DE4042122A1

DE4042122A1 - Verfahren zur gleichmaessigen folienabkuehlung im kalandrierprozess

Info

Publication number: DE4042122A1
Application number: DE19904042122
Authority: DE
Inventors: Christian Dr Ing Kohlert; Barbara Dr Ing Siegismund; Ernst-Otto Prof Dr Sc Te Reher
Original assignee: TECH HOCHSCHULE C SCHORLEMMER
Current assignee: TECH HOCHSCHULE C SCHORLEMMER
Priority date: 1990-12-22
Filing date: 1990-12-22
Publication date: 1992-06-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Temperaturverteilung beim Abkühlen einer kalandrierten Folie auf dem Kalander, anwendbar beim Glättkalandrieren und nach dem kalibrierenden Spalt eines Mehrwalzenkalanders. Wichtiges Qualitätsmerkmal von auskalandrierten bzw. über Breitschlitzdüse extrudierte Thermoplastfolien ist die Dickentoleranz nach vollzogener Verfestigung der Folie. Durch vielfältige Maßnahmen im Verarbeitungsprozeß, wie Walzen spaltgestaltung durch Bombage, Walzenschränkung und/oder Roll-bending, gezielte Temperaturführung und Geschwindig keitsregelung der Walzen, sowie durch Maßnahmen nach Verlas sen des Walzenspaltes, wie Verrecken und Abkühlen über ein Kühlwalzensystem, wird auf die Dickentoleranz in Quer- und in Längsrichtung der Folie Einfluß genommen. Dabei sind Dicken schwankungen unter + 5% international üblich, wobei aus Grün den der Materialökonomie soweit wie möglich an die untere Grenze herangefahren wird.

Einen entscheidenen Einfluß auf die Ausbildung des Dicken quer- und Längsprofils hat die Temperaturführung nach Verlas sen des letzten kalibrierenden Spaltes der Verarbeitungsma schine.

Stand der gegenwärtigen Technik ist ein Kühlwalzensy stem bestehend aus 6 bis 26 nacheinander geschalteter Walzen, welche entweder einzeln oder paarweise mit Heiz- bzw. Kühlme dium auf einer bestimmten Walzenoberflächentemperatur gehal ten werden /Kopsch, H.: Kalandertechnik, Hanser Verlag Mün chen Wien 1978/. Diese Oberflächentemperatur sollte in Quer richtung, also über die Walzenbreite, möglichst gleichmäßig sein, da sonst ungleiche Spannungszustände über die Bahnbrei te entstehen können und eingefroren werden, was über lange Zeiten bzw. bei Weiterverarbeitung zu Dickenänderungen durch Spannungsrelaxation führt. Nachteilig ist auch das mit Übergang von einer zu nächsten Kühlwalze erfolgende Wechseln der mit der Walzenoberfläche sich in Kontakt befindlichen Folien oberfläche. Da der Wärmeübergang an die Walze größer ist als an die Luft, wird sich immer ein Temperaturgradient in der Folie ausbilden, welcher zu unterschiedlichen Verfestigungs abläufe in den einzelnen Schichten der Folie führt. Dies wird um so stärker je dicker die auskalandrierte Folie ist. Ziel der Erfindung ist eine Verringerung der Prozeßschritte durch Zusammenfassung zweier Stufen zur Herstellung span nungsfreier Folie durch gleichmäßige Folienabkühlung im Ka landrierprozeß über die Beeinflussung der Temperaturvertei lung nach Verlassen des Kalibrierenden Spaltes bzw. während des Glättkalandrierens ohne nachgeschalteten Kühlprozeß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe auskalandrierte Folie nach dem kalibrierenden Spalt gleichmäßig mit minimalen inneren Tempe raturgradienten abgekühlt und verfestigt werden kann, so daß der nachgeschaltete Kühlprozeß minimiert bzw. vernachlässigt werden kann. Erfindungsgemäß läßt sich das Verfahren wie folgt charakterisieren. Der schlechtere Wärmeübergang an die Luft wird nach dem kalibrierenden Spalt verbessert durch Erhöhung der Wärmeübergangszahl durch Zwangskühlung über definierte Luftströme bzw. ein Kühlmedium, welche in Gleich- oder Gegenstromprinzip an der freien Oberfläche der zu küh lenden Folie entlang fließen (Bild a). Dabei wird der Wärme übertragungsprozeß durch Einbauten in dem Kühlgehäuse noch verstärkt. Erfindungsgemäß wird die notwendige Wärmeübertra gung auch durch feste Körper, wie kleine Stahlwalzen (Bild 6) oder ein metallisches Band (Bild c) erreicht. Dazu werden 1 oder mehrere kleine Walzen so an die freie Oberfläche der den Kalander durchlaufenden Folie gedrückt, daß sie die erreichte Dicke nicht beeinflussen, aber durch Materialkontakte den Wärmeübergang von Folie an kleine Walze gewährleisten. An stelle mehrerer kleiner Walzen wird auch ein Metallband ge nutzt, wodurch die Kontaktzone durch den pausenlosen Kontakt wesentlich verlängert und damit der Wärmeübergang verbessert wird. Das Metallband wird anschließend durch Zwangskühlung im Wärmetauscher bzw. ausreichende Länge auf Umgebungstemperatur gekühlt.

Dieses Verfahren hat zur Folge, daß die abzukühlende Folie sowohl von der Seite der Walze als auch von der Seite des Bandes bzw. Kleinstwalzen bzw. Kühlmedium her unter ähnliche Bedingungen gekühlt wird und somit erstens der Temperaturgra dient, d. h. Temperaturunterschied von höchsten zu niedrigsten Temperaturen im Folieninnerem, geringer ist und zweitens der Verfestigungsprozeß gezielt im Kalander bereits begonnen wird, was zur Verkürzung bzw. Vernachlässigung der nachfol genden Kühlstrecke führt.

Als Ausführungsbeispiel dient folgende Variante. Für die Abkühlung einer Celluloseacetatfolie (CA) auf einem Glättkalander sind folgende Ausgangsparameter zu berücksich tigen:

CA-Folie
Dicke [m]	- 0,008
Eingangstemperatur [k]	- 443
Wärmeleitfähigkeit [J] (m s k)	- 0,244
Dichte [kg/m]	- 1300,0
spezifische Wärmekapazität [kJ/kg k]	- 1,470
Viskosität [Pa · s] @	Walze @	Radius [m]	- 0,084
Geschwindigkeit	- 0,0222
Walzentemperatur [k]	- 393
Metallband @	Dicke [m]	- 0,003/0,005/0,008
Wärmeleitfähigkeit [J/(m sk)]	- 50,0
Dichte [kg/m]	- 7850,0
spezifische Wärmekapazität	- 46
Eingangstemperatur [K]	- 293
Berührungslänge mit Folie [m]	- 0,2628

Unter Nutzung der Modelle für den Wärmeübergang im Walzenspalt erhält man folgende Berechnungsergebnisse für eine Walzenumschlingung von 0,2628.

Die notwendige Bandlänge zur Abkühlung des Metallbandes auf Eingangstemperatur beträgt für Metallbanddicke
0,003 m - L = 0,1 m
0,005 m - L = 0,15 m
0,008 m - L = 0,22 m

Diese Länge ist durch Nutzung von Wärmetauscher stark redu zierbar.

Claims

1. Verfahren zur gleichmäßigen Folienabkühlung im Kalandrier prozeß, dadurch gekennzeichnet, daß die der Walze abgewandte Seite einen sich in einem Glättkalander bzw. nach dem kali brierendem Spalt befindlichen Folie mit einem Kühlmedium a oder einer oder mehreren kleinen Walzen b oder einem Metall band c in Berührung kommt, ohne daß das Dickenprofil der Folie beeinflußt wird.

2. Verfahren zur gleichmäßigen Folienabkühlung im Kalandrier prozeß nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlme dium a als Gas- oder Flüssigkeitsstrom im Gegen- oder Gleich stromprinzip den Wärmeübergang auf dieser Folienseite dem Wärmeübergang auf der Walzenseite anpaßt.

3. Verfahren zur gleichmäßigen Folienabkühlung im Kalandrier prozeß nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Walzen, die im Durchmesser wesentlich kleiner als der Kalanderwalzendurchmesser sind, engstens nacheinander auf der freien Folienoberfläche freilaufend aufliegen.

4. Verfahren zur gleichmäßigen Folienabkühlung im Kalandrier prozeß nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der freien Folienoberfläche ein Metallband mitläuft, welches Wärme übernimmt und anschließend an die Luft bzw. über einen Wärmetauscher wieder abgibt.