DE3920194C2

DE3920194C2 -

Info

Publication number: DE3920194C2
Application number: DE3920194A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1989-06-21
Publication date: 1993-01-07
Also published as: DE3920194A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Dickenprofils einer Folienblase bei der Blasfolienherstellung.

Bei herkömmlichen Verfahren zur Blasfolienherstellung ergeben sich relativ große Dickenabweichungen der Folien, die je nach Foliendicke und Qualität der Herstellungsanlage bis zu 20% betragen können. Diese Dickenabweichungen haben vielfältige Ursachen, beispielweise die Inhomogenität der Schmelze, Temperaturdifferenzen in der Schmelze und somit im Werkzeug sowie mechanische Fehler und Justagefehler des Werkzeugs und des Kühlrings. Es ist bekannt, die Foliendicke dadurch zu steuern, daß die Flußgeschwindigkeit der Schmelze innerhalb des Werkzeugs durch gezielte Heizung oder Kühlung des Werkzeugs in bestimmten Umfangsbereichen verändert wird. Die entsprechenden Vorrichtungen und Werkzeuge sind jedoch sehr aufwendig, und ein nach diesem Verfahren arbeitendes Regelsystem zur Korrektur der Foliendicke ist relativ träge, da bei der Heizung und Kühlung der Werkzeugbereiche große Verzögerungszeiten auftreten.

Aus der DE-PS 38 02 146 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Temperaturverteilung der Folienblase in Umfangsrichtung mit Hilfe von am Umfang der Folienblase verteilten Infrarot-Heizeinrichtung gesteuert wird. Durch diese zusätzliche Beheizung der Folienblase wird jedoch der Abkühlungsprozeß verzögert, so daß eine längere Kühlstrecke und/oder eine größere Kühlleistung des Kühlrings benötigt wird.

Aus der DE-PS 26 58 518 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 bekannt, bei denen die Foliendicke durch Steuerung des Kühlluftstroms beeinflußt wird. Bei diesem Verfahren wird der Umstand ausgenutzt, daß heißere Bereiche der Folienblase in der Kühlzone zwischen der Düse und der Frostgrenze aufgrund der geringeren Viskosität der Schmelze stärker verstreckt werden als kühlere Bereiche, so daß sich die Dicke der Folie durch intensivere Kühlung erhöhen und durch schwächere Kühlung verringern läßt. Zur Steuerung des Kühlluftstromes ist über dem eigentlichen Kühlring ein Düsenkranz oder ein in mehrere Umfangssegmente unterteilter Zusatzkühlring angeordnet. Jeder Düse bzw. jedem Segment ist ein Ventil zugeordnet, mit dem sich der Luftdurchsatz variieren läßt.

Wenn bei dieser Anordnung die Ventile und Düsen in einen geschlossenen Regelkreis zur Regelung der Foliendicke einbezogen sind, erweist sich das Regelsystem als instabil, und es treten kaum beherrschbare Schwingungen auf. Die Ursache für diese Instabilität ist darin zu sehen, daß die Kühlluftdurchsätze durch die einzelnen Segmente des Zusatzkühlrings voneinander abhängig sind, da die zugehörigen Ventile an eine gemeinsame Speiseleitung angeschlossen sind. Wenn beispielsweise ein einzelnes Ventil geschlossen wird, so erhöht sich der Druck stromaufwärts des Ventils, und es ergibt sich ein entsprechend erhöhter Durchsatz durch die benachbarten Ventile.

In der DE-OS 36 23 548 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Kühlluft über zwei ringförmige, unsegmentierte Austrittsspalte zugeführt sind, die in verschiedenen Höhen am Umfang des Kühlrings angeordnet sind. Die beiden Austrittsspalte sind mit getrennten Kühlluftzuführungseinrichtungen versehen, die entweder über ein gemeinsames Gebläse oder über getrennte Gebläse gespeist werden. Ventile zur Steuerung des Kühlluftdurchsatzes durch die beiden Austrittsspalte sind in Umfangsrichtung verteilt am äußeren Umfang des Kühlrings angeordnet. Auf der Strecke zwischen den Ventilen und den Austrittsspalten hat die Kühlluft Gelegenheit, sich in Umfangsrichtung weitgehend gleichmäßig zu verteilen. Auch wenn bei diesem Verfahren die in Umfangsrichtung verteilten Ventile einzeln und unabhängig voneinander gesteuert würden, wäre deshalb eine Steuerung der Umfangsverteilung des Kühlluftdurchsatzes mit einer für die Steuerung des Dickenprofils ausreichenden Winkelauflösung nicht möglich.

Schließlich wird in der nachveröffentlichten DE-OS 37 43 720 ein Verfahren zur Regelung der Foliendicke vorgeschlagen, bei dem der Hauptkühlring in Segmente unterteilt ist und die Kühlwirkung durch Verändern des Luftdurchsatzes in den Segmenten dieses Hauptkühlrings verändert wird. Auch hier kann es jedoch zu den oben erwähnten wechselseitigen Beeinflussungen zwischen den Luftdurchsätzen in den einzelnen Segmenten kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlluftströmung derart zu steuern, daß eine unabhängige, feinfühlige und schnelle Änderung der Kühlwirkung in den einzelnen Umfangsbereichen der Folienblase und eine stabile Regelung des Dickenprofils ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den Verfahrensansprüchen 1 und 2 und dem Vorrichtungsanspruch 3 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 wird eine wechselseitige Beeinflussung der Kühlwirkungen in den einzelnen Umfangssegmenten dadurch vermieden, daß im Rahmen der Regelung nicht der Kühlluftdurchsatz, sondern der Anstellwinkel oder die Position der einzelnen Kühlluftdüsen relativ zur Folienblase variiert wird.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 2 wird die Kühlwirkung dadurch variiert, daß ein Teil des zugeführten Kühlgases am Umfang der Folienblase wieder abgesaugt wird. Auch diese Maßnahme wirkt sich lediglich lokal auf das betreffende Umfangssegment aus, ohne daß die Kühlwirkung in den benachbarten Segmenten gestört wird.

Gegenstand des Anspruchs 3 ist eine Vorrichtung, die für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 eingerichtet ist und/oder über getrennte Fördermittel für jedes einzelne Segment des Zusatzkühlrings verfügt, so daß die Durchsätze in den einzelnen Segmenten unabhängig voneinander variiert werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Blasfolienanlage mit einer der Kühlvorrichtung;

Fig. 2 eine Grundrißskizze der Kühlvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Kühlvorrichtung gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 4(A)-(C) Grafiken zur Veranschaulichung der Geschwindigkeits verteilung der Kühlluftströmung in einzelnen Segmen ten der Kühlvorrichtung.

Bei einer Blasfolienanlage gemäß Fig. 1 wird Schmelze 9 aus einem ringförmi gen Austrittsspalt eines Werkzeugs 8 ausgepreßt, so daß eine schlauchförmige Folienblase 10 gebildet wird. Das Werkzeug ist von einem Kühlring 1 umgeben, in dem ein Haupt-Kühlluftstrom 2 gleichförmig über den Umfang verteilt und am radial inneren Ende über einen aufwärts gerichteten Austrittsspalt abgegeben wird, so daß die Folienblase 10 mit Kühlluft angeblasen wird. Die Geschwindig keitsverteilung der Kühlluftströmung 6 am Umfang der Folienblase 10 ist in Fig. 1 durch Pfeile und Verteilungskurven symbolisiert.

Auf der oberen Oberfläche des Kühlrings 1 ist auf Sockeln 13 ein Zusatzkühlring 3 montiert, durch den über einen im wesentlichen radial gerichteten Austritts spalt 20 zusätzliche Kühlluft 4 in den Haupt-Kühlluftstrom 6 eingeblasen wird. Da die zusätzliche Kühlluft 4 eine relativ große Querkomponente in bezug auf den Haupt-Kühlluftstrom aufweist, werden in der Kühlluftströmung am Umfang der Folienblase 10 Turbulenzen erzeugt oder verstärkt, so daß die an der Blasenober fläche erwärmte Luft schneller abgeführt und die Kühlwirkung gesteigert wird. Der durch die Sockel 13 gebildete Zwischenraum zwischen dem Kühlring 1 und dem Zusatzkühlring 3 ermöglicht es, daß an der Abrißkante am Austrittsspalt des Kühlringes 1 zusätzliche Luft angesaugt werden kann.

Gemäß Fig. 2 ist der Zusatzkühlring 3 durch radiale Trennwände 17 in eine Vielzahl einzelner Segmente 19 unterteilt, und für jedes einzelne Segment ist ein gesondertes Radialgebläse 7 zur Erzeugung der Zusatz-Kühlluftströmung vorgesehen. Jedes der Radialgebläse 7 wird gesondert durch einen elektronisch kommutierten Elektromotor angetrieben, der eine schnelle und genaue Steue rung der Drehzahl und somit des Kühlluft-Durchsatzes in dem betreffenden Seg ment gestattet.

Optische Dickensensoren 11 sind in Abstand oberhalb des Zusatzkühlringes 3 am Umfang der Folienblase 10 angeordnet. Mit Hilfe dieser Dickensensoren wird die Dicke der Folie in den einzelnen Umfangsbereichen der Folienblase optisch gemessen und ein entsprechendes Dickensignal an eine Steuereinheit 12 über mittelt. Durch die Steuereinheit 12 werden die einzelnen Radialgebläse 7 unab hängig voneinander angesteuert. Der Kühlluftdurchsatz in den einzelnen Seg menten 19 des Zusatzkühlringes 3 beeinflußt die Kühlwirkung und damit die Verstreckung der Folienblase 10 in den einzelnen Umfangsbereichen, und die sich so ergebende Foliendicke wird durch die Dickensensoren 11 als Rückkopp lungssignal an die Steuereinheit 12 zurückgemeldet, so daß das Dickenprofil der Folienblase 10 in einem geschlossenen Kreis geregelt wird. Anstelle mehrerer Dickensensoren kann auch ein einziger in Umfangsrichtung bewegbarer Sensor vorgesehen sein.

Die im Inneren des Zusatzkühlrings 3 angeordneten radialen Trennwände 17 reichen bis zu einer in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 18 bezeichneten Kreislinie in unmittelbarer Nähe des Austrittsspaltes 20, so daß die mit Hilfe der einzelnen Radialgebläse 7 erzeugten Kühlluftströmungen sich nicht gegenseitig beeinflus sen. Erst unmittelbar vor dem Austrittsspalt 20 vereinigen sich die Kühlluftströ me 4 der einzelnen Segmente, und durch eine Staustufe 5, die durch labyrinthar tig angeordnete Rippen gebildet wird, wird die Geschwindigkeitsverteilung der Kühlluftströmung geglättet. Die Wirkung der Staustufe 5 ist in Fig. 4(A) bis (C) illustriert. Fig. 4(C) zeigt drei Segmente 19, in denen die Zusatz-Kühlluftströ mungen 4 jeweils unterschiedliche Geschwindigkeiten aufweisen, wie durch Pfeile unterschiedlicher Länge veranschaulicht wird. Fig. (B) zeigt die entspre chende Geschwindigkeitsverteilung der Kühlluftströmung in Umfangsrichtung x des Kühlrings vor der Staustufe 5. In Fig. 4(A) ist die geglättete Geschwindig keitsverteilung am Austrittsspalt 20 dargestellt. Durch geeignete Ansteuerung der Radialgebläse 7 läßt sich so die Strömungsgeschwindigkeit der Zusatz-Kühl luft 4 am Austrittsspalt 20 örtlich variieren, ohne daß abrupte Sprünge in der Ge schwindigkeitsverteilung auftreten. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige und genaue Regelung des Dickenprofils der Folienblase ermöglicht.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Zusatzkühlrings 3. Bei die ser Ausführungsform ist jedes Segment des Zusatzkühlrings mit einer gesonder ten Spaltdüse 16 versehen, die über eine flexible Kupplung 14 mit dem Hauptteil des Zusatzkühlrings 3 verbunden ist. Mit Hilfe eines Stellgliedes 15 läßt sich der Anstellwinkel der Spaltdüse 16 und damit das Ausmaß der in dem Haupt-Kühl luftstrom erzeugten Turbulenzen variieren. Bei dieser Ausführungsform kann so mit die Kühlwirkung allein oder zusätzlich mit Hilfe des Anstellwinkels der Spaltdüsen 16 der einzelnen Segmente beeinflußt werden.

Claims

1. Verfahren zur Regelung des Dickenprofils einer Folienblase (10) in einer Folienblasvorrichtung mit einem die Folienblase (10) umgebenden Haupt- Kühlring (1), und einem Zusatzkühlring (3), der eine von dem Haupt-Kühlring (1) getrennte Ringdüse bildet, deren Austrittsöffnungen (20) in dem von dem Haupt-Kühlring (1) abgegebenen Kühlgasstrom (2) mündet, bei dem man:

a) über den Haupt-Kühlring (1) einen über den Umfang der Folienblase (10) einheitlichen Kühlgasstrom (6) zuführt,
b) getrennte Kühlgasströme (4) in verschiedenen Umfangsabschnitten der Folienblase (10) über getrennte Segmente (16; 19) des Zusatzkühlrings (3) zuführt,
c) die Foliendicke oberhalb der Einfriergrenze in verschiedenen Umfangsbereichen abtastet und
d) eine die Kühlleistung der über den Zusatzkühlring (3) zugeführten Kühlgasströme bestimmende Größe segmentweise in Abhängigkeit von den gemessenen Foliendicken regelt.

dadurch gekennzeichnet, daß die Regelgröße die Position und/oder der Anströmwinkel (ϕ) des betreffenden Segments (16; 19) relativ zur Folienblase ist.

2. Verfahren zur Feinkorrektur des Dickenprofils einer Folienblase (10) bei der Blasfolienherstellung, bei dem die Kühlgasströmung (6) in einzelnen Umfangsbereichen der Folienblase variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des zugeführten Kühlgases am Umfang der Folienblase absaugt und die Saugleistung in einzelnen Umfangsbereichen der Folienblase getrennt steuert oder regelt.

3. Vorrichtung zur Regelung des Dickenprofils einer Folienblase (10), mit einem die Folienblase (10) umgebenden unsegmentierten Haupt-Kühlring (1), einem Zusatzkühlring (3), der eine von dem Haupt-Kühlring (1) getrennte, in einzelne Segmente (16; 19) unterteilte Ringdüse bildet, deren Austrittsspalt (20) in den von dem Haupt-Kühlring abgegebenen Kühlgasstrom (2) mündet, und mit Einrichtungen zur Steuerung des Kühlgasstromes in den einzelnen Segmenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Steuerung des Kühlgasstromes getrennte Fördermittel (7) für jedes einzelne Segment und/oder gesonderte, den einzelnen Segmenten zugeordnete Stellmittel (15) zur Steuerung des Anströmwinkels (ϕ) oder der Position der Segmente umfassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkühlring (3) eine durch radiale Trennwände (17) unterteilte Ringkammer bildet, und daß die Trennwände (17) am inneren Rand der Ringkammer in einer Position (18) in Abstand zu dem in Umfangsrichtung durchgehenden Ausstrittsspalt (20) enden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den inneren Enden der Trennwände (17) und dem Austrittsspalt (20) eine allen Segmenten gemeinsame Staustufe (5) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Segmente des Zusatzkühlrings (3) durch getrennte Spaltdüsen (16) gebildet werden, die jeweils einen Abschnitt des Austrittsspaltes (20) bilden und deren Anstellwinkel (ϕ) relativ zu dem Haupt-Kühlring (1) abgegebenen Kühlgasstrom (2) verstellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkühlring (3) auf einzelnen Sockeln (13) in Abstand oberhalb des Haupt-Kühlrings (1) montiert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Segmenten (19; 16) zugeordneten Fördermittel Radialgebläse (7) mit elektronische kommutierten elektrischen Antrieben sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch eine in Abstand oberhalb des Zusatzkühlrings (3) am Umfang der Folienblase (10) angeordnete Dickenmeßeinrichtung (11) zur Messung der Foliendicke und durch eine Steuereinheit (12) zur Steuerung der Fördermittel (7) und/oder der Stellmittel (15) in Abhängigkeit von den gemessenen Foliendicken.