DE69314404T2

DE69314404T2 - Vorrichtung zur thermischen Konditionierung von Druckwalzen zur Behandlung erwärmter Kunststoffolien

Info

Publication number: DE69314404T2
Application number: DE69314404T
Authority: DE
Inventors: Jose Branchadell
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1992-07-29
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2013-07-21
Also published as: BE1006083A3; EP0581368A1; DE69314404D1; EP0581368B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmekonditionierung von Andruckwalzen, die bei der Behandlung von warmen oder heißen Kunststofffolien verwendet werden, insbesondere in Narbungseinrichtungen oder Einrichtungen zur Extrusion auf eine Kühlwalze (chill roll).
In derartigen Einrichtungen wird die warme Kunststofffolie allgemein gegen eine Hauptbehandlungswalze gedrückt, mit der sie auf einem beträchtlichen Teil des Umfangs, im Allgemeinen auf mehr als 60º in Berührung bleibt.
Diese im Allgemeinen metallische Hauptwalze kann insbesondere glatt sein und zur Aufgabe haben, eine frisch extrudierte Kunststofffolie im Fall eines Rückgriffs auf die besagte Kühlwalzen-Technik schlagartig abzukühlen. Diese Hauptwalze kann auch eine Narbungswalze sein, deren im Allgemeinen metallische Oberfläche eine Textur oder Motive im Relief aufweist, die auf der so behandelten Folie wiedergegeben werden sollen. In jedem Fall weist diese Hauptwalze im Allgemeinen einen beträchtlichen Durchmesser auf, zum Beispiel in der Größenordnung von 300 bis 900 mm.
Die Hauptwalze ist im Allgemeinen mit mindestens einer Andruckwalze ausgestattet, deren Funktion es ist, in sehr örtlich begrenzter Weise einen ausreichenden Druck zwischen der zu behandelnden Kunststofffolie und der Hauptwalze sicherzustellen, mit dem Ziel, die Wirksamkeit entweder der Kühlung der Folie, wenn die Hauptwalze eine Kühlwalze ist, oder der Narbung, wenn die Hauptwalze eine Narbungswalze ist, zu verbessern. Um eine gleichförmige Verteilung des Drucks über die gesamte Breite der Kontaktzone zu gewährleisten und jegliche Beschädigung der behandelten Kunststofffolie zu vermeiden, ist die Andruckwalze im Allgemeinen mit einem elastischen Material, zum Beispiel Gummi, überzogen.
Eine derartige Andruckwalze bereitet jedoch Probleme, was ihre Kühlung betrifft. Tatsächlich befindet sich der behandelte Kunststoff in Form einer Folie bei seinem Andrücken gegen die gekühlte Hauptwalze allgemein auf einer hohen Temperatur, und daher besteht die Gefahr, dass die Oberflächentemperatur der mit der ungekühlten Seite der Folie in Kontakt befindlichen Andruckwalze zunehmend ansteigt und folglich ein unerwünschtes Anhaften dieser Folie auf der Andruckwalze nach sich zieht, mit der Folge einer Gefahr eines Einreissens oder einer Faltenbildung der behandelten Kunststofffolie. Aus diesem Grund und auch um eine thermische Beeinträchtigung ihres Überzugs zu vermeiden, muss die Andruckwalze somit an der Oberfläche ausreichend gekühlt werden. Während eine Kühlwalze oder eine Narbungswalze, die ganz aus Metall ist, durch eine innere Zirkulation von Kühlflüssigkeit gekühlt werden kann, steht bei einer Andruckwalze die schlechte Wärmeleitfähigkeit des elastischen Überzugsmaterials einer derartigen Lösung im Wege.
Eine einfache Lösung zum oberflächlichen Kühlen einer solchen Andruckwalze kann darin bestehen, eine kalte Flüssigkeit auf diese Andruckwalze rieseln zu lassen oder sie teilweise in ein Bad eintauchen zu lassen, das mit einer geeigneten Kühlflüssigkeit gefüllt ist, jedoch können in diesem Fall von der Andruckwalze mitgerissene Flüssigkeitströpfchen mit der behandelten Folie in Berührung kommen, was die Gefahr birgt, dass deren Oberfläche verändert wird, indem zum Beispiel das Auftreten von glänzenden Zonen hervorgerufen wird. Eine solche Lösung verhindert auch, dass man die Andruckwalze und ihre Kühlvorrichtung an einer beliebigen Stelle der Hauptwalze (zum Beispiel darunter oder darüber) anordnen kann, weil sonst Kühlflüssigkeitströpfchen insbesondere unmittelbar auf die Folie rieseln könnten. Sicher kann man eine zusätzliche Vorrichtung verwenden, wie beispielsweise eine Rakel, um ein Mitreissen der Kühlflüssigkeit auf der Andruckwalze zu minimieren, jedoch riskiert man in diesem Fall, den Überzug der Andruckwalze zu beschädigen und auflange Sicht ihre Leistungsfähigkeit zu verändern.
Das Dokument JP-A-60/212825 beschreibt eine Einrichtung zur Behandlung von Folien, umfassend 2 beheizte Metallwalzen (1) und 2 elastische Walzen (2), die abwechselnd (1/2/1/2) angeordnet sind, deren Achsen parallel und in derselben Ebene enthalten sind. Diese Walzen befinden sich im Kontakt, um eine zwischen ihnen hindurchtretende Folie zusammenzudrücken. Die elastischen Walzen werden mit Hilfe von Blasdüsen (11) gekühlt, die in den 2 abgeschlossenen Volumina angeordnet sind, welche von jeder elastischen Walze (2) und von der Folie begrenzt werden, die zwei Schleifen um diese Walzen herum bildet. Die klimatisierte Luft tritt so in unmittelbaren Kontakt mit der Folie, was zu dem oben erwähnten Problem führt.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Konditionierungsvorrichtung für Andruckwalzen vorzuschlagen, welche die oben erwähnten Nachteile beseitigt.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher eine Vorrichtung zur Wärmekonditionierung einer zur Behandlung von warmen Kunststofffolien auf einer Hauptbehandlungswalze verwendeten Andruckwalze, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Andruckwalze von mindestens zwei im Abstand angeordneten Stützwalzen gegen die Hauptwalze angedrückt wird, zwischen denen ein Verteiler angeordnet ist, der von einem geschlossenen Gehäuse gebildet wird, mit einem Einlass, welcher mit einer Quelle von hinsichtlich Temperatur und/oder Feuchtigkeit klimatisierter Luft verbunden ist, und mindestens einer Austrittsöffnung, welche die klimatisierte Luft auf den von den beiden Stützwalzen begrenzten Teil der Andruckwalze lenkt und gleichmäßig auf diesem verteilt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird außerdem in der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ausführlicher erläutert.
In dieser Beschreibung wird auf die einzige Figur der beigefügten Zeichnung Bezug genommen, die im Aufriss und im Schnitt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergibt.
So, wie sie in der Figur sichtbar ist, wird die Einrichtung zur Behandlung von warmen Kunststofffolien (4) von einer metallischen Hauptbehandlungswalze (1) gebildet, im vorliegenden Fall eine Narbungs- oder Kühlwalze, wobei die besagte Walze in herkömmlicher Weise durch einen nicht dargestellten inneren Kühlkreislauf eines Kühlfluids gekühlt wird.
Die Hauptwalze (1) ist mit einer Andruckwalze (2) aus Metall ausgestattet, die zur Aufgabe hat, die zu behandelnde warme Kunststofffolie (4) kräftig gegen die Hauptwalze (1) anzudrücken, wobei diese Andruckwalze (2) auf ihrem Umfang mit einem elastischen Überzug (3), zum Beispiel aus Gummi oder einem synthetischen Elastomer, beschichtet ist.
Erfindungsgemäß wird die Andruckwalze von zwei Stützwalzen (5) (6) gegen die warme Kunststofffolie anliegend gehalten, die im Abstand angeordnet sind und einen einstellbaren Druck auf die Seitenwand der Andruckwalze (2) ausüben. Die Stützwalzen (5) (6) sowie die Andruckwalze (2) können vorteilhaft mit inneren Kanälen (nicht dargestellt) versehen sein, die ein geeignetes Kühlfluid leiten können.
Die Oberflächenkühlung der Andruckwalze (2) wird durch einen Verteiler (9) gewährleistet, der von einem geschlossenen Gehäuse gebildet wird, das zwischen den Stützwalzen (5) (6) angeordnet ist und einen Einlass (12) aufweist, welcher mit einer Quelle von hinsichtlich Temperatur und/oder Feuchtigkeit klimatisierter Luft (nicht dargestellt) verbunden ist.
Der Verteiler (9) weist außerdem eine Austrittsöffnung (14) auf, welche die klimatisierte Luft allein auf die zwischen den beiden Stützwalzen (5) (6) eingeschlossene Oberfläche der Andruckwalze (2) lenkt und gleichförmig auf dieser verteilt.
Die Austrittsöffnung (14) kann sich namentlich in Form eines Schlitzes oder einer Reihe von zusammenhängenden Öffnungen zeigen, die sich vorzugsweise über die gesamte Länge einer Mantellinie der Andruckwalze (2) erstrecken. Die Austrittsöffnung (14) kann auch mit (nicht dargestellten) Einrichtungen, wie beispielsweise Lamellen, Lochplatten oder Rohrstutzen ausgestattet sein, die zur Aufgabe haben, den Strom klimatisierter Luft längs der Oberfläche der Andruckwalze (2) gleichförmig zu verteilen.
Der Verteiler (9) kann vorteilhafterweise durch zwei seitenwangen (7) ergänzt werden, die im Allgemeinen von Metallblechen gebildet werden, welche längs der Enden der Stützwalzen (5) (6) und senkrecht zu ihrer Achse angeordnet sind. Die Seitenwangen (7) haben zur Aufgabe, die seitlichen Verluste an klimatisierter Luft zu verhindern oder wenigstens zu minimieren.
Der Verteiler (9) kann auch vorteilhafterweise mit einem Abzug (13) ausgestattet sein, der durch eine den Verteiler (9) quer unterteilende innere Trennwand (15) von der Eintrittsöffnung (12) getrennt ist. Der Abzug (13), der ins Freie münden kann oder mit einer (nicht dargestellten) Absaugvorrichtung verbunden sein kann, hat zum Ziel, eine Wiederentnahme und eine Abfuhr der klimatisierten Luft zu ermöglichen, die vom Verteiler (9) in den von der Andruckwalze (2), den Stützwalzen (5) (6), dem Verteiler (9) und den Wangen (7) begrenzten Kühlraum (11) eingeblasen worden ist, und folglich in Höhe der zu kühlenden Oberfläche der Andruckwalze (2) einen Strom klimatisierter Luft aufrechtzuerhalten.
Bei der Vorrichtung, wie durch die Figur dargestellt, ist die Andruckwalze (2) in Bezug zur Hauptwalze (1) in einer Drei- Uhr-Position angebracht, jedoch ist klar ersichtlich, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Andruckwalze (2) problemlos an jeder gewünschten Stelle des Umfangs der Hauptwalze (1) angeordnet werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch ersichtlich, dass der enge Kontakt (10) zwischen der Andruckwalze (2) und der Stützwalze (5) jeglichen Transport eines eventuellen Kondenswasserniederschlags auf der Oberfläche der Andruckwalze (2) in ihrer gekühlten Zone auf die behandelte Kunststofffolie minimiert.
Der Durchmesser der Andruckwalze (2) und der Durchmesser der Stützwalzen (5) (6) können beliebig sein, und im Allgemeinen werden diese aus Platzgründen bevorzugt auf einem Wert gehalten, der so klein ist, wie dies in Verträglichkeit mit einer ausreichenden mechanischen Festigkeit möglich ist.
Beim Betrieb der Vorrichtung, wie beschrieben, ist es denkbar, die Temperatur und/oder den Grad der Feuchtigkeit und/oder die Menge der klimatisierten Luft in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit von einer beliebigen der Walzen (1), (2), (5), (6) und damit tatsächlich in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit der behandelten warmen Kunststofffolie (4) zu verändern und so die Oberflächentemperatur der Andruckwalze (2) für einen gegebenen Anwendungsfall in Abhängigkeit von der Produktionsmenge zu beherrschen.
So ist festgestellt worden, dass es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere möglich ist, in gewissen Fällen Umgebungsluft als Kühlfluid für die Andruckwalze (2) zu verwenden und nur den Grad der Feuchtigkeit dieser Luft in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit der behandelten Folie zu verändern, um die Oberflächentemperatur der Andruckwalze zu beherrschen.
Es jedoch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung ganz zu automatisieren und zu diesem Zweck die Anbringung von (nicht dargestellten) Messfühlern, wie Temperatursensoren und/oder Sensoren für den Grad der Feuchtigkeit der Oberfläche der Andruckwalze (2) vorzusehen, die insbesondere gegenüber von demjenigen Teil dieser Walze angeordnet sind, welcher zwischen der Hauptwalze (1) und der Stützwalze (5) eingeschlossen ist, und diese über eine geeignete Regelschleife mit Steuerorganen zu verbinden, die es ermöglichen, die Temperatur und/oder den Grad der Feuchtigkeit und/oder die Menge der klimatisierten Luft automatisch zu verändern, um die Oberflächentemperatur der Andruckwalze (2) wirksam zu steuern, was auch immer die anderen Betriebsparameter der Vorrichtung sein mögen.

Claims

1. Vorrichtung zur thermischen Konditionierung einer Andruckwalze (2), die bei der Behandlung von warmen Kunststofffolien (4) auf einer Hauptbehandlungswalze (1) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckwalze (2) von mindestens zwei im Abstand angeordneten, weder mit der Hauptbehandlungswalze (1) noch mit einer eventuellen, auf diese aufgelegten Folie in Berührung kommenden Stützwalzen (5, 6) gegen die Hauptwalze (1) gedrückt wird, zwischen denen ein Verteiler (9) angeordnet ist, der von einem geschlossenen Gehäuse gebildet wird, mit einem Einlass (12), welcher mit einer Quelle von hinsichtlich Temperatur und/oder Feuchtigkeit klimatisierter Luft verbunden ist, und mindestens einer Austrittsöffnung (14), welche die klimatisierte Luft auf den von den beiden Stützwalzen (5), (6) begrenzten Teil der Andruckwalze (2) lenkt und gleichmäßig auf diesem verteilt, wobei die klimatisierte Luft weder mit der Hauptbehandlungswalze (1) noch mit einer eventuellen, auf diese aufgelegten Folie in Berührung kommt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (9) durch zwei Seitenwangen (7) ergänzt wird, die entlang der Enden der Stützwalzen (5), (6) und senkrecht zu ihrer Achse angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (9) mit einem Abzug (13) ausgestattet ist, der von der Einlassöffnung (12) durch eine innere Trennwand (15) getrennt ist.

4. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Stützwalzen (5), (6) mit inneren Kanälen versehen ist, die ein Kühlfluid transportieren können.

5. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckwalze (2) mit inneren Kanälen versehen ist, die ein Kühlfluid transportieren können.

6. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und/oder der Feuchtigkeitsgrad und/oder die Menge der klimatisierten Luft in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit von irgendeiner der Walzen (1) (2) (5) oder (6) geregelt wird.

7. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Messfühlern ausgestattet ist, die gegenüber von demjenigen Teil der Andruckwalze (2) angeordnet sind, der zwischen der Hauptwalze und der Stützwalze (5) eingeschlossen ist, wobei es die besagten Messfühler über eine geeignete Regelschleife gestatten, die Temperatur und/oder den Feuchtigkeitsgrad und/oder die Durchflussmenge der klimatisierten Luft automatisch zu verändern.

8. Behandelte Kunststofffolien, die mit Hilfe der Vorrichtung erhalten wurden, welche den Gegenstand der Patentansprüche 1 bis 7 bildet.