DE3241192A1

DE3241192A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von blasfolie

Info

Publication number: DE3241192A1
Application number: DE19823241192
Authority: DE
Inventors: Tadao Saitama Adachi; Takumi Fujisaki; Toshiro Yamaguchi Ozaki
Original assignee: Placo Co Ltd Kawaguchi Saitama; Placo Co Ltd; Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc Tokio/tokyo Jp Placo Co
Priority date: 1981-11-09
Filing date: 1982-11-08
Publication date: 1983-06-16
Also published as: GB2109298A; BR8206495A; IT1154538B; JPS5881128A; IT8224141A0; DE3241192C2; US4473527A; JPS647576B2; GB2109298B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bildung von Blasfolie, insbesondere Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Blasfolie durch Luftkühlung eines thermoplastischen Harzes mit einer Schmelzspannung von höchstens 4g.

Thermoplastische Harze nach dem Nieder- oder Mitteldruckverfahren so, wie zum Beispiel Homopolymere von Ethylen oder ,.dessen Copolymeren mita-01 ef.-inen _s haben im allgemeinen eine geringere Schmelzspannung als zum Beispiel Hochdruckpolyethylen niedriger Dichte. Die thermoplastischen Harze, die eine niedrige Schmelzspannung haben ,* weisen eine schmale Verteilung des Molekulargewichtes und eine geringe Anzahl langkettiger Bestandteile auf. Wenn man aus diesem Grund eine Blase (eine Schlauchfolie) aus einem geschmolzenen thermoplastischen Harz mit einer derartig niedrigen Schmelzspannung durch Folienblasenformt, so weist diese gegenüber dem Luftdruck einen schwachen Widerstand auf, das heißt, die Formhaltungskraft ist gering. Wenn man also in .eine ,solche Blase mit einer relativ hohen Geschwindigkeit Luft bläst,

so- kann dies« Blase flattern ,schwingen oder sich zu-, ^ ziehen, so daß ein fehlerhaftes Produkt entsteht, bzw.

darauffolgende Formung nicht mehr möglich ist. 30

Bei einem bekannten Verfahren zur Formung von Blasfolie aus einem thermoplastischen Harz mit niedriger Schmelzspannung kann die Geschwindigkeit des Kühl-Gasflusses nicht über einen vorgegebenen Wert gesteigert werden, während dies ijn Fall von Hochdruck-PolyethyleQ niedriger Dichte der Fall ist. Aus diesem Grund ist also

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die Bildungsrate extrem niedrig, das heißt die Produktion von Blasfolie verläuft langsam. Wenn man eine 30 bis 50 μ starke Folie aus Hochdruck-Polyethylen niedriger Dichte bildet, so liegt die Formungsgeschwindigkeit bei etwa 50 bis 60 m/min. Wenn man jedoch Folie der gleichen Dicke aus thermoplastischem Harz mit einer Schmelzspannung von höchstens 4 g

XO .herstellt, so erreicht man maximale Formungsgeschwindigkeiten von 20 m/min. Wenn das thermoplastische Harz mit geringer Schmelzspannung mit einer Geschwindigkeit über 20 m/min geformt wird, so muß man auch die Luftgeschwindigkeit zur Kühliung der Blase steigern.

Wenn man aber die Kühl!uftgeschwindigkeit während der Formung des thermoplastischen Harzes mit geringer Schmelzspannung steigert, so kann die Blase flattern oder es kann sich eine Einschnürung in der Blase bilden, so daS ein fehlerhaftes Produkt entsteht bzw. die

20 weitere Verformung nicht mehr möglich ist.

Figur 1 zeigt ein bekanntes Verfahren zur Formung von Blasfolie. Nach diesem Verfahren bläst man zur Kühlung der Blase Luft aus einem externen Luft-Kühiring 14 entlang der äußeren Umfangsflache der Blase 12, die von. einer Düse 10'abgezogen wird. Wenn man bei diesem Verfahren die Luftgeschwiridigkeit in Richtung auf die Blase 12 steigert, so bildet sich eine Einschnürung 16 in der Blase, so daß die die Wärme austauschende Fläche abnimmt. In einigen Fällen kann man beim Steigern der Luftgeschwindigkeit in Richtung auf die Blase 12 keine weitere Formung mehr vornehmen. Das heißt also, die Luftgeschwindigkeit kann nicht über einen vorbestimmten Wert gesteigert werden.

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Nachdem man eine ziemlich Zeit braucht, um die Blase zu kühlen, kann die Formungsrate von thermoplastischem Harz mit niedriger Schmelzspannung nicht gesteigert werden. Um eine Folie von 50 μ Dicke aus einem Ethylen-α-Ol.efincopolymer zu bilden kann man eine maximale Luftgeschwindigkeit von 15 m/sec und eine maximale Formungsgeschwindigkeit von 20 m/min erzielen.

IO

Figur 2 zeigt eine andere bekannte Methode, bei der ein Luft-Kühlring 18 innerhalb der Blase 12 angebracht ist. Von diesem Luft-Kühlring 18 wird Luft entlang der inneren Umfangsflache der Blase 12 geblasen, um die Blase 12, die von einer Düse 10 abgezogen wird, zu kühlen. Bei diesem bekannten Verfahren wird das Innere der Blase zur Formung einer Einschnürung 16 bei reduziertem Druck gehalten, wenn die Luftgeschwindigkeit einen bestimmten Wert überschreitet. Auf diese Weise kann die Luftgeschwindigkeit zur Kühlung der Blase auch bei diesem Verfahren nicht über einen bestimmten Wert gesteigert werden. In anderen Worten, die Formungsrate thermoplastischen Harzes mit einer niedrigen. Schmelzspannung kann nicht gesteigert werden. Um eine 50 μ dicke.· Folie aus Ethylen-a-01 ef incopolymer zu formen, kann man eine maximale Luftgeschwindigkeit von 14 Meter pro Sekunde(m/secJ und eine maximale Formungsrate von 15 Meter/min erzielen.

Figur 3 zeigt ein weiteres bekanntes Verfahren, wobei ein externes Kühlungsverfahren nach Figur 1 und ein internes Kühlungsverfahren nach Figur 2 angewendet werden. Auch mit diesem bekannten Verfahren nach Figur 3 kann eine maximale Formungsrate von 35 m/min erzielt werden, die der Summe der maximalen Formungsrate mit externer Kühlung von 20 m/min und der maximalen Formungsrate bei interner Kühlung mit 15 m/min

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entspricht. Wenn man die Formungsrate über einen Wert von 35 m/min steigert, indem man die Luftgeschwindigkeit anhebt, so bildet sich eine scharfe Einschnürung, die eine weitere Formung des Harzes unmöglich macht.

Bei einer weiteren bekannten Methode, wie sie in Figur 4 gezeigt ist, wird außerhalb der Blase 12 eine zylindrische Führungsplatte 20 angeordnet. Bei diesem Verfahren herrscht innerhalb der Führungsplatte 20 ein niedrigerer Druck, wenn die Luftgeschwindigkeit für die externe Kühlung angehoben wird. Dieser niedrigere Druck bewirkt ein Flattern der Blase 12, die dann die Führungsplatte 20 berührt. Aus diesem Grund kann die Luftgeschwindigkeit nicht weiter gesteigert werden, das heißt, die Formungsrate kann nicht angehoben werden.' Um einen 50 μ dicken Film aus Ethylen-a-Olefincopolymer zu formen, kann man eine maximale Formungsrate von

20 30 m/min erzielen.

Die Luftgeschwindigkeit wurde hierbei mit einem Hitzdraht Anemometer an der AuslaßSffnung des Luftkühlringes gemessen.
25

Die oben angegebene Schmelzspannung ist ein physikalischer Wert, der mit einem "melt tension tester" Typ II (hergestellt von Toyo Seiki Seisakusho K.K.)

unter folgenden Bedingungen gemessen wurde: 30

Düsenabmessung: 2,09 mm Durchmesser; 8,0 mm Länge Kolbenvorschubgeschwindigkeit: 15 mm/min Extrusionstemperatur: 190°C für Ethylenharz, 230° C. für

Propylenharz 35

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Abzugsgeschwindigkeit: 45 m/min Spannungsmesspunkt: 500 mm unterhalb der Düse 5

Bei dieser Meßmethode wird die Spannung eines drahtähnlichen Harz-Körpers, der von einer Düse abgezogen wird, mit einem Spannungstester an einem Punkt 500 mm unterhalb der Düse gemessen.

Bei der Formung von Blasfolien aus thermoplastischem Harz mit einer Schmelzspannung von maximal 4 g, muß man die Blase sehr effizient kühlen ohne ein Flattern, zu verursachen, um die Produktionsrate zu steigern. Genauer gesagt, wenn man die Kühlungseffektivität steigern will, wahrend man gleichzeitig die Blase in einem stabilen Zustand hält, so müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

a) Die Fläche zum Austausch der Wärme muß gesteigert werden.

b) Die Geschwindigkeit der Kühlluft.·, die gegen die.. Blase geführt wird, muß gesteigert werden.

c) Die Blase muß stabilisiert werden; es darf sich keine Einschnürung und auch kein Flattern ausbilden.

Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bildung von Blasfolie aufzuzeigen, wobei die Produktionsrate der Blasfolie aus thermoplastischem Harz mit einer Schmelzspannung von höchstens 4 g gesteigert wird. Er- - findujigsgemäß weist zur Lösung dieser Aufgabe die Vorrichtung zum Formen eines thermoplastischen Harzes

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ν«·

mit einer Schmelzspannung von höchstens 4 g in eine schlauchförmige Blase mit einer inneren und äußeren Umfangsfl äche auf: Zufuhreinrichtungen zur Zuführung des geschmolzenen Harzes, Extrudervorrichtungen zum Extrudieren des zugeführten geschmolzenen Harzes in die Form einer sch!auchförmigen Blase, erste Kühlervorrichtungen zum Kühlen der Blase durch Zuführung von

IO Gas zur inneren Umfangsfläche der Blase in deren

Schmelzzustand, zweite Kühl ungsvorrichtun.gen, die in der Nähe sowohl der Extrudiervorrichtungen,als auch der ersten Kühlvorrichtungen angebracht sind, um die Blase in ihrem geschmolzenen Zustand zu kühlen, wobei diese zweiten Kühlvorrichtungen Führungseinrichtungen aufweisen, zum Führen der Blase entlang ihrer inneren Fläche und zwar von einer Einlaßöffnung zur Aufnahme der Blase zu einer Auslaßöffnung um die Blase abzuführen, erste Gasversorgungsvorrichtungen zur Zuführung des Gases von der Einlaßöffnung entlang der inneren Fläche der Führungsvorrichtungen, und zweite Gaszuführungsvorrichtungen zur Zuführung von Gas von der Auslaßöff-•-•iHin-g· zur äußerer Umfangsfläche der Blase, wobei die innere Fläche der Führungsvorrichtungen einen Raum definieren, in den die geschmolzene Blase durch die Extrudervorrichtung extrudiert wird, und dritte Kühlvorrichtungen zur Kühlung der Blase durch Zuführung von Gas zur geschmolzenen Blase, die durch die ersten und zweiten Kühlvorrichtungen gekühlt wird, und wodurch die Blase verfestigt wird.

Zum besseren Verständnis werden im folgenden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung

anhand von. Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigt 35

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Figuren 1 bis 4 schematische Längsschnitte konventioneller Vorrichtungen zur Formung von Blasfolie,

Figur 5 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur Formung einer Blasfolie nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin- · dung,

Figur 6 einen Teil-Längsschnitt des Luftausblasabschnittes eines ersten Kühlringes nach Figur 5,

. ..-■".'■

Figur 7 eine Aufsieht auf den Regulierung der

Vorrichtung nach Figur 5,

Figur 8 einen Teillängsschnitt des Regulierringes entlang der Linie VIII-VIII nach

Figur 7 und

Figur 9 eine Aufsicht auf die Streifen des

Regulierringes nach Figur 7. 25

Im folgenden y/ird anhand der Figuren 5 bis 9 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

Wie in Figur 5 gezeigt, ist in einer Vorrichtung 30 zur. Formung einer Blasfolie ein Trichter 34 auf einem Extruder 32 zur Zuführung von thermoplastischem Harz-Granulat angeordnet.

Unter dem Trichter 34 ist ein Zylinder 38 zur Extrudie-

or ■ ■ ·

rung des thermoplastischen Harzes angeordnet. Eine

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Schnecke 36 ist im Zylinder 38 vorgesehen. Das vom Trichter 34 zugeführte Harz wird zu einer Düse 46, die später beschrieben wird, durch die Drehung der Schnecke 36 gefördert. Eine (nicht gezeigte) Heizvorrichtung ist rings um den Zylinder 38 angeordnet, um das thermoplastische Harz zu schmelzen, das durch den Zylinder hindurchläuft. Das geschmolzene Harz wird der Düse über ein Glied 44 zugeführt, das einen Kanal 42 defi-

ni ert.

Die Düse 46 weist eine äußere Düse 48 mit zylindrischer Form auf und eine innere Düse 50, die innerhalb der äußeren Düse 48 und konzentrisch mit dieser angeordnet ist. Die innere und die äußere Düse 50 bzw. 48 definieren zwischeneinander einen Spalt 52, der ein Aufwärtsfließen des geschmolzenen Harzes erlaubt. Eine Extrusionsdüse 57 ist am oberen Ende des Spaltes 52 gebildet, so daß das geschmolzene Harz, das von der Extrusionsdüse 57 ausgestoßen wird, eine zylindrische Blase 53 in Form eines dünnen Filmes bildet, die in der Abbildung als durchbrochene Linie dargestellt ist. Entland der longitudinalen Achse der inneren Düse 50 ist ein Ausstoßrohr 54 angeordnet, das eine Saugöffnung 60 zum Absaugen der zugeführten Luft und eine Ausstoßöffnung 55 zum Ausstoßen der angesaugten Luft aufweist. Es ist zwar nicht in der Abbildung gezeigt, jedoch ist die Ausstoßöffnung 55 mit einer Vakuumquelle unterhalb der Düse 46 verbunden. Die Saugöffnung 60 ist vorzugsweise 50 bis 800 mm überhalb der strichpunktierten Linie 114, die später beschrieben wird, angeordnet. Ein Luftkanal 56 zur Versorgung von Luft zur Kühlung der inneren Umfangsflache der Blase 53 ist zwischen dem Ausstoßrohr 54 und der inneren Düse 50 angeordnet. Eine erste Luftversorgungsöffnung 62 ist am oberen Ende des Luftkanals 56 aus-

■■-4S-

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gebildet, um Luft entlang der inneren Umfangsfläche der Blase 53 zu blasen. Eine Druck!uftquelle (nicht gezeigt) ist mit dem unteren Ende 58 des Luftkanals verbunden.

Ein erster externer Luft-Kühl ring 64 zur Kühlung der Blase 53 durch Blasen von Luft entlang deren äußerer .Umfangsfläche ist am oberen Ende der Düse 46 angeordnet, Eine Führungsplatte oder innere Fläche 68 ist innerhalb dieses ersten Luft-Kühl rings 64,die Blase 53 umgebend angeordnet und definiert so einen sich nach oben weitenden Raum. Eine Einlaßöffnung 68A und eine Auslaßöffnung 68B sind am oberen bzw. unteren Ende der Führungsplatte 68 ausgebildet. Eine zweite Luftzufuhröffnung 70 und eine dritte Luftversorgungsöffnung 72 sind entlang der inneren Ränder der Einlaß- und der Auslaßöffnungen 68A bzw. 68B angeordnet, so daß Luft in Richtung auf den zusammenlaufenden Abschnitt 66 der Blase 53 geblasen wird. Eine Vielzahl von Einlaßöffnungen 74 zum Einlassen von Luft sind entlang des äußeren Umfangs des ersten Luftkühl ringes 64 angeordnet. Die Lufteinführöffnungen 74 und die zweiten und dritten Luftversorgungsöffnungen 70 und 72 sind durch einen Luftkanal 73 verbunden. Die Einlaßöffnungen 74 sind mit einem Gebläse (nicht gezeigt) verbunden.

Anhand der Figur 6 werden nun die erste, zweite und dritte Luftzuführöffnung 62,70 und 72 genauer beschrie-.ben. ■

Der Winkel zwischen der longitudinalen Achse des Loches der ersten LuftzufUhrÖff'nung 62 und der longitudinalen Achse der Blase 53 beträgt vorzugsweise 30 bis 75°. Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform beträgt dieser Winkel 45°. Wenn der Winkel V 45° beträgt

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so wird das geschmolzene Harz (die Blase) aus der Extrusionsdüse 57 nach außen ausgestoßen, das heißt in Richtung auf die Führungsplatte 68. Die Luft aus der ersten Versorgungsöffnung 62 hält ein Gleichgewicht mit der Luft aus der zweiten Versorgungsöffnung 70, um einen zusammenlaufenden Abschnitt 66 der Blase 53 zu bilden, während die innere Umfangsflache des .zusammenlaufenden Abschnittes 66 gekühlt wird.

Der Winkel X, der durch die 1ongitudinale Achse der Löcher in, den zweiten Luftzufuhröffnungen 70 und der longitudinalen Achse der Blase 53 gebildet ist, beträgt vorzugsweise 0 bis 10°. Bei der hier gezeigten Ausführungsform beträgt er 6°. Wenn der Winkel X 6° ist, so wird das geschmolzene Harz (die Blase), das aus der Extrusionsdüse 57 ausgestoßen wird, nach innen expandiert und in einem stabilen Zustand gehalten. Die Luft aus der zweiten Luftzuführungsöffnung 70 hält ein Gleichgewicht mit der Luft aus der ersten Zuführungsöffnung 62 um den zusammenlaufenden Abschnitt 66 zu bilden, während die äußere Umfangsflache des zusammenlaufenden Abschnittes 66 gekühlt wird. Die Luft aus der zweiten Luftzuführungsöffnung 70 wird durch die Führungsplatte 68 und die Blase 53 mit dem Hals 66 nach oben geleitet. ■

Der Winkel Y dieser Führungsplatte 68 und der Normalen zur Blasenlängsachse beträgt vorzugsweise 60 bis 89°. Bei der hier gezeigten Ausführungsform beträgt der Winkel 84⁹.

Der Winkel W zwischen der zentralen Achse des Loches in der dritten Luftzuführöffnung 72 und der longitudinalen Achlse der Blase 53 beträgt vorzugsweise 90°.

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Wenn der Winkel W 90° beträgt, so wird die Blase 53 nach innen gezwängt, so daß der zulaufende Abschnitt 66 der Blase 53 nicht mit der Führungsplatte 68 in Kontakt kommt, während der zusammenlaufende Abschnitt 66 gekühlt Wi rd. -

Nachdem die ersten, zweiten und dritten -Luftzufuhr-" öffnungen, die Winkel V, X und W bilden, kann der zusammenlaufende Abschnitt 66 der Blase 53 nicht die Führungsplatte 68 berühren. Nachdem die inneren und äußeren Flächen des zusammenlaufenden Abschnitts 66 der Blase 53 gleichzeitig gekühlt werden, kann die Wärme- !5 ■ Austauschfläche gesteigert werden und die Bildung von Knicken und Falten aufgrund von Temperaturdifferenzen zwischen der inneren und der äußeren Umfangsflache wird darüber hinaus verhindert. Durch das Gleichgewicht der zugeführten Luftmenge innerhalb und außerhalb der Blase 53 kann die Luftmenge zur Kühlung des zusammenlaufenden Abschnittes 66 gesteigert- werden _s -ohn-e daß der zusammenlaufende Abschnitt 66 zu flattern beginnt.

Eine Luftsteuervorrichtung 65 wird anhand von Figur 6 nun. beschrieben, wobei diese Steuervorrichtung die Menge an Luft, die von der zweiten und der dritten Gaszuführöffnung .70 und 72 zugeführt wird, regulieren die-im ersten externen Luftkühlring 64 ausgebildet sind. Ein Handgriff 71 mit einem ersten Gewinde 67 und einem Vierten Gewinde 81 ist einstückig mit der Führungsplatte 68 ausgebildet* Ein zweiter Handgriff 77 mit einem zweiten Gewinde 75 ist einstückig mit einer oberen platte 69 ausgebildet, die mit dem oberen Ende der Führungsplatte 68 die dritte Luftzuführöffnung 72 definiert. Das zweite Gewinde 75 kämmt mit dem ersten Gewinde 67. Das dritte Gewinde 79," das- mit dem vierten

If · ·

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Gewinde 81 kämmt, ist an einer Seite des ersten externen Luftkühlringes 64, der angrenzend an den ersten Griff ausgebildet ist, vorgesehen. Der erste Griff 71 wird um die longitudinalen Achse der Blase gedreht, um die Luftmenge einzustellen, die von der zweiten Luftzuführöffnung 70 zugeführt wird. Daraufhin bewegt sich der erste Griff 71 in vertikaler Richtung und der Spalt der zweiten Luftzuführöffnung 70 verändert sich. Die Luftmenge, die von der zweiten Luftzuführöffnung 70 zugeführt wird, kann auf diese Weise eingestellt werden. Der zweiten Griff 77 wird um die Achse der Blase gedreht, um die Luftmenge, die von der dritten Luftzuführöffnung 72 zugeführt wird, einzustellen. Daraufhin bewegt sich der zweite Griff 77 in vertikaler Richtung und der Spalt der dritten Luftzuführöffnung 72 ändert sich. Auf diese Weise kann die Luftmenge, die von der dritten Luftzuführöffnung 72 zugeführt wird, eingestellt werden.

20 Wie in Figur 5 gez-eigt, ist eine Irisblende 76 als

Steuerglied zur Steuerung des Flatterns der Blase über dem externen Luftkühlring 64 vorgesehen, und zwar vorzugsweise in der Mitte zwischen dem ersten externen Luftkühlring 64 und dem zweiten externen Luftkühlring

25 98.

Wie in Figuren 7 bis 9 gezeigt, weist die Irisblende eine ringförmige Basis 78 und einen Drehring 80 auf, der den. gleichen inneren Durchmesser hat, wie die ringförmige Basis 78,und drehbar ist. Der Drehring 80 ist ringförmig ausgebildet und hat den gleichen inneren Durchmesser wie die ringförmige Basis 7.8. Ein Handgriff 82 zum Drehen des Drehrings 80 ist an der oberen Fläche des Drehrings 80 montiert. Eine Vielzahl von Streifen 84, die sich in Richtung auf das Zentrum des zentralen Lochs des Drehringes 80 durch Drehbewegung der Drehplatte 80 bewegen können, sind zwischen der

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ringförmigen Basis 78 und dem Drehring 80 angebracht. Wie in Figur 9 gezeigt, ist jeder Streifen 84 bogenförmig angebracht und weist einen ersten Schwenkzapfen 86 auf, der an einem seiner Enden montiert ist. Der Schwenkzapfen 86 ist schwenkbar zwischen der ringförmigen Basis 78 und dem Drehring 80 angebracht. Ein zweiter Gleitzapfen 88 ist am anderen Ende eines jeden Streifens 84 angebracht. Jeder Gleitzapfen kann in einer Führungsnut 90 im Drehring 80 gleiten. Eine geeignete Anzahl von Streifen 84 ist einander überlappend in Umfangsrichtung vorgesehen. Mit der Irisblende 76 nach dieser Konstruktion kann der innere Durchmesser D durch Betätigen des Handgriffes 82 variiert werden.

Wie in Figur 5 gezeigt, ist über der Irisblende 76 eine Kühleinheit 94 angebracht. Die Kühleinheit 94 weist einen Zugluftring 96 auf, um die Luft, die durch den Raum zwischen, der Irisblende 76 und der Blase durchgelangt ist, aufzunehmen, und weist weiterhin einen zweiten Luftkühlring 98 auf, der über dem Zugluftring 96 angebracht ist und der Luft in Richtung auf die Blase 53 zur zweiten Kühlung der Blase 53 bläst.

Eine Saugöffnung 100 zum Einlassen der Luft entlang der äußeren Umfangsflache der Blase 53 ist entlang der inneren Umfangsflache des Zugluftringes 96 vorgesehen* Eine Ausstoßöffnung 102 ist an der äußeren Umfangsfläche des Zugluftringes 96 so angebracht, daß sie mit der Säugöffnung 100 kommuniziert. Die Ausstoßöffnung 102 ist mit einer Ausstoßpumpe (nicht gezeigt)

verbunden. 35

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Der zweite externe Luftkühl ring 98 ist auf dem Zugluftring 96 entlang der äußeren Umfangsflache der Blase angeordnet. Eine vierte Luftversorgungsöffnung 104 ist in der inneren Umfangsflache des zweiten externen Luftkühl ringes 98 innerhalb der Saugöffnung 100 des Zugluftringes 96 angebracht, das heißt, in einer Stellung,· die näher an der Blase liegt, als die Saugöffnung 100.

Die meiste Luft, die den Zugluftring 96 erreicht hat, wird dadurch in die Saugöffnung 100 des Zugluftringes geleitet. Eine Einlaßöffnung 106, die mit der vierten Luftversorgungs-öffnung 104 kommuniziert, ist im zweiten externen Luftkühl ring 98 angebracht.

Die Einlaßöffnung 106 ist mit einem Gebläse (nicht gezeigt) verbunden, das die Luftversorgung sichert. Die Luft, die vom ersten Luftkühlring 64 zugeführt wird und die den unteren Teil der Blase 53 gekühlt hat, wird in den Zugluftring 96 eingesaugt bevor sie den zweiten

20 externen Luftkühlring 98 erreicht. Dann wird frische

Luft der Blase 53 vom zweiten Luftkühlring 98 so zugeführt, daß die Blase 53 effizient gekühlt wird.

über dem zweiten externen Luftkühlring 98 und einer strichpunktierten Linie 114_S die später beschrieben wird, sind Regulierwalzen 108 zur Regulation des Flatterns der Blase 53 in Kontakt mit der Blase 53 angeordnet. Ein Paar von Quetschwalzen 110 zur Formung der zylindrischen Blase 53 in eine flache Form und zu deren Zusammenpressung ist über den Regulierwalzen 108 angeordnet. Eine Vielzahl von Führungswalzen 112 zur Führung der Blase 53 in Kontakt mit ihnen ist entlang der Blase 53 und zwar zwischen den Quetschwalzen 110

und den Regulierwalzen 108 angeordnet. 35

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Die Art und Weise, die eine Blasfolie mit einer Vorrichtung nach der oben beschriebenen Ausführungsform hergestellt wird, wird im folgenden beschrieben.

Das geschmolzene Harz, das vom Extruder. 32 der Düse 46 zugeführt wird, wird aus der Extrusions'düse 57 durch den Spalt zwischen der äußeren Düse 48 und der inneren Düse 50 in einen Raum ausgestoßen und bildet so die Blase 53. Während der normalen Wirkung der Vorrichtung 30 wird die Blase 53 kontinuierlich von den Quetschwalzen 110 abgezogen. Die Abzugsgeschwindigkeit der Quetschwalzen 110 bestimmt die Herstellungseffizienz der Blas-

15 folie. In anderen Worten, die Herstellungsrate .von

Blasfolie pro Zeiteinheit steigt mit ansteigender Abzugsgeschwindigkeit der Quetschwalzen 110.

ν -

Die Luft wird von der ersten Luftzuführungsöffnung 62 zugeführt, um die innere Ümfangsflache des zusammenlaufenden Abschnitts 66 der Blase 53 zu kühlen, der von der Extrusionsdüse 57 nach oben extrudiert wird. Gleichzeitig wird Luft von der zweiten und dritten Luftzuführungsöffnung 70 und 72, die im ersten und zweiten äußeren Luftkühl ring 74 ausgebildet sind, zugeführt, um die äußere Umfangsfläche des zusammenlaufenden Blasenabschnittes 66 zu kühlen. Auch wenn man Luft von den ersten, zweiten und dritten Luftzuführungsöffnungen 62, 70 und 72 zu- ■ führt und im zusammenlaufenden Abschnitt 66 kühlt» so bleibt der zusammenlaufende Abschnitt 66 der Blase 53 immer noch im geschmolzenen Zustand und ist in diesem Moment noch nicht vollständig erhärtet.

Die Luft, die von den ersten bis dritten Luftversorgungsöffnungen zugeführt wird, kühlt den zusammenlaufenden Abschnitt 66 und hält dabei ein Gleichgewicht,

η- ^:° ■

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um einem Flattern des zusammenlaufenden Abschnittes vorzubeugen. Nachdem die Luftgeschwindigkeit von der ersten Luftversorgungsöffnung 62 mit der aus den zweiten und dritten Luftversorgungsöffnungen im Gleichgewicht · steht, können die Geschwindigkeiten gesteigert werden. Der zusammenlaufende Abschnitt 66 der Blase 53 kann in jeder gewünschten Form durch geeignete Justierung dieser Luftgeschwindigkeiten ausgebildet werden. Das Verhältnis der Luftgeschwindigkeit von den ersten Luftversorgungsöffnungen zu der des ersten externen Luftringes 64 ist vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 1:2 bis 2:1 gewählt. Die Luft, die von der ersten Luftzuführungsöffnung 62 entlang der inneren Um.fangsfläche der Blase 53 fließt, um die Gesamtblase 53 von innen her zu kühlen, wird dann von der Saugöffnung 60 vom oberen 'Ende des Ausstoßrohres 54 aufgenommen.

Die Luft, die von der zweiten und dritten Luftversorgungsöffnung 70 und 72 zugeführt wird, kühlt die äußere Umfangsflache des zusammenlaufenden Abschnittes 66 und darauf die äußere Umfangsfläche der Blase 53 und fließt entlang dieser nach oben.

Die Luft, welche die äußere Umfangsfläche der Blase gekühlt hat und nach oben geströmt ist, wird zunehmend durch den Wärmeaustausch der Blase .angewärmt und ihre Kühlfunktion läßt aus diesem Grunde nach. Die Luft, die entlang der Blase nach oben geströmt ist, erreicht die Irisblende 76. Ein Teil der Luft stößt gegen die Streifen 84 und wird von diesen aus der Blasenrichtung abgeleitet. Der übrige Teil der Luft fließt mit hoher Geschwindigkeit in den Spalt zwischen den Streifen 84

und Blase 53. Auf diese Weise wird ein Flattern der Blase 53 verhindert, nachdem die Blase 53 durch die

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außerhalb der Blase schnell fließende Luft und die Luft, die innerhalb der Blase 53 fließt» gestützt wird.

Die Luft, die durch die Irisblende 76 gelangt ist, erreicht den Zugluftring 96. Die Luft wird dann von der Saugöffnung 100 aufgenommen und von der' Außenseite der Blase 53 abgeführt. Auf diese Weise dient der Zugluftring 96 dazu, die Luft, die einen Wärmeaustausch mit der äußeren Umfangsflache der Blase 53 erreicht hat und keine längere Kühlungsfunktion übernehmen kann, abzuführen.

Frische Kühlluft wird darauf der Blase 53 vom zweiten externen Luftkühlring 98 zugeführt. Im zweiten externen Luftkühlring 98 wird die Luft der Blase 53 von einer vierten Luftversorgungsöffnung 104 zugeführt.

Die strichpunktierte Linie 114 zeigt eine Zone, in der das geschmolzene Harz anfängt sich zu verfestigen. Diese Zone bildet sich in der Blase 53 durch schnelles Kühlen durch Frischluft aus dem zweiten externen Luftkühlring 98. Dies heißt also, das geschmolzene Harz verfestigt sich in einer Zone oberhalb der strichpunktierten Linie 114.

Wenn die Blase 53 schnell durch die Luft aus dem zweiten externen Luftkühlring 98 gekühlt wird, wird sie transparent. Das Niveau des zweiten externen Luftkühl ringes 98 ist vorzugsweise in einem Bereich von 100 mm über der oberen Fläche der Düse 46 angeordnet, um einen Bruch der Blase durch das.nach-oben-Abziehen in der geschmolzenen Form gegen den Widerstand des eigenen Gewichtes zu verhindern, wenn ein Harz mit einer Schmelzspannung von höchstens 4 g verwendet wird.

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Die verfestigte Blase 53 wird durch die Regulierwalze 108 und die Führungswalzen 112 geleitet und von den Quetschwalzen 110 abgezogen.

Ein Vergleich der Formungsgeschwindigkeiten einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit einer bekannten Vorrichtung wird in der Tabelle gezeigt. Das Harz A in der Tabelle weist eine MFR (Melt Flow Index)

3 von 2,1 g/10 min und eine Dichte von 0,020 g/cm auf.

Das Harz B in der Tabelle hat eine MFR von 1,3 g/10 min und eine Dichte von 0,030 g/cm .

Wie man aus der Tabelle ersehen kann, ist die erzielbare Formungsrate mit einer Vorrichtung nach der Erfindung doppelt so hoch wie die mit herkömmlichen Vorrichtungen. Daraus folgt, daß die hier gezeigte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Formung einer Blasfolie darstellt, die eine hohe Produktionseffizienz aufweist.

po ro co co

ro ro -j -«j cn cn

Nr.	Format	■Geschwindigkeit'	Schmelzspannung	Luftgeschwindigkeit	• innen, [m/sec]	Kunststoff	Erfindung
	Breite κ Dicke [mm] · [μ]	[m/min,]	[g]	außen [m/sec]	20 '
I	500 χ 50	70	0.9	25	21	Ά
II	500 χ 50	80	1.6	27	. 20	B	Bekannt
III	500 χ 30	110	• 0.9	25	21	A	Fig, 3)
IV	500 χ 30	120	1.6	27	14	B	Bekannt
V	500 χ 50	35	0.9 .	15	14	A	Fig.. 1)
VI	500 χ 30	60	0.9	15		A
VII	500 χ 50	20	0,9	15		A
VIII	500 χ 30	30	0.9	15	A

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Wie oben beschrieben, wird bei der Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung (a) die Wärmeaustauschfläche durch Kühlung der Blase 53 von innen und von außen gesteigert; (b) der Betrag von zugeführter Luft pro Zeiteinheit kann gesteigert werden, indem ma-n erste und zweite Luftkühl ringe anbringt, so daß Kühlluft zweimal zugeführt Wird; und (c) die Blase kann stabilisiert werden, so daß eine Einhalsung oder Flattern vermieden werden, und zwar indem man zwei Luftzuführöffnungen und eine Führungsplatte im ersten externen Luftkühlring und den ersten Versorgungsöffn-ungen vorsieht. Auf diese Weise werden die oben beschriebenen Bedingungen (a) bis (c) erfüllt und die vorliegende Erfindung erlaubt Formungsraten von Blasfolie, die doppelt so hoch wie die bisher nach dem Stand der Technik erreichbaren, sind.

Bei. der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemä'ßen Vorrichtung ist der Winkel V mit dem die Luft von der ersten Luftzuführungsöffnung..in Richtung auf das Innere der Blase 53 geblasen wird in einem Bereich von 30 bis 75^Q. Aus diesem Grund bringt die Luft aus der ersten Luftzuführungsöffnung 62 eine zum zusammenlaufenden Abschnitt 66 parallele und eine senkrechte Kraft hierzu auf. Die Luft steht im Gleichgewicht mit der Kraft durch die Luft, die auf die äußere Umfangsfläche der Blase 53 wirkt. Diese beiden Luftströme stützen

den zusammenlaufenden Abschnitt 66 der Blase 53. 30

Nachdem der Winkel W, :mit dem die Luft aus der dritten Luftzuführungsöffnung 72 eingeblasen wird, im Bereich von 70^p bis 90" liegt, wird der Kontakt zwischen der Führungsplatte 68 und der Blase, auf die die Luft aus der zweiten Luftzuführungsöffnung 70 geblasen wird, verhindert.

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Der Winkel X, mit dem Luft von der zweiten Luftzuführungsöffnung 70 geblasen wird» wird zwischen 0 und 10° gewählt, um die Blase zusammen mit der Luft aus der ersten Luftzuführungsöffnung zu stützen.

Nachdem der Neigungswinkel Y der Führungsplatte im Bereich zwischen 60 und 89° liegt* kann der zusammenlaufen de Abschnitt der Blase in einer gewünschten Form entlang der Führungsplatte 68 ausgedehnt werden, so daß eine Einhalsung verhindert wird.

Die voran beschriebene Ausführungsform ist lediglich eine bevorzugte Ausführungsform, es sind aber erfindungs gemäß auch verschiedene Kombinationen möglich.

Beispielsweise kann man bei der oben beschriebenen Anordnung die Blase auch entgegen der Schwerkraftrichtung abziehen. Es sind aber auch ähnliche Effekte mit dieser Vorrichtung erzielbar, wenn die Blase in verschiedenen Richtungen, so also zum Beispiel in Schwerkraftrichtung oder in Horizontalrichtung abgezogen wird.

Bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform weist der externe Luftkühl ring 64 zwei Luftzuführungsöffnungen 70 und 72 auf. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Vielzahl von Luftzuführungsöffnungen zwischen der ersten und der zweiten Luftzu-

³^ führungsöffnung 70 und 72 angeordnet.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein Luftabzugsring zum Abziehen der Luft mit herabgesetzter Kühl funktion unterhalb des ersten externen Luftkühl ringes angeordnet. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird jedoch der Abzugsring weggelassen und

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die Luft mit herabgesetzter Kühlfunktion wird durch den Gehäusekörper, der den zweiten externen Luftkühlring beinhaltet, blockiert und von der Außenseite der Blase abgeleitet.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Vielzahl von externen Luftklihl ringen zwischen dem ersten und zweiten externen Luftkühlring angeordnet. In diesem Falle wird die Blase, die schrittweise abgekühlt wird, sehr effizient gekühlt. Darüber hinaus kann die gesamte Menge der Kühlluft gleichmäßig auf die entsprechenden externen Luftkühl ringe verteilt werden, so.daß man die

15 Kühl 1uftgeschwindigkeit eines jeden Luftkühl ringes

minimal ansetzen kann. Dementsprechend wird das Flattern der Blase, das durch die Kraft der Luft auf die Blase entsteht, noch effektiver verhindert.

Claims

Vorrichtung zum Formen eines thermoplastischen Harzes mit einer Schmelzspannung unter 4g zu einer schlauchform! gen Blase, die eine innere und eine äußere Umfangsflache aufweist, mit Zufuhreinrichtungen zur Zuführung des geschmolzenen Harzes und mit Extrudiervorrichtungen, die das zugeführte Harz als schlauchform!ge Blase extrudieren,

ic

dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung darüber hinaus aufweist:

erste Kühlvorrichtungen (62) zum Kühlen der Blase durch Zuführen von Gas in Richtung auf die innere Umfangsflache der Blase im Schmelzzustand;

zweite Kühl vorrichtungen (64), die in der Nähe sowohl der Extrudiervorrichtungens'.äls auch der ersten Kühlvorrichtungen- (62) angeordnet sind, zum Kühlen der Blase im Schmelzzustand, wobei die zweiten Kühlvorrichtungen (64) Führungsvorrichtungen aufweisen, um die Blase von einer Einlaßöffnung (68A) zur Aufnahme der Blase zu einer Auslaßöffnung (68B) zum Ausstoßen der Blase entlang einer inneren Fläche (68) der Führungsvorrichtung zu führenj

• *

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-2-

• ■· : erste Zufuhreinrichtungen (70) um Gas von der Einlaßöffnung (68A) entlang der inneren Fläche (68) der Führungsvorrichtung zu führen,

zweite Zufuhreinrichtungen (72) um -Gas von

der Auslaßöffnung (68B) der äußeren Umfangsf1äche der Blase zuzuführen, wobei die innere Fläche der

Führungsvorrichtung einen Raum definiert, in den die Blase im Schmelzzustand von der Extrudiervorrichtung extrudiert wird; und

dritte Kühlvorrichtungen (94) zur Kühlung der Blase durch Zufuhr von Gas zur Blase im Schmelzzustand, die von den ersten (62) und zweiten (64) Kühlvorrichtungen gekühlt wird, wodurch die Blase verfestigt wird,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Kühlvorrichtung eine erste öffnung aufweist, die sich in Richtung auf die Einlaßöffnung (68A) öffnet, und die eine ringförmige Gestalt aufweist, und durch welche das' Gas zugeführt wird. 25
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der ersten Öffnung (62) relativ zur Blasenachse um 30° bis: 75° geneigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die ersten Zufuhreinrichtungen eine zweite öffnung (70) umfassen, die ringförmig entlang der Einlaßöffnung (68A) ausgebildet ist und durch welche Gas zugeführt wird.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der zweiten öffnung (70) relativ

5 zur Blasenachse um 0° bis 10° geneigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5_s dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Zufuhreinrichtungen eine dritte öffnung (72) aufweisen, die ringförmig · entlang der Auslaßöffnung (68B) ausgebildet ist, und durch die Gas zugeführt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte öffnung (72) so ausgebildet ist, daß ihre Achse und die der Blase miteinander einen Winkel von 70° bis 90° bilden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Gasflusses, der den ersten Kühlvorrichtungen (62) zugeführt wird zum Gasfluß, der den zweiten 'Zufuhreinrichtungen (72) zugeführt wird, im Bereich von 1:2 bis 2:1 liegt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Fläche der Führungsvorrichtung (68) glatt ausgebildet ist und mit der Achs-Normalen der Blase einen Winkel von 60° bis 89° bildet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Kühlvorrichtungen (94) ein Zugluft- :;element (96) aufweisen, welches das den zweiten Kühlvorrichtungen (64) zugeführte Gas absaugen, bevor die dritten Kühlvorrichtungen (94) der Blase Gas zuführen.
35

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11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin Regulierungsvorrichtungen (76) aufweist, die zwischen den zweiten

(64) und dritten (94) Kühlvorrichtungen angebracht sind, um den Gasfluß entlang der äußeren Umfangsfläche der Blase einzustellen.

.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Regul iervorrichtungen-76 :etnefi. iRing>)80 aufweisen, der entlang der äußeren Umfangsflache der Blase angeordnet ist, sowie eine Vielzahl von Streifen (84) im Ring (80)_s die durch eine Schwenkbewegung des Ringes (80) in Richtung auf .die Umfangsfläche der Blase hin-und herbewegt werden können.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Luft ist.
14. Verfahren zur Formung eines thermoplastischen Harzes mit einer Schmelzspannung von höchstens 4 g in eine schlauchförmige Blase mit einer inneren und einer äußeren Oberfläche, wobei geschmolzenes Harz zugeführt und in Form einer schlauchförmigen Blase extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst die Blase kühlt, indem Gas der inneren Umfangsflache der Blase im Schmelzzustand zugeführt wird;

man in einem zweiten Schritt die Blase in geschmolzenem Zustand kühlt, wobei in einem ersten Schritt Gas in Richtung der äußeren Umfangsflache der geschmolzenen Blase zugeführt wird, um die Blase zu

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kühlen und zu führen und in einem zweiten Schritt Gas der Blase zugeführt wird_s um die Blase zu kühlen und ihren Durchmesser konstant zu halten; und

daß man in einem dritten Kühl Vorgang,die Blase kühlt, indem man der geschmolzenen Blase Gas zuführt, die von den. ersten und zweiten Kühlvorrichtungen gekühlt · wird und daß man dadurch die Blase verfestigt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man beim ersten Kühlvorgang das Gas in einem Winkel von, 30 bis 75° zur Blasenachse zuführt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man beim ersten Gas-Zuführschritt das Gas in einem Winkel von 0^p bis 10° zur Blasenachse zuführt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man beim zweiten Kühlvorgang Gas in einem Winkel von 70° bis 90° zur Blasenachse zuführt.
18, Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas beim ersten Kühlvorgang zum

'Gas beim zweiten Kühlvorgang in einem Flußverhältnis von 1:2 bis 2:1 zuführt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man.beim dritten Kühlvorgang das im zweiten Kühlvorgang zugeführte Gas absaugt, bevor das Gas im dritten Kühlvorgang zugeführt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man darüber hinaus den Gasfluß entlang der äußeren Umfangsflache der Blase zwischen den zweiten

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-β-

und dritten Kühl vorgängen steuert.
21. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gas Luft verwendet.