximierung der Ausstoßleistung erfolgt dadurch, daß der Prozeßrechner 28 die vorhandene Höhe der Foiienkalibriereinrichtung 6 mit der vorgegebenen Maximalhöhe vergleicht und mittels des Moiorpoientiometers 23 für den Hauptantrieb 2 der Strangpresse 1 deren Leistung entsprechend verstellt wird. Auf diese Weise läßt sich die Ms 'imalhöhe der Folienkalibriereinrichtung 6 ausnutzen und damit die größtmögliche Ausstoßleistung erreichen.The output is maximized by that the process computer 28 the existing height of the Foiienkalibrieinrichtung 6 with the predetermined Maximum height compares and using the moiorpoientiometer 23 for the main drive 2 of the extruder 1 whose power is adjusted accordingly. To this In this way, the Ms' imalhöhe of the film calibration device 6 and thus achieve the greatest possible output.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:,Claim :, Verfahren znr Optimierung der Ausstoßleistung einer FoGenWasanlage mit Strangpresse. Fofienblaskopf. Foüenkalibriereinrichtiing, roh Frostlinienhö- benmeBemrichtung, Folienabzugseinrichtung und mit einem Wickler für den nachgelegten Folienschlauch unter Verwendung eines die Folienbreite und FoBendicke regelnden Prozeßrechners, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berücksich- tigung der Außen- und/oder Umgebungsluft-Temperaturschwankungen entsprechend der Abweichung " der FoBenerstammgsunie (25*) von dem material- und anlagebedingten optimalen Soll-Wert der Höhe der Folienerstarrungslinie (25*) über dem Folienblas- )5 kopf (3) die Extniderausstoßleistung und Abzugsgeschwindigkeit erhöht oder erniedrigt werden.Process for optimizing the output of a FoGenWasanlage with extrusion press. Foil blow head. Foi calibrating device, raw frost line height measuring device, foil pull-off device and with a winder for the subsequent foil tube using a process computer regulating the foil width and foil thickness, characterized in that to take into account the outside and / or ambient air temperature fluctuations according to the deviation "of the foil origin ( 25 *) of the material and system-related optimal target value of the height of the film solidification line (25 *) above the film blowing ) 5 head (3) the extnider output and take-off speed can be increased or decreased.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1504665A1 (en) * 1961-07-17 1969-09-25 Du Pont Process for the production of film tubes made of thermoplastic polymer and device for carrying out the same
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