DE3834719A1 - Vorrichtung zur spaltverstellung einer duesenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Spaltver­ stellung einer Düsenanordnung mittels luftgekühlter und elektrisch beheizter Thermobolzen, die an einem Ende mit Klauen ausgerüstet sind, welche mit dem Düsenkörper nahe einer oberen Düsenlippe im Eingriff stehen.

Bei der Herstellung von flächigen Gebilden aus Kunst­ stoffen, wie beispielsweise Folien oder Platten, formt im allgemeinen eine Breitschlitzdüse die Kunststoff­ schmelze von einem kreisförmigen bzw. ovalen in einen annähernd rechteckigen Querschnitt um. Die Forderung nach einem planen Querdickenprofil der Endfolie, bei der es sich um biaxial orientierte Folien aus Poly­ propylen oder Polyester handelt, die durch Längsstrec­ kung über Walzen und Querstreckung in einem Querstreck­ rahmen verformt werden, setzt ein Vorfolienprofil mit nicht exakt rechteckförmigem Querschnitt voraus, das von der Breitschlitzdüse geliefert wird. Dieses häufig konvexe Profil wird nach dem Stand der Technik durch entsprechende mechanische Verbiegung der Düsenlippe und Regulierung des Düsenspalts eingestellt. Dies geschieht entweder durch manuelle Verstellung von Bolzen, die Druck oder Zug auf den Düsenlippenbereich ausüben oder durch thermische Verstellung des Düsenlippenbereichs mit Hilfe sogenannter Thermobolzen, die im allgemeinen elektrisch beheizt sind und entsprechend der zugeführ­ ten elektrischen Leistung sich stärker oder weniger stark ausdehnen und somit Druck oder Zug auf den Düsen­ lippenbereich ausüben.

Während des Betriebs einer Folien- bzw. Plattenanlage unterliegt das Endfolienprofil gewissen Schwankungen, bedingt einerseits durch Rohstoffinhomogenitäten der Kunststoffschmelze und andererseits durch Sollwertab­ weichungen der Verfahrensparameter. Damit dennoch ein planes Querdickenprofil der Endfolie erreicht wird, sind Eingriffe an der Düsenlippe erforderlich. Diese im laufenden Betrieb vorgenommenen Eingriffe erfolgen im wesentlichen auf zwei unterschiedliche Arten, nämlich

• (1) Beeinflussung des Dickenprofils durch unterschied­ liche Beheizung des Düsenkörpers der Breitschlitz­ düse, vornehmlich im Bereich der Düsenlippe, wo­ durch die Schmelzeviskosität geändert wird, wobei eine örtliche geringere Viskosität zu einem ver­ ringerten Reibungswiderstand und damit bei glei­ chem Druckfall zu einem höheren Massendurchsatz führt, und
• (2) Beeinflussung des Dickenprofils durch Verstellen von Düsenbolzen, die die Düsenspaltbreite verän­ dern. Diese Verstellung erfolgt, wie schon zuvor erwähnt, entweder manuell, über Stellmotoren oder über Thermobolzen.

Eine Düsenlippenbeheizung ist nur bei solchen Polymeren wirksam, die eine starke Temperaturabhängigkeit der Viskosität aufweisen und deren Temperaturleitzahl groß ist.

Aus der US-PS 44 54 084 ist ein Thermobolzensystem zum Fernverstellen des Düsenspalts einer Breitschlitzdüse bekannt, bei dem der einzelne Thermobolzen von innen in der Weise beheizt wird, daß in eine axiale Bohrung des Thermobolzens eine Patronenheizung eingelassen ist. Die Kühlung der Thermobolzen erfolgt äußerlich durch freie Konvektion der Luft. Zur Vergrößerung der wärmeabgeben­ den Fläche ist der Bolzen außen mit Rippen versehen. Jeder Thermobolzen ist durch ein Außenteil hindurchge­ führt, das mit einer Düsenklaue über eine Reihe von Haltern verbunden ist, die sich von der Klaue aus nach außen erstrecken. Ein Längsteil des Thermobolzens er­ streckt sich durch ein Führungsloch in einen Außenteil der einstellbaren Klaue, getrennt durch eine offene Fläche von einem Teil, der benachbart zu dem Düsenspalt bzw. der Düsenlippe ist. Das innere Ende des Thermo­ bolzens wird von einem Gewindeloch im Düsenkörper nahe dem Düsenspalt aufgenommen. Dieses Bolzenende wird in­ nerhalb des Gewindelochs mittels einer Einstellschrau­ be und Mutter gehalten.

Bei diesem Thermobolzensystem ist trotz der Vergröße­ rung der wärmeabgebenden Fläche durch Rippen die Ab­ kühlzeit zu lang, da die Wärmeabfuhr durch freie Luft­ konvektion in der Zeiteinheit zu gering ist. Dadurch sind dann die Ansprechzeiten für die Expansion und Kon­ traktion der Thermobolzen relativ lang und somit die Regelung träge, was zu Lasten der Produktivität geht.

Aus der US-PS 45 07 073 ist eine Breitschlitzdüse be­ kannt, die Thermobolzen mit konterbarer Differential­ verschraubung umfaßt. Beim Übergang von der automati­ schen Verstellung zur manuellen Verstellung der Thermo­ bolzen bzw. in umgekehrter Reihenfolge wird das Gewin­ despiel durchfahren. Dies ist insofern nachteilig, als insbesondere bei der Dünnfolienproduktion beim Durch­ fahren des Gewindespiels Dickenänderungen auftreten, deren Behebung sehr zeitaufwendig ist und somit zu grö­ ßeren Produktionsausfällen führt.

Ferner ist ein Thermobolzenverstellsystem für Breit­ schlitzdüsen bekannt, bei dem die Beheizung der einzel­ nen Thermobolzen durch eine innenliegende Patronenhei­ zung erfolgt. Sowohl der Thermobolzen als auch die Pa­ tronenheizung werden durch Druckluft gekühlt, die durch einen Wendelkanal strömt. Die Verstellung des Thermo­ bolzens erfolgt mit Hilfe von zwei Schrauben, von denen die dem Düsenkörper näher liegende Schraube zur Aufwei­ tung des Düsenspalts und die weiter außen liegende Schraube zur Düsenspaltverengung benutzt werden. Diese Schrauben dienen gleichzeitig der Konterung des Thermo­ bolzens. Beim Konterungsvorgang wird das Schraubenspiel des Thermobolzens nicht durchfahren. Bei diesem Thermo­ bolzenverstellsystem ist eine große Zug- und Druckauf­ lagefläche im Bereich der Düsenlippe erforderlich, wo­ durch die Konstruktion verhältnismäßig viel Raum bean­ sprucht. Darüber hinaus ist dieses Thermobolzensystem fertigungsintensiv, und deshalb ist seine Herstellung mit entsprechend hohen Kosten verknüpft.

Wird eine Breitschlitzdüse durch Thermobolzen automa­ tisch geregelt, dann ist es erforderlich, das Gewinde­ spiel der Thermobolzen, die als Stellorgane für die Düsenlippe der Breitschlitzdüse arbeiten, auszuschlie­ ßen. Dies geschieht üblicherweise durch Konterung der Gewindeteile der Thermobolzen. Im allgemeinen wird bei bekannten Thermobolzensystemen während der Konterung das Gewindespiel durchfahren, wodurch es zu unerwünsch­ ten Dickenprofiländerungen der aus der Breitschlitzdü­ se austretenden Vorfolie kommt. Wird bei der Konterung das Gewindespiel nicht durchfahren, sind im allgemeinen die Druck- und Zugauflageflächen am Düsenkörper kon­ struktiv aufwendig und nehmen erheblichen Raum in An­ spruch. Beim Durchfahren des Gewindespiels kann die Änderung so stark werden, daß sie von den einzelnen Thermobolzen nicht rückgängig gemacht werden, da deren Stellwege dann zu kurz sind. Gehen einzelne Thermobol­ zen vom Zug- in den Druckbereich über, wobei das Gewin­ despiel durchfahren wird, so kann dieser Vorgang durch den festgelegten Regelablauf nicht berücksichtigt wer­ den.

Bei den bekannten Verstelleinrichtungen für Breit­ schlitzdüsen sind die Thermobolzen im allgemeinen mit den Düsenanordnungen in einer Weise verbunden, die ein schnelles Loslösen der Thermobolzen nicht zuläßt, da diese beispielsweise an beiden Enden mit dem Düsenkör­ per verschraubt sind. Dies bedeutet, daß beim Aufheizen der Düsenanordnung und dem Vorheizen der Thermobolzen es zu unkontrollierter Verformung der oberen Düsenlippe durch die Verstelleinrichtung infolge unterschiedlicher Erwärmung von Thermobolzen und Düsenkörper kommen kann. Darüber hinaus ist das Auswechseln einzelner Termobol­ zen oder sonstiger Teile der Verstelleinrichtung im Schadensfall oder bei einer Umrüstung stets zeitaufwen­ dig, da ein kompletter Ausbau der Thermobolzen erfor­ derlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstelleinrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß ein gezieltes Vorheizen der Thermobolzen sowie Aufhei­ zen der Düsenanordnung auf eine Anfangsbetriebstempe­ ratur möglich ist, ohne daß es zu einem ungleichmäßigen Verstellen der oberen Düsenlippe während dieser Anfangs­ betriebsphase kommt und daß Verschließteile und einzel­ ne oder alle Thermobolzen schnell auswechselbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klauen der einzelnen Thermobolzen und ein riegel­ förmiger Düsenvorsprung, der nahe der oberen Düsenlip­ pe über die Breite der Düsenanordnung verläuft, durch mechanische Verbindungsstücke spielfrei miteinander verbunden sind, die ohne Ausbau oder Demontage der Thermobolzen lösbar sind und daß jeder Thermobolzen von einem heiz- und kühlbaren Rohrheizkörper umgeben ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Klaue des ein­ zelnen Thermobolzens als Gabel ausgebildet, deren Sei­ tenwände den Düsenvorsprung des Düsenkörpers umfassen und sind in den Seitenwänden einer Klaue Löcher vor­ handen, die mit einer Buchse in dem Düsenvorsprung fluchten und als lösbares Verbindungsstück einen Kegel­ stift aufnehmen, der die Buchse durchsetzt und eine Länge größer als der Abstand von Außenfläche zu Außen­ fläche der Seitenwände besitzt.

Die Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 3 bis 6.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer Verstell­ einrichtung für eine Düsenanordnung und

Fig. 2 eine Schnittansicht der Verstelleinrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Düsenkörpers 12 einer Düsenanordnung, beispielsweise einer Breitschlitzdüsen­ anordnung, perspektivisch dargestellt. Eine obere Dü­ senlippe 7 und eine untere Düsenlippe 11 der Düsenan­ ordnung schließen einen Düsenspalt 16 ein, dessen Höhe mit Hilfe von Thermobolzen 5 einstellbar ist. Die Ther­ mobolzen 5 sind von Rohrheizkörpern 10 umgeben, durch die die Thermobolzen aufgeheizt bzw. gekühlt werden. Die Thermobolzen 5 weisen an dem einen Ende Klauen 4 auf, die als Gabel ausgebildet sind, die mit dem Düsen­ körper 12 mittels lösbarer Kegelstifte 6 im Eingriff stehen.

Das andere Ende jedes Thermobolzens 5 weist ein Außen­ gewinde auf, das mit einem Innengewinde einer Verstell­ schraube 2, die als Differentialschraube ausgebildet ist, verschraubt ist. Die Verstellschrauben 2 sind in Gewindebuchsen eingeschraubt, die fest mit einem hori­ zontalen Bundschenkel 14 eines doppelt gewinkelten Bun­ des 13 verbunden sind, der mit seinem vertikalen Bund­ schenkel 15 mit dem Düsenkörper 12 integriert ist.

Durch die Thermoelemente 5 erfolgt eine automatische Spaltveränderung des Düsenspalts 16 in der Weise, daß bei einem Erwärmen der Thermobolzen der Düsenspalt ver­ kleinert und bei einem Abkühlen der Thermobolzen der Düsenspalt vergrößert wird. Die Verstellschrauben 2 ermöglichen eine Spalteinstellung des Düsenspalts 16 im Feinbereich, wobei diese Spalteinstellung entweder ma­ nuell oder automatisch durch die Rohrheizkörper 10 der Thermobolzen 5 erfolgt.

In Fig. 1 ist schematisch ein Spannungsverteiler 20 dargestellt, von dem elektrische Versorgungsleitungen 19 zu den einzelnen Rohrheizkörpern 10 führen. Deswei­ teren ist ein Luftverteiler 21 vorhanden, von dem aus Zuluftleitungen 17 zu den einzelnen Rohrheizkörpern 10 führen. Desweiteren führt von jedem Rohrheizkörper 10 eine Abluftleitung 18 zu einem nicht dargestellten Abluftkanal. Über die Zuluft- und Abluftleitungen 17 bzw. 18 erfolgt die Kühlung der Thermobolzen 5, da durch diese Leitungen eine gezielte Führung des Kühl­ mediums, das vor allem Luft ist, vorgenommen wird. Die Länge der Kühl- und Heizzonen kann durch Austausch der Rohrheizkörper 10 verändert werden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, bildet die Klaue 4 ei­ nen festen Bestandteil des Thermobolzens 5. Die Klaue 4 weist zwei Seitenwände 23, 24 auf, die den Düsenvor­ sprung 22 des Düsenkörpers 12 umfassen. Sämtliche Klau­ en 4 der einzelnen Thermobolzen 5 sind mit dem riegel­ förmigen Düsenvorsprung 22, der nahe der oben Düsen­ lippe 7 über die Breite der Düsenanordnung verläuft, durch Kegelstifte 6 spielfrei verbunden. Diese Kegel­ stifte 6 sind ohne Ausbau oder Demontage des einzelnen Thermobolzens 5 lösbar. Das Aufheizen der Düsenanord­ nung bzw. des Düsenkörpers 12 und das Vorheizen der Thermobolzen 5 erfolgt im allgemeinen im gelösten Zu­ stand der Kegelstifte 6, so daß eine unkontrollierte Verformung der oberen Düsenlippe beim Aufheizvorgang verhindert wird. In dieser Anfangsbetriebsphase des Aufheizens ist es nämlich durch diese Vorkehrung mög­ lich, sowohl die Thermobolzen 5 als auch den Düsenkör­ per 16 auf eine gewünschte Anfangstemperatur aufzuhei­ zen, ohne daß die Verbindung zwischen den Thermobolzen 5 und der oberen Düsenlippe 7 mittels der Kegelstifte 6 gegeben ist. Erst wenn die gewünschte Anfangsbetriebs­ temperatur der Thermobolzen und des Düsenkörpers er­ reicht ist, erfolgt die spielfreie Verbindung der Ther­ mobolzen mit dem Düsenvorsprung 22 durch die Kegelstif­ te 6. Dadurch ist sichergestellt, daß es während des Aufheizvorgangs nicht zu einem ungleichmäßigen Verfor­ men der oberen Düsenlippe kommt.

In den Seitenwänden 23 und 24 der einzelnen Klaue 4 be­ finden sich Löcher, die mit einer auswechselbaren Buchse 9 in dem Düsenvorsprung 22 fluchten. Der einzel­ ne Kegelstift 6 durchsetzt die Löcher in den Seitenwän­ den 23, 24 der Klaue 4 und die Buchse 9, und besitzt eine Länge größer als der Abstand von Außenfläche zu Außenfläche der Seitenwände 23, 24.

Der einzelne Kegelstift 6 legt entsprechend seiner je­ weiligen Stellung in der Buchse 9 den Abstand Thermo­ bolzen 5 - Düsenspalt 16 zu Beginn der Düsenspaltver­ stellung fest. Der Kegelstift 6 dient als Anzeiger, der durch seine vorgegebene Position in der Buchse 9 die Nullpunkteinstellung des Düsenspalts anzeigt.

Wie aus der Schnittdarstellung in Fig. 2 ersichtlich ist, umfaßt der Rohrheizkörper 10 eine Heiz- und Kühl­ wendel 28, deren Rippen parallel zu der Längsachse des Rohrheizkörpers 10 verlaufen. Die Heiz- und Kühlwendel 28 wird über die elektrische Versorgungsleitung 19 mit elektrischem Strom versorgt und entsprechend der Strom­ zufuhr aufgeheizt. Die Kühlung der Wendel 28 erfolgt durch die Zufuhr bzw. Abfuhr des Kühlmediums, bei dem es sich vor allem um Kühlluft handelt, über die Zuluft- bzw. Abluftleitung 17 bzw. 18, die so angeordnet sind, daß das Kühlmedium entlang den Innenseiten der Wendel 28 strömt.

Die Verstellschrauben 2 der Verstellvorrichtung 1 sind mit einem Gewindeblock 8 verschraubt, der lösbar mit dem Düsenkörper 12 verbunden ist. Hierzu sind zwei Schrauben 25 und 28 vorhanden, die den Gewindeblock 8 mit dem doppelt gewinkelten Bund 13 verbinden, dessen einer Schenkel wiederum über eine Schraube 27 mit dem Düsenkörper 12 verschraubt ist.

Sowohl die Wendel 28 als auch die Rohrheizkörper 10 sind über steckbare elektrische Versorgungsleitungen 19 sowie steckbare Zuluftleitungen 17 mit einem Spannungs­ verteiler 20 bzw. Luftverteiler 21 verbunden. Da die Verschraubung des Gewindeblocks 8 mit dem doppelt ge­ winkelten Bund 13 und die steckbaren elektrischen Ver­ sorgungsleitungen und Zuluft- und Abluftleitungen schnell gelöst werden können, ist ein rasches Auswechseln einzelner oder aller Thermobolzen 5 möglich. Desweite­ ren ist auch ein zeitsparendes Austauschen aller Ver­ schleißteile, wie beispielsweise der Buchsen 9, im Dü­ senvorsprung 22 durchführbar, wodurch die Verstellvor­ richtung 1 nach der Erfindung sehr wartungsfreundlich ist.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Spaltverstellung einer Düsenan­ ordnung mittels luftgekühlter und elektrisch beheizter Thermobolzen, die an einem Ende mit Klauen ausgerüstet sind, welche mit dem Düsenkörper nahe einer oberen Dü­ senlippe im Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauen (4) der einzelnen Thermobolzen (5) und ein riegelförmiger Düsenvorsprung (22), der nahe der oberen Düsenlippe (7) über die Breite der Düsenanord­ nung verläuft, durch mechanische Verbindungsstücke spielfrei miteinander verbunden sind, die ohne Ausbau oder Demontage der Thermobolzen (5) lösbar sind und daß jeder Thermobolzen (5) von einem heiz- und kühlbaren Rohrheizkörper (10) umgeben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Klaue (4) des einzelnen Thermobolzens (5) als Gabel ausgebildet ist, deren Seitenwände (23, 24) den Düsenvorsprung (22) des Düsenkörpers (12) umfassen und daß in den Seitenwänden (23, 24) einer Klaue (4) Löcher vorhanden sind, die mit einer Buchse (9) in dem Düsenvorsprung (22) fluchten und als lösbares Verbin­ dungsstück einen Kegelstift (6) aufnehmen, der die Buchse (9) durchsetzt und eine Länge größer als der Ab­ stand von Außenfläche zu Außenfläche der Seitenwände (23, 24) besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der einzelne Kegelstift (6) entsprechend sei­ ner jeweiligen Stellung in der Buchse (9) den Abstand Thermobolzen (5) - Düsenspalt (16) zu Beginn der Düsen­ spaltverstellung festlegt und daß eine vorgegebene Po­ sition des Kegelstiftes in der Buchse die Nullpunktein­ stellung des Düsenspalts anzeigt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Buchsen (9) in dem Düsenvorsprung (22) auswechselbar angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Thermobolzen (5) an dem der Klaue (4) gegenüberliegenden Ende mit einer Verstellschraube (2) in Form einer Differentialschraube im Eingriff ist und daß die Verstellschraube (2) mit einem Gewindeblock (8) der Verstelleinrichtung (1) verschraubt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gewindeblock (8) mit dem Düsenkörper (12) verschraubt ist, daß der Rohrheizkörper (10) jedes Thermobolzens (5) parallel zu dem Thermobolzen verlau­ fende, elektrisch beheizbare Wendel (28) aufweist und daß die Wendel (28) und die Rohrheizkörper (10) über steckbare elektrische Versorgungsleitungen (19) sowie steckbare Zuluftleitungen (17) mit einem Spannungsver­ teiler (20) bzw. Luftverteiler (21) verbunden sind.