DE3335334C2

DE3335334C2 - Kühlvorrichtung für aus einem Folienblaskopf extrudierte Kunststoffschlauchfolien mit Luftkühlung

Info

Publication number: DE3335334C2
Application number: DE3335334A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Ing. 4540 Lengerich Upmeier
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1986-01-30
Also published as: GB8424002D0; FR2552708A1; GB2147247B; FR2552708B1; IT1180292B; SU1500148A3; GB2147247A; IT8404869A0; US4601649A; JPS60143930A; DE3335334A1; JPH043732B2; CA1223412A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für aus einem Folienblaskopf extrudierte Kunststoffschlauchfolien mit Luftkühlung nach dem Oberbegriff des PatentansDruchs 1.

Dünne Blasfolien aus Polyäthylen hoher Dichte mit papierähnlichem Charakter werden auf Blasfolienanlagen dadurch hergestellt, daß der extrudierte Folienschlauch nach Durchlaufen einer Kühlstrecke, in der er eine flaschenhalsähnliche Form mit einem dem ringförmigen Düsenspalt entsprechenden Durchmesser aufweist, zu einer Folienblase aufgeblasen wird, deren Durchmesser etwa dem Vierfachen des Durchmessers des Düsenspalts der Extrusionsringdüse entspricht Aufgrund des Aufblasens der Schlauchfolie zu einer Folienblase mit dem Aufblasverhältnis von etwa 1 :4 erfährt die Folie aufgrund ihrer Ausreckung in Längs- und Querrichtung eine erhebliche Festigkeitssteigerung. Bei der Herstellung derartiger Blasfolien erfolgt zunächst in der Zone des schlanken Folienhalses eine Ausreckung des noch plastischen Folienschlauches in Längsrichtung. Sobald der Folienschlauch aufgrund seiner Abkühlung eine ausreichende Festigkeit erlangt hat, wird er in einer kurzen sektkelchförmigen Übergangszone in Querrichtung auf den Durchmesser der Folienblase ausgereckt, wodurch auch bei einer sehr dünnen Folie eine erhebliche Festigkeitssteigerung erreicht wird.

Der Erfinder hat festgestellt, daß auch bei Blasfolien aus Polyäthylen niederer und angehobener Dichte eine bisher unbekannte Festigkeitssteigerung erreicht werden kann, wenn der extrudierte Folienschlauch über die Länge der Kühlstrecke, in der er die erwähnte flaschenhalsförmige Form aufweist, in Längsrichtung ausgezogen und anschließend mit großem Aüfblasverhältnis zu einer Folienblase aufgeblasen wird.

Um jedoch zur Erreichung der gewünschten Festigkeitssteigerung den extrudierten Folienschlauch zu einer Folienblase mit dem gewünschten großen Aufblasverhältnis aufblasen zu können, ist es erforderlich, Extrusionsringdüsen mit Düsenspalten zu verwenden, die einen entsprechend verringerten Durchmesser aufweisen. Ist aber der Durchmesser des Düsenspalts und damit der Durchmesser des extrudierten Folienschlauches verringert, kann diesem im Bereich seiner flaschenhalsartigen Form über die an sich sehr wirksame Innkühlvorrichtung nur eine verringerte Wärmemenge entzogen werden. Das gewünschte große Aufblasverhältnis läßt sich somit nur erreichen, wenn gleichzeitig auch die Kühlleistung im Bereich des Folienhalses unterhalb der Folienblase gesteigert werden kann.

Eine aus älteren, aber nicht vorveröffentlichten Patentanmeldungen P 33 11932.5-16 bekannte Kühlvorrichtung der eingangs angegebenen Art ermöglicht eine wesentliche Steigerung der Kühlleistung, da die Schlauchfolie über den Bereich der durch die Innenkühlringe gebildeten Kühlstrecke, über die sie im wesentlichen den Durchmesser der Extrusionsringdüse beibehält, durch die von den konvex gekrümmten Luftleitflächen erzeugte Saugwirkung derart stabilisiert wird, daß trotz eines gesteigerten Kühlluftdurchsatzes schädliche Vibrationen in der Schlauchfolie vermieden werden. Trotz der mit der bekannten Kühlvorrichtung erreichbaren gesteigerten Kühlleistung ist eine über dies noch hinaus vergrößerte Kühlleistung wünschenswert, um nach Durchlaufen der Strecke den Folienschlauch zu einer Folienblase mit großem Aufblasverhältnis aufblasen zu können. Diese zusätzliche Kühlleistung kann nur durch eine zusätzliche Außenkühlung des Folienschlauches erreicht werden, die jedoch entweder sehr aufwendig ist oder aber aus einem Blasluftstrom bestehen müßte, der die empfindliche Folienblase beschädigen könnte.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die eingangs be-

ächriebene Kühlvorrichtung mit einfachen Mitteln derart zu verbessern, daß ohne schädliche Einwirkung auf die Folienblase eine derart große Abkühlung des Folienschlauches über die Länge der durch die Innenkühlringe gebildeten Kühlstrecke erreichbar ist, daß der Folienschlauch im Anschluß an diese Kühlstrecke mit großem Aufblasverhältnis zu der Folienblase aufgeblasen werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Kühlvorrichtung, der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Bei der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung stabilisieren die etagenförmjg übereinander angeordneten Innenkühlringe mit konvexen Luftleitflächen den Folienschlauch im Bereich seiner Flaschenhalsform so gut, daß er von außen mit einem scharfen, diesen zylindrisch einhüllenden Kühlluftstrahl mit unvermeidbaren Turbulenzen angeblasen werden kann. Eine Zerstörung der Folienblase durch diesen scharfen Kühllu.'tstrahl wird durch die Prallplatte oder Blende verhindert, die den Außenkühlluftstrom radial nach außen ableiten und dadurch die Folienblase schützt Der zwischen dem Lochrand und der Prallplatts oder Blende und dem Folienschlauch gebildete Ringspalt ist so bemessen, daß durch diesen lediglich noch ein Luftstrahl mit verringerter Energie hindurchtreten kann, der zur weiteren Kühlung der Schlauchfolie im Aufblasbereich beiträgt In dem Ringspalt wird der Luftstrom gedrosselt und gleichzeitig geglüttet, so daß er die Folienblase nicht zu beschädigen, sondern nur zu kühlen vermag.

Zur Einstellung optimaler Verhältnisse kann der Innendurchmesser der Prallplatte oder Blende veränderbar sein. Zweckmäßigerweise besteht die Blende aus einer Isisblende, deren Innendurchmesser stufenlos veränderbar ist.

Zur Anpassung an den Aufblasbereich ist die Blende oder Prallplatte in axialer Richtung des Folienhalses zweckmäßigerweise höhenverstellbar ausgebildet. Die Blende oder Prallplatte wird zweckmäßigerweise in Höhe des obersten Innenkühlringes angeordnet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Folienblaskopf und die Kühlvorrichtung und

F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen Innenkühlring in vergrößerter Darstellung.

Die Kunststoffschmelze 1 wird in Richtung des Pfeils 2 von einem nicht dargestellten Extruder über den Anschlußflansch 3 in das Blaskopfgehäuse 4 mit dem ringförmigen Schmelzkanal 5, der in der aus der DE-PS 20 09 914 bekannten Weise ausgebildet sein kann, seitlich eingespeist. Aus dem Düsenspalt 6 des Folienblaskopfes wird die Schlauchfolie 7 ausgeformt, die über die Höhe H von mindestens dem fünffachen Durchmesser des Ringspaltes 6 ohne Aufweitung ihre zylindrische Form beibehält. Die Schlauchfolie 7 tritt im Bereich des obersten Kühlringes 8 durch die !ochartige öffnung der Irisblende 9 hindurch und wird anschließend in der kurzen radialen Aufweitungszone 10 auf den vollen Durchmesser der Folienblase 11 ausgereckt. Der zu der Folienblase 11 aufgeblasene Folienschlauch wird anschließend flachgelegt, abgezogen und aufgewickelt.

In Höhe der Folienerstarrungslinie 12 ist auf der Außenseite der Folienblase 11 die Folienkalibriervorrichtung 13 mit den Stützelementen 14 angeordnet.

Im Zentrum des seitlichen eingespeisten Folienblaskopfes 4 ist eine große Durchlaßbohrung 15 angeordnet, die zusammen mit dem Auslaßrohr 16 den konzentrischen Ringkanal 17 bildet, in den von einem nicht dargestellten Gebläse die Kühlluft in Richtung des Pfeils 18 eingeblasen wird. Die Kühlluft tritt aus dem Ringkanal 17 über Kühlluftleitrohre 19 in die schema tisch angedeuteten Innenkühlringe 8 ein, die im Abstand voneinander etagenartig übereinander angeordnet und durch die Rohre 19 miteinander verbunden sind. Die Innenkühlringe 8 weisen eine aerodynamische Profilierung ihrer äußeren Luftleitflächen in der Weise auf, die diese einen radial nach innen gerichteten Saugeffekt auf die weichplastische Schlauchfolie 7 ausüben. Die Ausgestaltung der einzelnen Innenkühlringe 8 ist aus F i g. 2 ersichtlich.

Der in F i g. 2 im teilweisen Längsschnitt dargestellte Innenkühlring 8 weist auf seiner der Innenwand der extrudierten Schlauchfolie 7 zugewandten Seite einer in Form der Saugseite eines Flugzeugflügels konvex gekrümmte Luftleitfläche 20 auf. In Strömungsrichtung der Kühlluft vor der Luftleitfläche 2O ist ein vorflügelförmiger Ring 21 angeordnet, der das vordere Ende der Luftleitfläche 20 überlappt und mit dieser einen Ringspalt 22 bildet, der in Anströmrichtung der tragflügelförmig ausgebildeten Luftleitfläche des Kühlrings 8 weist und damit im spitzen Winkel zur Folienwandung 7 steht. Der kühlende Bereich des Kühlrings 8 ist durch die strichpunktierte Begrenzungslinie 23 kenntlich gemacht und entspricht im wesentlichen ein seiner Ausgestaltung der Oberfläche eines Flugzeugtragflügels mit Junkers-Vorflügel.

Aus dem Spalt 22 zwischen dem vorflügelförmigen Ring 21 und der Luftleitfläche 20 wird der Hauptluftstrom ausgeblasen, wobei dieser aufgrund der durch seine hohe Geschwindigkeit erzeugten Saugwirkung stabilisierend auf die zu kühlende Schlauchfolie 7 wirkt. In Bezug auf die Schlauchfolie 7 weist der Kühlring 8 insgesamt eine ringflügelartige Ausgestaltung auf.

Durch den Injektoreffekt des Luftstrahls 24 wird über den vorflügelförmigen Ring 21 ein Zusatzluftstrom 25 angesaugt, der die Kühlung und Luftführung unterstützt.

Nach dem zugrundegelegten Tragflügelprinzip strömt am Ende der Luftleitfläche 20 die Kühlluft von dem Kühlring 8 mit vernachlässigbarer Turbulenz in Richtung der Pfeile 26 ab, wobei von der tragflächenförmigen Unterseite die unter Unterdruck befindliche Luft 27 wirbelfrei in die Strömungsrichtung umgelenkt wird und als Luftstrahl 28 in Richtung der Kühlluft strömt.

Die Folienaußenkühlung wird durch den Außenkühlring 30 bewirkt, in den von einem nicht dargestellten Gebläse in Richtung des Pfeils 31 Außenkühlluft eingeleitet wird. Diese Außenkühlluft tritt aus dem Außenkühlring 30 über den Austrittsspalt 32 mit aufgerichteten Austrittslippen in Form eines scharfen Luftstrahls 33 konzentrisch und achsparallel zu dem zylindrischen Folienschlauch 7 aus.

In Höhe des obersten Innenkühlrings 8 ist die Halterung 34 der Irisblende 9 angeordnet, die über Bolzen 35 od. dgl. auf dem Außenkühlring 30 abgestützt ist. Die lochartige Öffnung der Irisblende 9 gebrenzt gegenüber dem schlanken Schlauchfolienhals einen ringförmigen Durchtrit isspalt 36, durch den der Restluftstrom 37 der Außenkühlluft hindurchtritt und der Folienschlauch in der Aufweitungszone 10 kühlt. Die Hauptmenge der Außenkühlluft 33 wird durch die Irisblende 9 in Richtung der Pfeile 38 radial nach außen abgelenkt.

Nach Passieren der Innenkühlringe 8 tritt die erwärmte Innenkühlluft in die Schlauchfolienblase Il ein

und wird als erwärmte Luft über das zentrale Rohr 16 mittels eines nicht dargestellten Gebläses zur Erhöhung der Kühlleistung abgesaugt.

Beim Anfahren der Blasfolienanlage kann zum Einziehen des Schlauchfolienanfangs die Irisblende vollständig geöffnet werden. Je nach Extruderausstoßleistung bzw. Folienabzugsgeschwindigkeit wird die Irisblende so weit geschlossen, daß eine ausreichende Restkühlmenge für die Kühlung der Aufweitungszone 10 durch den Ringspalt hindurchtreten kann. Zur Anpassung der Irisblende an veränderte Ausstoßleistungen oder Abzugsgeschwindigkeiten kann deren Höhe über dem Düsenspalt 6 auch verändert werden.

Die dargestellte Kühlvorrichtung ermöglicht den Einsatz eines Außenkühiringes mit einem aus diesem mit \s hoher Geschwindigkeit austretenden Kühlluftstrom, der entlang des langen, schlanken Folienhalses geblasen wird. Trotz entstehender Turbulenzen vermag dieser scharfe Außenkühlluftstrom die noch weichplastische Schlauchfolie nicht zu beschädigen, weil diese durch die besonders profilierten, etagenförmig übereinander angeordneten Innenkühlringe stabilisiert wird, die auf diese einen radial nach innen gerichteten Saugeffekt ausüben.

Der scharfe Blasluftstrom der Außenkühlung vermag die Folienblase 11 nicht zu beschädigen, weil dieser auf die Irisblende 9 trifft, die den Hauptstrom nach außen ableitet und nur noch eine der Kühlung dienende Restluftmenge hindurchtreten läßt.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Kühlvorrichtung für aus einem Folienblaskopf extrudierte Kunststoffschlauchfolien mit Luftkühlung, bestehend aus den Folienblaskopf axial durchsetzenden koaxialen Rohren zum Zuführen oder Kühl- und Aufblasluft und zu deren Abführen aus der Folienblase und aus im Abstand voneinander in Extrusionsrichtung hinter der Extrusionsringdüse des Folienblaskopfes im wesentlichen konzentrisch zur Achse des extrudierten Folienschlauches etagenförmig angeordneten Innenkühlringen mit von Ringen gebildeten Düsenspalten und mit der Schlauchwand zugewandten Luftleitflächen, die im Längsschnitt der Innenkühlringe konvex gekrümmt sind und über die bei Betrieb der Vorrichtung die aus den Düsenspalten ausgeblasene Kühlluft streicht, wobei die Strömung der aus diesen Düsenspalten ausgeblasenen Kühlluft etwa parallel oder spitzwinkelig zur Laufrichtung der Schlauchfolienwandung ist, und mit einem konzentrisch zur Achse des extrudierten Folienschlauches angeordneten, den Folienschlauch umfassenden Außenkühlsystem mit ringförmigen Düsenspalt, dessen Blasrichtung etwa parallel zum Mantel des Folienschlauches ist, das in dem an die Extrusionsringdüse anschließenden Bereich angeordnet ist und das im Bereich des Endes der durch die Innenkühlringe gebildeten Kühlstrecke unterhalb des Aufblasbereiches des Folienschlauches ein den Folienschlauch umfassendes Abschlußteil aufweist, das mit dem Mantel des Folienschlauches einen Ringspalt begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenkühlsystem aus einem Außenkühlring (30) und das Abschlußteil aus einer Prallplatte oder Blende (9) besteht, die in ihrer axialen Projektion auf die Folienblase (11) zumindest deren inneren Aufblasbereich abdeckt.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Prallplatte oder Blende (9) veränderbar ist.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende aus einer Irisblende (9) besteht.

4. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (9) oder Prallplatte in axialer Richtung des Folienschlauches (7) höhenverstellbar angeordnet ist.

5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (9) oder Prallplatte in Höhe des obersten Innenkühlringes (8) angeordnet ist.

6. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenhalterung (34) über vertikale Bolzen (35) oder dergleichen auf dem Außenkühlring (30) abgestützt ist.

7. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Kühlstrecke dem Fünf- bis Zehnfachen des Durchmessers der Extrusionsringdüse (6) entspricht.