DE3324365A1 - Verfahren zur herstellung von blasschlauchfolien und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

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Verfahren zur Herstellung von Blasschlauchfolien und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Blasschlauchfolien durch Extrudieren von Thermoplastmasse, wie Polyolefin- oder Polyvinylpolymermassen mit oder ohne Additive, Pigmente und dergleichen, aus einer Ringschlitzdüse einer Strangpresse und Expandieren des ir allgemeinen vertikal und vorzugsweise nach oben extrudierten Schlauches mit Hilfe eines vom Schlauch praktisch umschlossenen und diesen an seiner Innenfläche kühlenden dynamischen Luftvolumens. Als dynamisches Luftvolumen ("dynamische" oder "stehende" Blase) wird dabei eine Luftmasse bezeichnet, die bei praktisch konstantem Volumen und Druck in erheblichem Masse, z. B. mit Strömungsraten von 100-500 m /Std. oder mehl kontinuierlich ausgetauscht wird, um Wärme und Verunreinigungsdampf aus dem Schlauchinneren zu entfernen.

Verfahren dieser Art und Vorrichtungen zu ihrer Durchführung sind seit langem bekannt und beispielsweise in der US-PS 2'668'323 (1954) beschrieben. Allgemein wird dabei auch die Aussenflache des extrudierten Schlauches gekühlt, und zwar mindestens durch die Umgebungsluft aber meist durch besonder! ringförmige Kühlluftdüsen nahe der Ringschlitzdüse zum Beaufschlagen der Aussenflache, insbesondere während der Verfestigung des Extrudates.

Die Abzugs- bzw. Produktionsgeschwindigkeit einer gegebenen Vorrichtung zur Herstellung von Blasschlauchfolien hängt allgemein von der Kühlungsrate ab, d. h. der Wärmemenge, die pro Zeiteinheit aus dem mit Extrusionstemperatur von typisch 18Q-250°C an der Ringschlitzdüse austretenden Extrudatschlauch auf dessen Weg zu einem Quetschwalzenpaar abgeführt werden kann, das den Schlauch flach legt und das obere bzw. von der Ringschlitzdüse entfernte Ende der dynamischen Blase definiert.

Zur Vergrösserung der Kühlungsraten an der Aussen- oder/und Innenfläche sind zahlreiche Vorschläge bekannt, die auf dem Ersatz von Kühlluft durch Kühlflüssigkeit, wie Wasser, beruhen; es hat sich aber herausgestellt, dass praktisch nur mit Luft als Kühlmedium ein optimaler Ausgleich von Verfahrensführung, Verfahrensaufwand und Produktqualität ermöglicht wird.

Wenn Luft als Kühlmedium vorgegeben ist, kann die Kühlungsrate praktisch nur durch Vergrösserung des Kühlluftstromes und/oder der Temperaturdifferenz zwischen Kühlluft und Extrudat (d. h. Kühlung der Luft) erhöht werden; da die hier erforderliche Luftkühlung meist leistungsfähige Kühlaggregate und Wärmeaustauscher benötigt, ist die Vergrösserung des Kühlluftstromes allgemein die wirtschaftlichere Alternative.

Eine kritische Obergrenze für das spezifische Volumen (Verhältnis von Kühlluftvolumen zur Extrudatmenge, z. B. in Kubikmeter Luft pro Kilogramm Extrudat) der Kühlluft an der Aussenf lache des Schlauches (im folgenden kurz "Aussenluftstrom" genannt) besteht wahrscheinlich nicht; hingegen lässt sich der Kühlluftstrom, der die Schlauchinnenfläche kühlt und die dynamische Blase erhält (im folgenden kurz "Innenluftstrom" genannt) , aus verschiedenen Gründen nicht belie-

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big vergrössern. Ein Hauptgrund für eine solche Begrenzung is die Tatsache, dass der Ueberdruck der dynamischen Blase praktisch konstant und sehr niedrig gehalten werden muss, ζ. Β. j nach Schmelzviskosität der extrudierten Polymermasse zwischen 2 und 50 mm Wassersäule, typisch 5-10 mm Ws, weil das an der
Ringschlitzdüse austretende Extrudat bis zur sogenannten
"Frostlinie" (Folienerstarrungslinie) zähflüssig ist und höhe ren Innendrücken nicht standhalten könnte bzw. sehr empfindlich auf Druckschwankungen reagiert.

In der Praxis zeigt sich, dass bereits ein Innenluftstrom, de etwa die Hälfte der mit dem Aussenluftstrom abführbaren Wärme menge aus der dynamischen Blase entfernen kann, eine mechanische Schlauchkalibrierung erfordert, um die Wirkung des bishe bei der Innenkühlung mit Luft unvermeidlichen sogenannten
"periodischen Pumpens" zu kompensieren, da sonst ein Schlauch mit periodischen Aufweitungen und Einschnürungen entsteht und dementsprechend die Foliendicke nicht konstant gehalten werden kann. Zur mechanischen Kalibrierung wird der Blasschlauch allgemein während seiner Abkühlung durch einen zylindrischen
Hohlkorb geführt, dessen kalibrierend wirkende Teile, z.B.
Ringe mit geringem Reibungskoeffzienten, die Schlauchaussenflache stützen, wie beispielsweise in den US-PS 3'596'321 und 3'749'54 0 sowie den DE-OS 19 50 758 und 20 04 881 beschrieben

Die mechanische Schlauchkalibrierung hat aber Nachteile, da
sie in der Regel auf der Aussenfläche der Schlauchfolie Spuren hinterlässt und deshalb für hochwertige, insbesondere
transparente Produkte weniger geeignet ist, abgesehen von der vergleichsweise komplizierten Struktur der hierzu erforderlichen Einrichtungen und der problematischen Umstellung auf andere Schlauchdurchmesser.

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Es wäre daher wünschbar und ist ein Ziel der Erfindung, zur Innenkühlung von Blasschläuchen grössere spezifische Kühlluftvolumina ohne mechanische Schlauchkalibrierung zu verwenden.

Mit den Mitteln des Standes der Technik ist dieses Ziel nicht erreichbar; so ist beispielsweise in der US-PS 3'170'011 zur Verstärkung der Innenkühlung eine bestimmte Ausbildung der Ausströmdüse für den Innenluftstrom beschrieben; dabei wird neben anderen Methoden vorgeschlagen (siehe Fig. 2 der US-PS 3'170'011), den Innenluftstrom in einem geschlossenen Kreis zu führen und die in diesem Kreis zirkulierende Luft zu kühlen; der Innenluftstrom wird im Primär- oder Hauptluftstrom mit einem variablen Gebläse gesteuert und zum geringeren Teil mit mindestens einem Neben- oder Sekundärluftstrom geregelt; hierzu ist in der Leitung des Hauptluftstromes vor und hinter dem Gebläse je eine Zweigleitung mit Absperrventil angeordnet, um den effektiven Gesamtluftstrom nach Bedarf zu vergrös-Isern oder zu verkleinern. Ferner wird die Breite des flach-Igelegten Schlauches in Laufrichtung des Schlauches gesehen hinter der Quetschwalze kontinuierlich gemessen, um die Signale der Abweichungen der Schlauchbreite vom Sollwert zur Betätigung der Ventile in den Zweigleitungen zu verwenden. Wenn die Schlauchbreite zu gross ist, betätigt der Schlauchbreitenmesser das Ventil in der Zweigleitung in Strömungsrichtung des Primärluftstromes betrachtet hinter dem Gebläse, d.h. das Auslassende des Sekundärluftstromes, und öffnet die zugehörige Zweigleitung, so dass der in die dynamische Blase gelangende Gesamtstrom um die im Sekundärstrom abgehende Luftmenge vermindert wird. Der Schlauch wird demzufolge weniger expandiert, die Schlauchbreite nimmt zum Sollwert hin ab und das Ventil am Auslassende des Sekundärstromes schliesst sich.

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Bei zu geringer Schlauchbreite betätigt der Schlauchbreitenmesser das Ventil der Zweigleitung vor dem Gebläse, d. h. de Einlassende des Sekundärstromes, so dass der in die dynamische Blase gelangende Gesamtstrom um die im Sekundärstrom ar gesaugte, d. h. zugeführte Luftmenge vergrössert wird. Der Schlauch wird demzufolge wieder stärker expandiert, die Schlauchbreite nimmt zum Sollwert hin zu und das Ventil am Einlassende des Sekundärstromes schliesst sich.

Diese aus der US-PS 3' 170'011 bekannte Art der Innenkühlung mit Regelung des Innenluftstromes durch die kontinuierlich gemessene Schlauchbreite hat laut der bereits erwähnten späteren US-PS 3'596'321 den Nachteil, dass damit ein ausreichend gleichmässiger Schlauchdurchmesser nicht erzielbar ist was mit der hohen Trägheit der auf Breitenmessung beruhenden Regelung des Innenluftstromes erklärt wird.

Die zur vorliegenden Erfindung führenden Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass die in der US-PS 3'17O¹011 vorgeschlagene, von der Schlauchbreitenmessung abhängige Regelung des Innenluftstromes derart labil ist, dass bei den für eine wirksame Innenkühlung und damit für ausreichende Abzugsgeschwindigkeiten nötigen spezifischen Kühlluftvolumina das in der DE-OS 20 04 881 beschriebene periodische Pumpen unvermeidlich oder sogar eine kontinuierliche Schlauchproduktion überhaupt ausgeschlossen ist.

Ferner wurde gefunden, dass weniger die Trägheit der von der Schlauchbreite abhängigen Regelung des Innenluftstromes die genannten Nachteile verursacht, sondern dass vielmehr ein charakteristischer Rückkoppelungseffekt dieses Systems viel zu grosse und unter Umständen sogar zunehmende Amplituden, d. h. ein starkes periodisches Pumpen, verursacht.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem Verfahren mit den im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Merkmalen die Tendenz zum periodischen Pumpen auszuschalten oder mindestens soweit zu vermindern, dass eine wirksame Innenkühlung ohne mechanische Kalibrierung und trotzdem ausreichender Konstanz der Schlauchdicke sicher erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man die maximale Strömungsrate der gesamten Sekundärluft kleiner als 1 %, vorzugsweise kleiner als 0,5 %, der Strömungsrate des Primärluftstromes hält, und dass man die Einstellung des Primärluftstromes mit der Steuerung der Sekundärluft koppelt, um die Einstellung des Primärluftstromes anzupassen, wenn die Sollwertabweichung der Schlauchbreite innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer, z. B. 5-20 Sekunden, durch die Steuerung der Sekundärluft nicht behoben wird. Mit der erstgenannten erfindungsgemässen Massnahme wird die Variabilität der geregelten Funktion (Strömungsrate der Sekundärluft) und damit die Bandbreite begrenzt; durch die zweite Massnahme wird die Lage des Variabilitätsbereiches verschoben, bis die regelnde Funktion (Schlauchbreite) wieder Einfluss auf die geregelte Funktion (Strömungsrate der Sekundärluft) erlangt.

Ohne Beschränkung auf eine bestimmte Theorie kann angenommen werden, dass auch bei konstantem Druckunterschied zwischen der dynamischen Blase und der Aussenluft ein periodisches Pumpen auftritt, z. B. ausgelöst durch minime vorübergehende Viskositätsänderungen der am Ringschlitz austretenden plastischen Polymermasse; solche Viskositätsänderungen können physikalisch durch geringe TemperatürSchwankungen oder/und Inhomogenitäten 4er Polymermassen bedingt sein und sind praktisch unvermeidlich. Wenn es als Folge einer solchen Viskositätsänderung bei konstantem Druckunterschied zu einer vorübergehend stärkeren Aufweitung des Schlauches kommt und der resultierende "Wulst"

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an die Quetschwalzen gelangt, kann beim Flachlegen dew Wulstbereiches mit der Quetschwalze ein "Druckstoss" verursacht werden, der zu einer induzierten neuen Aufweitung des Schlauches im plastischen Bereich, d. h. zwischen der Ringschlitzdüse und der Frostlinie, führt.

Der in der US-PS 3'170¹011, Fig. 2, vorgeschlagene Regelkreis mit direkter und unbeschränkter Koppelung von regelnder Funktion und geregelter Funktion verstärkt diesen Effekt; hinzu kommt, dass der dort in geschlossenem Kreis geführte Innenluft strom diese Tendenz zur Verstärkung des periodischen Pumpens nicht dämpft, sondern allenfalls vergrössert.

Beim Verfahren der Erfindung wird der Primärluftstrom daher allgemein in "offenem" Kreis geführt, d. h. einem solchen mit zur Umgebungsluft offenen Enden; vorzugsweise ist dabei nahe jedem Ende ein Gebläse angeordnet, das am Eingangsende blasend und am Ausgangsende saugend wirkt; zweckmässig werden beide Gebläse von einer gemeinsamen Antriebsachse, z. B. der eines Elektromotors, synchron betrieben und haben praktisch gleiche Leistungswerte, z. B. typisch im Bereich von 200 bis 1000 m³/Std.

Die regelnde Funktion, d. h. die Breite des Schlauches, wird vorzugsweise entgegen den Lehren des Standes der Technik, insbesondere entgegen der US-PS 3'170*011, vor dem Durchlaufen des Quetschwalzenpaares und nicht dahinter gemessen.

Die gesamte Sekundär- oder Nebenluft wird meist, wie an sich aus der US-PS 3"170'011 bekannt, in "offenem Kreis", d. h. mit zwei zur Atmosphäre offenen Enden geführt, und man verwendet vorzugsweise zwei gesteuerte Sekundärluftströme, die aber nicht wie beim Stand der Technik beide auf den eingeblasenen Primärluftstrom, sondern jeweils auf den eingeblasenen bzw.

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ausgeblasenen Teil des Primärluftstromes wirken, vorzugsweise alternierend und nicht kumulierend.

Wenn beispielsweise das Gebläse an der Eingangsseite des Primärluftstromes für eine Leistung von 500 m /Std. und das vorzugsweise gleich ausgelegte und synchron laufende saugend geschaltete Gebläse an der Ausgangsseite des Primärluftstromes dementsprechend die gleiche Luftmenge abziehen kann, beträgt die maximale Strömungsrate der gesamten Sekundärluft weniger als 2,5 m /Std. Eine derartige Begrenzung kann durch entsprechende Querschnittsabmessungen der Leitung des gesteuerten Sekundärluftstromes bzw. der Leitungen der gesteuerten Sekundärluftströme oder durch entsprechend feste Drosseln erzielt werden.

Der Primärluftstrom ist vorzugsweise mindestens am Ausgangsende einstellbar, z. B. mit an sich bekannten Volumenstromreglern, wie sie beispielsweise aus der Klimatechnik an sich bekannt und im Handel, z. B. von der Firma Luwa AG, Zürich, Schweiz, erhältlich sind.

Der mindestens eine gesteuerte Sekundärluftstrom wird im allgemeinen zwischen dem Gebläse am zugehörigen Primärluftstromende bzw. dessen Einstellorgan und der Ringschlitzdüse abgezweigt und kann dementsprechend Sekundärluft abblasend (hinter dem blasend geschalteten Gebläse) oder ansaugend (vor dem saugend geschalteten Gebläse) führen. Vorzugsweise wird die gesamte Sekundärluft alternierend auf einen abblasenden und einen ansaugenden Sekundärluftstrom, d. h. entsprechende Leitungen, verteilt und mit einem gemeinsamen Steuerorgan, z. B. einem Pendelschieber, gesteuert, das entweder beide Sekundärluftleitungen sperrt oder jeweils eine Leitung teilweise bis ganz zur Atmosphäre öffnet.

Zur Steuerung der Sekundärluft wird die Schlauchbreite kontinuierlich gemessen, z. B. mit je einem Fühler an jeder Kante des flachgelegten Schlauches; jeder Fühler ist z. B. mit einem Potentiometer verbunden, so dass über eine Komparatorschaltung ein Signal erzeugt werden kann, das dem Aüsmass unc der Richtung (negative oder positive Abweichung) der Ist-Brej tenabweichung des Schlauches von einer vorbestimmten Sollbreite entspricht. Solche Fühler und Komparatorschaltungen sind an sich, z. B. aus der CH-PS 504 '371, bekannt und im Handel, z. B. von der Firma Afex AG, Uznach, Schweiz, erhältlich, so dass sich eine eingehendere Beschreibung erübrigt.

Das vorzugsweise elektrische Signal der Sollbreitenabweichunc des flachgelegten Schlauches kann direkt oder nach Verstärkung zur Steuerung der Sekundärluft verwendet werden, z. B. indem das gegebenenfalls verstärkte Signal den Antrieb des oben erwähnten Pendelschiebers betätigt, um entweder einen abblasenden Sekundärluftstrom von der Eingangsleitung des Primärluftstromes abzuzweigen - was den in die dynamische Blase gelangenden Gesamtluftstrom und dementsprechend auch die Schlauchbreite vermindert - oder einen ansaugenden Sekundärluftstrom in die Ausgangsleitung des Primärluftstromes einzulassen, was den aus der dynamischen Blase abgezogenen Gesamtluftstrom vermindert und dementsprechend die Schlauchbreite vergrössert. Sobald die Sollbreite wieder erreicht ist, kann der Sekundärluftstrom völlig abgeschaltet werden.

Nachdem erfindungsgemäss die maximale Strömungsrate der Sekundärluft eng begrenzt ist, kann das Signal der Sollwertabweichung einer solchen Vergrösserung oder Verkleinerung der Schlauchbreite entsprechen, die mit Sekundärluft nicht mehr vollständig kompensierbar ist; durch die erfindungsgemässe Koppelung der als Feinregelung des Gesamtluftstromes wirkenden Sekundärluftsteuerung mit der im Effekt als Grobregelung

wirkenden Einstellung des Primärluftstromes wird die letztere nach einem vorbestimmten Zeitintervall angepasst, d. h. die Strömungsrate des Primärluftstromes mit vorbestimmter Verzögerung verstärkt oder vermindert, bis die Sekundärluftsteuerung zur Kompensation der Sollwertabweichung der Schlauchbreite wieder ausreicht.

Die jeweils zweckmässigste Verzögerung kann von der Empfindlichkeit des Schlauches zwischen der Ringschlitzdüse und der Frostlinie abhängen, z. B. von der Dicke oder/und der Viskosität der Polymermasse. Allgemein beträgt die Verzögerung 1-30 Sekunden, vorzugsweise 5-20 Sekunden, und kann jeweils anhand von wenigen Versuchen optimiert werden.

Die Aussenfläche des extrudierten Schlauches zwischen Ringschlitzdüse und Frostlinie kann mit üblichen Aussenkühlringen oder vorzugsweise mit Hilfe von zwei übereinanderliegenden ringförmigen Blasdüsen gekühlt werden, die durch eine dazwischenliegende Saugzone (Saugring) voneinander getrennt sind, wie weiter unten eingehender erläutert. Zweckmässig wird dabei auch die Innenblasluft aufgeteilt, z. B. mit zwei ringförmigen Schlitzdüsen, aus welchen die Innenfläche des Schlauches annähernd in gleicher Höhe beaufschlagt werden kann, wie die Aussenfläche von den Blasdüsen zur Aussenkühlung. Dies ermöglicht eine pneumatische Abstützung des Extrudates vor Erreichen der Frostiinie.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Gesamtluftstrom der Innenkühlung im Inneren der dynamischen Blase durch eine Kondensationszone geführt wird; dadurch können ölartige Abscheidungen an der Schlauchinnenseite oder/und den mit dem abströmenden Gesamtluftstrom in Kontakt kommenden Anlageteilen vermieden oder signifikant verringert werden. Solche Abscheidungen bestehen meist aus Verunreinigungen, die in

der Polymermasse enthalten sind oder bei deren Erhitzung gebildet werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellur von Blasschlauchfolien, welche zur Durchführung des Oben erläuterten Verfahrens besonders geeignet ist. Diese Vorrichtung hat die in Anspruch 11 genannten Merkmale. Bevorzugte Varianten der Vorrichtung werden unten beschrieben und haben die in den Ansprüchen 12-18 genannten Merkmale.

Die beigeschlossenen Zeichnungen dienen der weiteren Erläuterung von Verfahren und Vorrichtung geraäss der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung und

Fig. 2 die halbschematische abgebrochene Darstellung des Blaskopfes einer bevorzugten Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. einer dafür geeigneten Vorrichtung 1.

Aus dem Blaskopf 10 der Vorrichtung 1 wird durch die Ringschlitzdüse 101 aus einem nicht dargestellten üblichen Extruder zähflüssige Thermoplastmasse mit erhöhter Temperatur von z. B. 160-250⁰C zur Bildung des Blasschlauches 19 ausgepresst, der sich zwischen der Ringschlitzdüse 101 und der Frostlinie F verfestigt. Dabei wird der Schlauch 19 an seiner Aussenflache von einem Aussenkühlluftstrom, z. B. aus mindestens einem Kühlluftring 12, und von einem Innenkühlluftstrom z. B. aus dem Blasende 131 der Innenkühlung 13, beaufschlagt; am Saugende 132 wird der Innenkühlluftstrom abgezogen.

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Im Inneren des Schlauches 19 wird ein dynamisches Luftvolumen 199, d. h. eine dynamische Blase, gebildet, das gegenüber der Atmosphäre einen schwachen Ueberdruck von typisch
5-10 mm Wassersäule hat und vom Schlauch 19 zwischen der
Ringschlitzdüse 101 und dem Quetschwalzenpaar 11, ζ. Β. von zwei gegenläufig angetriebenen und gegeneinander gepressten Walzen 111, 112, eingeschlossen ist. Vor dem Eingang des
Schlauches 19 in das Quetschwalzenpaar kann eine übliche
Flachlegeführung, z. B. aus zwei Rollenpaaren 113, 114, angeordnet sein.

Je grosser die Strömungsrate der durch die dynamische Blase fliessenden Innenkühlungsluft ist, umso grosser ist die Kühlrate der Schlauchinnenseite, und umso stärker ist im allgemeinen die Neigung des Schlauches zum oben erläuterten "periodischen Pumpen".

Um auch bei hohen Strömungsraten der Innenkühlungsluft ohne die bisher übliche mechanische Aussenkalibrierung des Schlauches 19 eine verlässliche Schlauchherstellung mit höchstens geringen Schwankungen der Schlauchdicke zu gewährleisten,
wird erfindungsgemäss der die Blase 199 erhaltende Gesamtluftstrom der Innenkühlung gesteuert, indem die kontinuierlich mit Hilfe der Einrichtung 18 und vorzugsweise vor dem
Durchlaufen der Quetschwalzen 11 gemessene Schlauchbreite
teilweise als indirekte bzw. verzögert wirkende Regelgrösse dient.

Wie schematisch in Fig. 1 angedeutet, wird der mehr oder weniger flachgelegte Schlauch 19 mit Hilfe eines Fühlerpaares 181, 182 abgetastet. Der hier verwendete Begriff der "Breitenmessung des Schlauches" umfasst sowohl die Messung der
Breite des völlig flachgelegten als auch der Breite
des noch nicht oder nicht vollständig flachgelegten Schlau-

ches, d. h. dessen grösster Durchmesser in zylindrischem bzw. ovalem Zustand. Man kann mechanische Fühler oder berührungslos arbeitende Abtastmittel verwenden und die Messstelle auch näher zur Frostlinie F legen, als in Fig. 1 dargestellt.

Die kontinuierlich mit den Fühlern 181, 182 abgetasteten Positionswerte werden meist in den Wandlern 183, 184 in elektrische Grossen umgesetzt und in einen Komparator 185 geleitet. Dadurch werden zunächst seitliche Verschiebungen der Lage des Schlauches ohne eigentliche Breiten- oder Durchmesseränderung ausgeglichen und das positive oder negative Abweichen des resultierenden Istwertes der Schlauchbreite von einem vorgewählten, d. h. am Komparator 185 einstellbaren Sollwert ermittelt. Der Komparator erzeugt ein Signal, das sowohl die Richtung der Abweichung ("positive" Abweichung bei zu grosser Istbreite bzw. "negative" Abweichung bei zu kleiner Sdilauchbreite) als auch die Grosse der Abweichung angibt, z. B. in Form einer variierenden und entweder positiven oder negativen Gleichspannung.

Dieses Signal wird, vorzugsweise nach Verstärkung z. B. mit einem bekannten Knickverstärker, zur Betätigung eines Antriebes, z. B. eines elektrischen Servomotors 149, verwendet, der die Sekundärluftsteuerung 14 betätigt.

Der hier verwendete Begriff "Sekundärluft" bzw. "Sekundärluftstrom" bedeutet die von einem Haupt- oder Primärluftstrom abgezweigte Nebenluft bzw. Nebenluftströmung, die ihrer Art nach eine "passive" oder "induzierte" Strömung, d.h. kinetisch von der Primärluftströmung abhängig ist und nur zusammen mit dieser wirken kann.

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Beim erfindungsgemässen Verfahren wird das dynamische Luftvolumen 199 von einem Gesamtluftstrom erzeugt, wie er durch die Blasleitung 152 und die Saugleitung der Innenluftführung 15 eingeblasen bzw. abgesogen wird; die gesamte Sekundärluft kann hierbei grundsätzlich durch eine einzige und nicht wie gemäss Fig. 1 dargestellt und erfindungsgemäss bevorzugt durch zwei Sekundärluftleitungen 171, 172 mit entgegengesetzter Strömungsrichtung (Pfeile SL-1 bzw. SL-2) geführt werden.

Dementsprechend ist der von der Primärluftblasleitung 154 abgezweigte und durch die Leitung 171 gehende Sekundärluftstrom SL-I ein Blasstrom, um den sich der in den Schlauch eintretende Gesamtluftstrom vermindert, während der von der Saugluftleitung 151 abgezweigte und durch die Leitung 172 gehende Strom SL-2 ein Saugstrom ist, um den sich der in den Eingang 153 des Sauggebläses gelangende Saugstrom vergrössert, d. h. der durch die Leitung 151 aus dem Volumen 199 austretende Strom vermindert.

Die Sekundärluftstromsteuerung 14 bewirkt, dass entweder beide Sekundärluftleitungen 171, 172 geschlossen sind oder dass jeweils nur eine dieser Leitungen ganz oder teilweise geöffnet ist.

Die Strömungsrate der Sekundärluft, d. h. entweder SL-I oder SL-2, wird erfindungsgemäss auf einen bestimmten Maximalwert begrenzt, nämlich auf weniger als 1 %, vorzugsweise weniger als 0,5 % der Strömungsrate des Primärluftstromes. Hierbei Wird vorzugsweise jeweils auf die Volumen/Zeit-Menge bezogen, doch kann grundsätzlich auch auf die Masse/Zeit-Menge abgestellt werden. Die Primärluftströmungsrate ist bestimmt durch diejenige Luft/Zeit-Menge, die vom Druckgebläse 162 durch die zugehörige fakultative Einstellvorrichtung 16b in die Leitung 154, d. h. vor der Abzweigung der Leitung 171, geblasen wird.

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Die maximale Strömungsrate der Sekundärluft kann durch den Querschnitt der Leitungen 171, 172 oder durch (nicht dargestellt) Drosseln in diesen begrenzt und gegebenenfalls mit üblichen Durchflussmessgeräten kontrolliert werden.

Die effektive Strömungsrate der Sekundärluft wird durch den Schieber 141 bestimmt, der vorzugsweise als Pendelschieber ausgebildet, d. h. drehbar im Gehäuse 147 gelagert und zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung beweglich ist.

Der Schieber 141 ist mit dem Servomotor 149 verbunden, wie schematisch mit der durchbrochenen Linie angedeutet, und kann mit dem Servomotor in eine der beiden Endstellungen des Schiebers 141 oder irgendeine Zwischenstellung gebracht und solange in einer dieser Stellungen gehalten werden, als durc das Signal des !Comparators 185 bedingt.

Sowohl in der ersten als auch in der zweiten Endstellung betätigt bzw. schliesst der Schieber 141 einen elektrischen Schalter 145, 146 und setzt dadurch das jeweils zugehörige Zeitrelais 140 bzw. 143 in Gang, das vorzugsweise ein üblicher Schaltverzögerer mit einer z. B. zwischen 1 und 30 Sekunden einstellbaren Dauer der Verzögerung ist.

Nach Ablauf des jeweils eingestellten Verzögerungsintervalls und typisch nach 1-20 Sekunden, vorzugsweise nach 1-10 Sekunden, setzt der jeweilige Schalter 140, 143 den Antrieb 161 der Einstellvorrichtung 16a in Gang, der z. B. ein üblicher Hubspindelmotor ist, und zwar vorzugsweise über einen zwischengeschalteten üblichen Impulsgeber 142 bzw. 144. Solche Impulsgeber erzeugen elektrische Impulse mit einstellbarer oder fester Länge von typisch 0,5 bis 2,5 Sekunden und einstellbaren oder festen Intervallen von typisch 1-10 Sekunden

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Das zur Erzeugung des Primärluftstromes dienende Gebläse 162 wird von dem einen Ende der (nicht dargestellten) Achse des Motors 169 angetrieben, dessen anderes Achsenende das Gebläse 161 betätigt. Beide Gebläse 162, 161 sind vorzugsweise auf praktisch gleiche Förderleistung ausgelegt. Das Gebläse 162 ist "blasend", d. h. so geschaltet, dass es durch sein Ansaugende 160 Luft aus der Umgebung ansaugt und durch eine fakultative Einstellvorrichtung 16b in die Primärluftleitung 154 bläst.

Das Gebläse 161 ist "saugend", d. h. so geschaltet, dass es die Luft aus der Leitung 153 ansaugt und durch die mit dem Sekundärluftregler 14 gekoppelte Einstelleinrichtung 16a sowie eine fakultative Drossel 168 in die Atmosphäre bläst.

Zur Grobeinstellung können die Einstellvorrichtungen 16a, 16b und die Drossel 168 von Hand betätigt werden.

Die Vorrichtung 1 arbeitet wie folgt: bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Schiebers 141 wird der vom Gebläse 162 erzeugte Primärluftstrom durch die Blasleitungsabschnitte in das dynamische Luftvolumen eingeblasen und kühlt die Innenfläche des laufend durch die Ringschlitzdüse 101 ausgepressten Schlauches 19, der von dem Quetschwalzenpaar 11 fortlaufend flachgelegt und in Richtung des Pfeiles A abgezogen wird, z. B. auf einen entsprechenden Wickler.

Der Innenluftstrom wird durch das offene Absaugende 132 der Saugleitung 151 über den Anschluss 153 in das Gebläse 161 gezogen und von dort in die Atmosphäre geblasen.

Sobald die mit der Einrichtung 18 gemessene Istbreite des Schlauches 19 von einem vorbestimmten Sollwert abweicht, z.B. typisch je nach Schlauchbreite um 0,1 bis 5 mm, erzeugt der Komparator 185 ein der Abweichung entsprechendes Signal und

betätigt über den Servomotor 140 den Schieber 141, wodurch bei positiver Sollwertüberschreitung der Schlauchbreite das Ende der Sekundärluftleitung 171 im Gehäuse 147 mehr oder weniger geöffnet wird und ein entsprechender Sekundärluftstrom SL-1 nunmehr am Schieber 141 vorbei durch die Gehäuse-Öffnung 148 in die Atmosphäre abgeleitet wird und ein dementsprechend geringerer Luftstrom durch die Leitung 152 in das Volumen 199 gelangt. Dadurch verringert sich die Schlauch breite, was mit einer der Abzugsgeschwindigkeit des Schlauches 19 und dem Abstand zwischen der Frostlinie und der Breitenmessstelle entsprechenden Verzögerung am Komparator 185 ein abnehmendes Signal der positiven Sollwertabweichung erzeugt.

Im umgekehrten Fall, d. h. bei mit zunehmendem Signal der negativen Sollwertabweichung, wird das gehäuseseitige Ende der Sekundärluftleitung 172 mehr oder weniger vom Schieber freigelegt, so dass ein entsprechender Sekundärluftstrom SL-2 aus der Atmosphäre durch die Oeffnung 148 des Gehäuses 147 am Schieber 14 1 vorbei durch die Leitung 172 in den durch den Anschluss 153 vom Sauggebläse 161 abgezogenen Innenluftstrom gelangt; dadurch wird der durch die Saugleitung 151 fliessende Luftstrom verringert, so dass der unverminderte Blasluftstrom in der Leitung 152 eine Zunahme der Schlauchbreite verursacht.

Wenn das im Gehäuse 147 liegende Ende der Sekundärluftleitung 171 oder 172 völlig offen ist, befindet sich der Schieber in einer seiner beiden Endstellungen und betätigt dann entweder den Schalter 145 oder den Schalter 146 und setzt dadurch das zugehörige Zeitrelais 143 bzw. 140 in Gang. Sobald die am jeweiligen Relais voreingestellte Verzögerungsdauer abgelaufen ist, wird der zugehörige Impulsgeber in Gang gesetzt und betätigt den Motor 161 der Einstelleinrichtung 16a der-

art, dass diese bei anhaltender Sollwertüberschreitung stärker geöffnet, d. h. das Volumen des vom Gebläse 161 abgesaugten Luftstromes erhöht, bzw. bei anhaltender Sollwertunterschreitung stärker geschlossen und dementsprechend das Volumen des vom Gebläse 161 abgesaugten Luftstromes vergrössert wird.

In jedem Fall wird die Einstellung 16a soweit geändert, bis der Schieber 141 die jeweilige Endstellung verlässtund durch die Oeffnung des zugehörigen Endschalters die Stromzufuhr zum Motor 161 abgeschaltet wird.

Fig. 2 zeigt eine abgebrochene halbschematische Darstellung einer bevorzugten Ausführung der Luftführung für Innen- und Aussenkühlung sowie des vorzugsweise im Inneren des Schlauches angeordneten integrierten Kondensators.

Der an der Ringschlitzdüse 201 austretende Schlauch 29 ist bis zum Erreichen der Frostlinie zähflüssig und dementsprechend besonders empfindlich. Für eine rasche, wirksame und schonende Kühlung der Schlauchinnenfläche wird die durch die Blasleitung 252 eingeführte Innenkühlluft auf zwei übereinanderliegende Düsenringe bzw. Ringschlitzdüsen 24, 23 verteilt, welche die Schlauchinnenfläche in zwei entsprechenden unterschiedlichen Ringzonen beaufschlagen.

Vorzugsweise wird dabei auch die Aussenkühlluft auf mindestens zwei Blas- bzw. Kühlringe 221, 222 verteilt, die jeweils annähernd auf diejenigen Bereiche des Schlauches wirken, welche gleichzeitig direkt von den Düsenringen 24, 23 beaufschlagt werden.

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In jedem Fall ist es zur Verbesserung der Kühlung vorteilhaft, zwischen jeweils benachbarten, übereinanderliegenden Aussenblasringen/ z. B. den Ringen 221, 222, eine Saugzone, z. B. den Saugring 223, anzuordnen, die bzw. der durch eine perforierte Wand 224 mit einem (nicht dargestellten) Sauggebläse verbunden ist.

Der in Fig. 2 dargestellte Kondensator 28 ist vorzugsweise mit den Innenluftzu- bzw. ableitungen zu einem integralen, annähernd zylindrischen Element 27 vereinigt. Die Aussenwand 271 ist bis auf die Düsenringe 23, 24 geschlossen, so dass die durch die Leitung 251 abgesaugte Innenkühlluft am oberen Ende des Elementes eingeleitet und zwischen der Innenfläche der Wand 271 und der Aussenflache des zylindrischen koaxialen Kondensators durch einen zylindrischen Spalt mit relativ geringer Breite und relativ grosser Länge geführt werden kann.

Durch den Hohlmantel 281 wird über die Leitungen 282, 283 ein vorzugsweise flüssiges Kühlmittel, wie Leitungswasser, geführt. Die sich im Laufe des Betriebes am Kondensator 28 in relativ geringen Mengen abscheidenden Verunreinigungen sind meist Ölig und können im Zuge der normalen Wartung der Anlage entfernt werden. Zu diesem Zweck ist der obere Teil des Mantels 271 vorzugsweise abnehmbar am Element 27 befestigt.

Im Rahmen der Erfindung liegen verschiedene Variationen. So kann beispielsweise die Einstellung 16b mit einem Antrieb verbunden oder ganz weggelassen werden. Ferner kann auch mit einem einzigen gesteuerten Sekundärluftstrom gearbeitet werden. Weitere Aenderungen der speziell beschriebenen Verfahrensschritte und Vorrichtungsteile ergeben sich aus dem fachmännischen Wissen.

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Claims (18)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Blasschlauchfolien durch (a) Extrudieren von Thermoplastmasse aus einer Ringschlitzdüse zur Bildung eines Schlauches,

(h) Expandieren des extrudierten Schlauches mit Hilfe eines vom Schlauch praktisch umschlossenen und diesen an seiner Innenfläche kühlenden dynamischen Luftvolumens ,

(c) und Luftkühlung der Aussenflache des Schlauches ohne mechanische Kalibrierung, wobei

(d) das dynamische Luftvolumen von einem Gesamtluftstrom erzeugt wird, der von einem Primärluftstrom und der Sekundärluft mindestens eines gesteuerten Sekundärluftstromes bestimmt ist und

(e) die Strömungsrate der Sekundärluft verändert wird, wenn die kontinuierlich gemessene Schlauchbreite von einem vorgegebenen Sollwert abweicht,

dadurch gekennzeichnet, dass man

(f) die maximale Strömungsrate der gesamten Sekundärluft kleiner als 1 % der Strömungsrate des Primärluftstromes halt und

(g) die Einstellung des Primärluftstromes mit der Steuerung der Sekundärluft koppelt, um die Einstellung des Primärluftstromes anzupassen, wenn die Sollwertabweichung der Schlauchbreite innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer durch die Steuerung der Sekundärluft nicht behoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärluftstrom in offenem Kreis geführt und mindestens an einem Ende eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchbreite kontinuierlich am praktisch flachgelegten Schlauch vor dem Quetschwalzenpaar gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Strömungsrate der Sekundärluft kleiner als 0,5 %, z. B. auf maximal etwa 0,25 % der Strömungsrate des Primärluftstromes gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärluftstrom durch je ein Gebläse nahe seinem Eingangs- und Ausgangsende erzeugt wird und dass die beiden Gebläse praktisch gleiche Leistung haben und synchron von einem gemeinsamen Antrieb betätigt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärluftstrom mindestens am Ausgangsende einstellbar ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine veränderliche Sekundärluftstrom vom Primärluftstrom zwischen dessen Einstellungsende und dessen Eingang in das dynamische Luftvolumen bzw. dessen Ausgang aus dem dynamischen Luftvolumen abgezweigt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenflache des extrudierten Schlauches zwischen der Ringschlitzdüse und der Frostlinie zuerst durch eine erste äussere Kühlluftblaszone, dann durch eine Saugzone und schliesslich durch eine zweite äussere Kühlluftblaszone geführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil des Gesamtluftstromes der Innenkühlung gegen die Schlauchinnenfläche des extrudierten Schlauches im Bereich der ersten äusseren Kühlluftblaszone und ein zweiter Teil des Gesamtluftstromes des Innenkühlungsluftstromes gegen die Schlauchinnenfläche im Bereich der zweiten äusseren Kühlluftblaszone geführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtluftstrom, der das dynamische Luftvolumen bildet, im Inneren des Schlauches durch eine gekühlte Kondensationszone geführt wird.

11. Vorrichtung zur Herstellung von Blasschlauchfolien, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Ringschlitzdüse (101) zum Auspressen eines Schlauches (19) aus Thermoplastmasse, einem von der Ringschlitzdüse (101) entfernten Quetschwalzenpaar (11), einer Einrichtung (12) zur Kühlung der Aussenflache des Schlauches, einer Innenluftführung (15) zum Expandieren des Schlauches (19) und zur Kühlung der Innenfläche des Schlauches zwischen der Ringschlitzdüse (101) und dem Quetschwalzenpaar (11), mindestens einer Einrichtung (16) zur Einstellung der Strömungsrate des Primärluftstromes der Innenluftführung (15) , mindestens einer von der Innenluftführung (15) abgezweigten Sekundärluftführung (17), einer Einrichtung (18) zur kontinuierlichen Messung der

Schlauchbreite und zur Erzeugung eines Signals der Sollwertabweichung der Schlauchbreite, und einer Einrichtung (14) zur Steuerung der Sekundärluftführung mit dem Signal der Sollwertabweichung, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (16) zur Einstellung der Strömungsrate
des Primärluftstromes mit einem Antrieb (161) zur Veränderung der Einstellung verbunden ist und dass die Einricl tung (14) zur Steuerung der Sekundärluftführung mit einei Zeitschalter (140) verbunden ist, um nach einer vorbestir ten Dauer der Sollwertabweichung die Einrichtung (16) zui Veränderung der Einstellung der Strömungsrate des Primär luftstromes zu betätigen, bis die Sollwertabweichungen
wieder durch die Steuerung der Sekundärluftführung komper siert werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, das die Innenluftführung (15) eine Saugleitung (151) und eine Blasleitung (152) besitzt, dass am Abströmende (153) der Saugleitung (151) ein Sauggebläse (161) und am Einströmende (154) der Blasleitung (152) ein Druckgebläse (162)
angeordnet ist, wobei das Sauggebläse (161) und das Druck gebläse (162) annähernd gleiche Leistungswerte haben und zur synchronen Betätigung mit einem gemeinsamen Motor (16 verbunden sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeicl· net, dass eine erste Sekundärluftführung (171) von der
Saugleitung (151) und eine zweite Sekundärluftführung (Ti von der Blasleitung (152) abgezweigt ist, wobei beide
Sekundärluftführungen (171, 172) in der vorzugsweise als Pendelschieber (141) ausgebildeten Steuereinrichtung (14) münden, die mit einem Antrieb (149) verbunden ist, der se nerseits mit dem Signalgeber (185) der Einrichtung (18)
verbunden ist.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (14) zwei Endstellungsschalter (145, 146) sowie zwei Zeitschalter (140, 143) und zwei Impulsgeber (142, 144) besitzt, wobei jeder Impulsgeber mit dem Antrieb (169) der Einstelleinrichtung (16) verbunden ist, um diese zu betätigen, wenn der Schieber i141) während einer vorbestimmten Zeitdauer in einer Endstellung bleibt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasleitung (252) der durch den Blaskopf (21) geführten Innenluftführung (25) in zwei übereinanderliegenden Düsenringen (24, 23) mündet, die den Blasschlauch (29) zwischen der Ringschlitzdüse (201) und der Frostlinie (F) beaufschlagen.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (22) zur Aussenkühlung des Blasschlauches (29) zwei übereinanderliegende Blasringe (221, 222) und einen zwischen diesen liegenden Saugring (223) besitzt.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenringe (24, 23) für die Innenkühlung annähernd in gleicher Höhe liegen, wie die Blasringe (221, 222) für die Aussenkühlung.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-17, dadurch gekennzeichnet, dass der Blaskopf (21) einen Kondensator (28) trägt, der mindestens einen annähernd hohlzylindrischen Kühlmantel (281) besitzt, der mit Kühlmittelleitungen (282, 283) verbunden ist.