DE3722346A1 - Verfahren und vorrichtung zum entspannen einer thermoplastischen folienbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entspannen einer thermoplastischen Folienbahn durch Erwärmung.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Ent­ spannen einer thermoplastischen Folienbahn mittels eines Bahntrockners.

Um den sogenannten Restschrumpf aus thermoplastischen Folien zu entfernen, werden diese mit Wärme (Heißluft) beaufschlagt, wodurch eine Entspannung stattfindet. Die Folie wird hierzu durch eine einem Bahntrockner bzw. Durchlauftrockner ent­ sprechende Vorrichtung geführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die eine gleichmäßige Entspannung der Folienbahn über ihre Breite bewirken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Spannungsprofil der Folienbahn über die Bahnbreite ermit­ telt wird und daß in Abhängigkeit von diesem Spannungs­ profil die Wärmezufuhr sektoriell über die Breite der Fo­ lienbahn gesteuert wird.

Nach einem weiteren Vorschlag läßt sich das Spannungspro­ fil am besten dadurch ermitteln und gezielt zur Wärmeein­ wirkung auf definierte Bahnabschnitte einsetzen, daß die Folienspannung an ausgewählten Breitenabschnitten der Fo­ lienbahn gemessen wird und daß Abschnitten geringerer Span­ nung mehr Wärme zugeführt wird und umgekehrt.

Gemäß weiteren Vorschlägen läßt sich ein entsprechendes Spannungsprofil am besten dadurch gewinnen, daß die Fo­ lienspannung im Bereich der äußeren Randabschnitte der Folienbahn gemessen wird, wobei zusätzlich aus den Meß­ werten der Randabschnitte eine Spannungsresultierende ge­ wonnen wird.

Um mit einem angemessenen Aufwand einen optimalen Span­ nungsausgleich der Folienbahn zu erzielen, wird gemäß ei­ ner Weiterbildung in Abhängigkeit von den Meßwerten für die Randabschnitte die Wärmezufuhr zu den äußeren Breiten­ abschnitten und in Abhängigkeit von der Spannungsresul­ tierenden die Wärmezufuhr zum mittleren Breitenabschnitt der Folienbahn gesteuert.

Um eine praktikable Ausgangsbasis zur Ermittlung des Span­ nungsprofils bzw. für eine wirksame Wärmebeeinflussung zum Spannungsausgleich zu erzielen, ist weiterhin vorgesehen, daß in Abhängigkeit von der aus den Meßwerten gewonnenen Spannungsresultierenden eine mittlere Folien-Abzugsspan­ nung auf einem relativ niedrigen Sollwert-Niveau auf Kon­ stanz geregelt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des eingangs bezeichneten Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Bahntrock­ ner eine unterschiedliche Breitenabschnitte der Folienbahn erfassende Zugkraftmeßeinrichtung zugeordnet ist, welche steuerungsmäßig mit einer differenziert auf separate Trock­ nungszonen der Folienbahn einwirkenden Heizeinrichtung verbunden ist.

Eine einfache, praktikable Zugkraftmeßeinrichtung besteht nach einem Vorschlag darin, daß sie eine die Folienbahn führende Meßwalze umfaßt, welche mit die zweiseitige Lager­ belastung der Meßwalze erfassenden Zugkraftaufnehmern ver­ sehen ist.

Gemäß einer Weiterbildung kann mit relativ wenig Aufwand ein optimaler Spannungsausgleich dadurch erzielt werden, daß der Bahntrockner über seine Breite bzw. quer zur Bewe­ gungsrichtung der Folienbahn in wenigstens drei Trocknungs­ zonen unterteilt ist, die an getrennt steuerbare Heizmittel angeschlossen sind.

Als Heizmedium kommen im Sinne der Erfindung unter anderem Dampf, Thermalöl, eine direkte elektrische Beheizung oder Brenngas in Betracht. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind hingegen die Heizmittel als Heißlufterzeuger ausgebildet, welche nach einem weiteren Vorschlag zweckmäßigerweise mit Steuermitteln zum unter­ schiedlichen Einstellen der Heißlufttemperatur ausgestattet sind.

Da in den hier verwendeten Bahntrocknern üblicherweise die Folienbahn vorzugsweise in einer Art Schwebezustand, beispielsweise von berührungsfrei wirkenden Blasdüsen, geführt wird, sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung vor, daß die Trocknungszonen eine der Folienbahn ein Trocknungs­ medium zuführende Düsenanordnung aufweisen.

Eine differenzierte Beeinflussung bzw. Erwärmung der Folien­ bahn über ihre Breite ist gemäß weiteren Vorschlägen dadurch gewährleistet, daß die äußeren Trocknungszonen an durch die äußeren Zugkraftaufnehmer der Meßwalze steuerbare Heiß­ lufterzeuger angeschlossen sind und daß die mittlere Trock­ nungszone an einen Heißlufterzeuger angeschlossen ist, welcher durch einen aus den beiden Zugkraftmeßwerten der Zugkraftaufnehmer eine Spannungsresultierende bildenden Bahnspannungsgeber steuerbar ist.

Ein ausgeprägtes Spannungsprofil sowie eine optimale Effi­ zienz des Heizmediums zur Erzielung des Spannungsausglei­ ches ist gemäß einer Ausgestaltung dadurch sichergestellt, daß die Zugkraftaufnehmer der Meßwalze steuerungsmäßig mit einem Antriebsmotor für eine die Folienbahn durch den Bahn­ trockner bewegende Zugwalzeneinrichtung in Wirkverbindung stehen.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht in der ge­ zielten, dem jeweiligen Spannungszustand definierter Brei­ tenabschnitte der Folienbahn optimal angemessenen Wärme­ einwirkung, wodurch der Restschrumpf der Folienbahn gleich­ mäßig über die ganze Folienbreite entfernt wird, d. h. eine gleichmäßige Entspannung der Folien erfolgt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den beige­ fügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Hierbei zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Bahn trockners mit einem Relaxierkanal in Form einer in Längsrichtung in vier Sektionen unterteilten Heißluftkammer und

Fig. 2 den Bahntrockner in der Draufsicht nach der Linie II-II gemäß Fig. 1 mit nur einer dargestellten Sektion der Heißluftkammer und zugeordneten Heiz-, Meß- und Steuermitteln.

Gemäß Fig. 1 ist durch einen als Durchlauftrockner ausge­ bildeten Bahntrockner 1 eine thermoplastische Folienbahn 2 hindurchgeführt. Die Folienbahn 2 wird mittels eines durch einen Antriebsmotor 3 angetriebenen Abzugswalzenpaares 4 von einer durch einen Antriebsmotor 6 angetriebenen Vor­ ratsrolle 7 abgezogen. Über Umlenkrollen 8 und 9 läuft die Folienbahn 2 freischwebend in eine Heißluftkammer 11 des Bahntrockners 1 ein. Nach dem Austritt aus der Heißluft­ kammer 11 ist die Folienbahn 2 um eine Meßwalze 12 einer Zugkraftmeßeinrichtung 13 herumgeführt, wobei die den frei­ schwebenden Transport durch den Bahntrockner 1 bewirkende Zugspannung durch eine Zugwalzenanordnung 14 gewährleistet ist, die durch einen Antriebsmotor 16 angetrieben wird und deren Zugwalzen gleichzeitig als Kühlwalzen für die Folienbahn 2 dienen. Die Folienbahn 2 wird anschließend von einer durch einen separaten Antriebsmotor 17 angetrie­ benen Wickeltrommel 18 aufgenommen, wobei die Antriebe 16 und 17 der Zugwalzenanordnung 14 und der Wickeltrommel 18 derart ausgelegt bzw. eingestellt sind, daß die Folien­ bahn 2 zwischen der Zugwalzenanordnung 14 und der Wickel­ trommel 18 mit einer höheren Zugspannung gefördert wird als zwischen dem Abzugswalzenpaar 4 und der Zugwalzenanord­ nung 14, d. h. im Bereich der Heißluftkammer 11.

Zum Messen der Zugspannung der Folienbahn 2 zwischen dem Abzugswalzenpaar 4 und der Zugwalzenanordnung 14 ist die Meßwalze 12 der Zugkraftmeßeinrichtung 13 gemäß Fig. 2 im Bereich ihrer beiden Lagerstellen mit je einem Zugkraft- Aufnehmer 19 bzw. 21 bekannter Bauart versehen, beispiels­ weise in Form eines Kraftfühlers des Typs KF6 der Firma Liedtke Antriebstechnik. Diese die Bahnspannung in den äuße­ ren Breitenabschnitten 22 und 23 der Folienbahn 2 messenden Zugkraft-Aufnehmer 19 und 21 sind schaltungstechnisch mit einem Bahnspannungsgeber 24 verknüpft, welcher eine resul­ tierende Bahnspannung für den mittleren Breitenabschnitt 26 der Folienbahn 2 aus den gemessenen Spannungswerten er­ mittelt.

Gemäß Fig. 1 wird der Ist-Wert dieser Spannungsresultier­ enden in einem Vergleichsglied 27 mit einem Spannungs­ sollwert eines Sollwertgebers 28 verglichen. Der Sollwert­ geber 28 gibt eine relativ niedrige Bahnspannung der Fo­ lienbahn 2 vor, wobei das durch eine Wirkungslinie 29 ge­ kennzeichnete Ausgangssignal des Vergleichsgliedes 27 den Antriebsmotor 16 der Zugwalzenanordnung 14 derart steuert, daß die Bahnspannung zwischen der Zugwalzenanordnung 14 und dem Abzugswalzenpaar 4 auf dem besagten relativ nied­ rigen Niveau konstantgehalten wird.

Die Bahnspannungsmeßwerte der Zugkraft-Aufnehmer 19 und 21 sowie die Spannungsresultierende des Bahnspannungsgebers 24, die das Spannungsprofil über die Breite der Folienbahn 2 repräsentieren, werden außerdem dazu benutzt, um die Span­ nungsunterschiede über die Breite der Folienbahn 2 auszu­ gleichen, was durch gezielte Steuerung der Wärmezuführung zu den äußeren und mittleren Breitenabschnitten 22, 23, 26 der Folienbahn 2 erreicht wird. Hierfür ist die Heißluft­ kammer 11 über ihre Breite in drei Trocknungszonen 31 bis 33 unterteilt. Diese Trocknungszonen münden in Form einer Düsenanordnung 34 zum Zuleiten von Heißluft oberhalb der Folienbahn 2. Der Heißluftkammer 11 ist eine Heizeinrich­ tung 36 zugeordnet, bestehend aus drei separaten Heizmit­ teln in Form von Heißlufterzeugern 37 bis 39, deren Zulei­ tungen 41 bis 43 in die Trocknungszonen 31 bis 33 einmün­ den. Jeder der Heißlufterzeuger 37 bis 39 weist ein elek­ trisches Heizregister 44 zum Erzeugen von Heißluft auf, durch das ein Ventilator 46 angesaugte Frischluft fördert und über die Zuleitungen 41 bis 43 in die Trocknungszonen 31 bis 33 der Heißluftkammer 11 einführt. Eine Luftklappe 47 ändert bei einer Verstellung sowohl die Zufuhr der Heiß­ luft als auch der Frischluft, die durch eine Frischluft­ öffnung 48 angesaugt wird und sich mit der Heißluft mischt. Jedem der Heißlufterzeuger 37 bis 39 sind Steuermittel 49, 51 und 52 zum Verstellen der Luftklappe 47 zugeordnet. Jedes dieser Steuermittel umfaßt einen Stellmotor 53 und einen Verstärker 54 zur Verstärkung von Steuersignalen, die von einer Steuerschaltung 56 abgegeben werden, die mit den Steuermitteln 49, 51 und 52 verknüpft ist. Der Steuerschaltung 56 werden außerdem die Bahnspannungswerte der Zugkrsftaufnehmer 19 und 21 bzw. des Bahnspannungs­ gebers 24 sowie die Temperaturmeßwerte von Meßwertgebern 57 bis 59 innerhalb der Trocknungszonen 31 bis 33 zuge­ führt.

In dem Maße in dem die gemessenen bzw. ermittelten Bahn­ spannungswerte der äußeren Breitenabschnitte 22 und 23 bzw. des mittleren Breitenabschnittes 26 der Folienbahn 2 voneinander abweichen, werden die die entsprechenden Trock­ nungszonen 31 bis 33 durchlaufenden Breitenabschnitte der Folienbahn mit mehr oder weniger Heißluft beaufschlagt, wobei jeweils Breitenabschnitte geringererBahnspannung stärker erwärmt werden als Breitenabschnitte höherer Bahnspannung und umgekehrt.

Claims (15)

1. Verfahren zum Entspannen einer thermoplastischen Folien­ bahn durch Erwärmung, dadurch gekennzeichnet, daß das Span­ nungsprofil der Folienbahn über die Bahnbreite ermittelt wird und daß in Abhängigkeit von diesem Spannungsprofil die Wärmezufuhr sektoriell über die Breite der Folienbahn gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß die Folienspannung an ausgewählten Breitenabschnitten der Folienbahn gemessen wird und daß Abschnitten geringererSpan­ nung mehr Wärme zugeführt wird und umgekehrt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Folienspannung im Bereich der äußeren Randabschnitte der Folienbahn gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Meßwerten der Randabschnitte eine Spannungsresultierende gewonnen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von den Meßwerten für die Randabschnitte die Wärmezufuhr zu den äußeren Breiten­ abschnitten und in Abhängigkeit von der Spannungsresultie­ renden die Wärmezufuhr zum mittleren Breitenabschnitt der Folienbahn gesteuert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der aus den Meß­ werten gewonnenen Spannungsresultierenden eine mittlere Folien-Abzugsspannung auf einem relativ niedrigen Soll­ wertniveau auf Konstanz geregelt wird.

7. Vorrichtung zum Entspannen einer thermoplastischen Folienbahn mittels eines Bahntrockners, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Bahntrockner (1) eine unterschiedliche Breitenabschnitte (22, 23, 26) der Folienbahn (2) erfas­ sende Zugkraftmeßeinrichtung (13) zugeordnet ist, welche steuerungsmäßig mit einer differenziert auf separate Trock­ nungszonen (31, 32, 33) der Folienbahn einwirkenden Heiz­ einrichtung (36) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkraftmeßeinrichtung (13) eine die Folienbahn (2) führende Meßwalze (12) umfaßt, welche mit die zweiseitige Lagerbelastung der Meßwalze erfassenden Zugkraft-Aufneh­ mern (19, 21) versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bahntrockner (1) über seine Breite bzw. quer zur Bewegungsrichtung der Folienbahn (2) in wenigstens drei Trocknungszonen (31, 32, 33) unterteilt ist, die an getrennt steuerbare Heizmittel (37; 38; 39) angeschlossen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmittel (37, 38, 39) als Heiß­ lufterzeuger ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißlufterzeuger (37, 38, 39) mit Steuermitteln (49; 51; 52) zum unterschiedlichen Einstellen der Heißlufttemperatur ausgestattet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungszonen (31, 32, 33) eine der Folienbahn (2) ein Trocknungsmedium zuführende Düsen­ anordnung (34) aufweisen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Trocknungszonen (31, 33) an durch die äußeren Zugkraft-Aufnehmer (19; 21) der Meß­ walze (12) steuerbare Heißlufterzeuger (37; 39) angeschlos­ sen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Trocknungszone (32) an einen Heißlufterzeuger (38) angeschlossen ist, welcher durch einen aus den beiden Zugkraftmeßwerten der Zugkraft- Aufnehmer (19, 21) eine Spannungsresultierende bildenden Bahnspannungsgeber (24) steuerbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkraft-Aufnehmer (19, 21) der Meßwalze (12) steuerungsmäßig mit einem Antriebsmotor (16) für eine die Folienbahn (2) durch den Bahntrockner (1) bewegende Zugwalzenanordnung (14) in Wirkverbindung stehen.