EP4619215A1 - Kühlvorrichtung für kunststoff-schlauchfolien - Google Patents

Kühlvorrichtung für kunststoff-schlauchfolien

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Publication number
EP4619215A1
EP4619215A1 EP23793732.1A EP23793732A EP4619215A1 EP 4619215 A1 EP4619215 A1 EP 4619215A1 EP 23793732 A EP23793732 A EP 23793732A EP 4619215 A1 EP4619215 A1 EP 4619215A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
film
cooling device
bubble
cooling
operating distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23793732.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten RIEMANN
Michael SKODZIK
Vojtech TELECKY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Windmoeller and Hoelscher KG
Original Assignee
Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Windmoeller and Hoelscher KG filed Critical Windmoeller and Hoelscher KG
Publication of EP4619215A1 publication Critical patent/EP4619215A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/92—Measuring, controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
    • B29C48/10—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels flexible, e.g. blown foils
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    • B29C48/885—External treatment, e.g. by using air rings for cooling tubular films
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    • B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
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    • B29C48/912—Cooling of hollow articles of tubular films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/355—Conveyors for extruded articles

Definitions

  • the invention relates to a cooling device for plastic tubular films.
  • the invention also relates to a blown film system for producing plastic tubular films or plastic film webs with a corresponding cooling device.
  • Such blown film systems are known, for example, from WO 2021/069474 A1 and, according to their basic structure, consist of one or more extruders, a film blowing head, a cooling device, a take-off and one or more winders.
  • a corresponding film blowing head for such blown film systems is known, for example, from WO 2002/070230 A1.
  • Corresponding cooling devices for such blown film systems are known, for example, from DE 1 960 962 A1, from WO 2008/025451 A1 and from EP 2 498 970 B1.
  • the extruder essentially consists of a metal cylinder in which an extruder screw rotates.
  • the plastic granulate fed to the extruder screw is melted by the friction and pressure in the metal cylinder, homogenized and fed to the film blowing head.
  • the film blowing head forms the melt streams coming from the extruders into a multi-layer film composite, which then exits from an annular die gap as a thermoplastic film tube.
  • the annular The nozzle gap is formed by an outer and an inner mouth gap ring.
  • thermoplastic film tube is inflated with air and fed into the cooling device, where the film tube is cooled by cooling air from the outside and inside.
  • the width and thickness of the film are also determined in the cooling device in this way.
  • frost line or solidification line the melt mass then changes from the thermoplastic to the thermoelastic state.
  • the film tube which has cooled in the cooling device, is then laid flat and wound up into a film roll on a winder.
  • the flattened film tube is usually split at the edges using two knife blades, creating two separate film strips, which are also wound up separately on two winders.
  • the wound film rolls are then processed further in the desired manner, for example into bags or garbage sacks.
  • a printable layer usually polypropylene or polyethylene
  • adhesion promoter made of ethylene vinyl alcohol or ethylene vinyl acetate
  • the cooling devices known from the state of the art usually consist of an external cooling ring and an internal cooling ring. These supply cooled air to the film tube emerging from the nozzle gap from the outside and inside in order to remove heat from the thermoplastic melt. An internal exhaust pipe is located inside the film tube to extract the air blown in by the internal cooling ring. A constant internal pressure in the film tube is maintained via a control loop so that the bubble shape can also be kept stable with regard to the withdrawal speed.
  • the cooling capacity of the cooling device is as high as possible, as this increases the mass throughput and thus the production speed of the system.
  • the thermoplastic film tube only has a limited strength, so that if the withdrawal speed is too high, there is a risk of bubbles breaking off.
  • EP 2 498 970 B1 To increase the cooling performance, it is known from EP 2 498 970 B1 to extend the external cooling ring of the cooling device by means of a supporting air unit.
  • the supporting air unit of EP 2 498 970 B1 consists of three hollow cylinders with different diameters.
  • the hollow cylinder with the smallest diameter is placed on the external cooling ring.
  • the hollow cylinder with the medium diameter is arranged concentrically above it, and the hollow cylinder with the largest diameter in turn forms the end of the supporting air unit above it.
  • the flow conditions created in this way between the three hollow cylinders arranged one above the other and the film bubble can increase the cooling performance on the outer wall of the film bubble.
  • the axial distances between the three hollow cylinders can also be adjusted, with a motorized adjustment option also being mentioned in EP 2 498 970 B1.
  • the motorized height adjustment is so precise that the hollow cylinders of the support air unit remain centered and horizontally aligned along the entire adjustment path.
  • This enables the operator to adjust the support air unit precisely to the bubble geometry both when setting up the machine and during operation.
  • This enables the adjustment of small to very small air gaps between the support air unit and the bubble geometry. Smaller air gaps in turn increase the flow speed, whereby the local air pressure decreases.
  • the reduced local air pressure allows the film bubble to expand earlier within the supporting air unit, which means that a larger film surface is available for heat dissipation.
  • Fig. 1 is a schematic 3D view of the cooling device according to the invention
  • Fig. 2 is a side view of the cooling device according to the invention.
  • Fig. 3 shows the cooling device according to the invention according to Fig. 1 with a detailed representation of the mechanical components.
  • Fig. 1 shows a schematic 3D view of a film blowing head 101 for extruding a film tube 102 with a cooling device 103 placed on the film blowing head 101.
  • a cooling ring housing 104 in which an external cooling ring for supplying the film tube 102 with external cooling air and an internal cooling ring for supplying the film tube 102 with internal cooling air are accommodated in a manner not shown in detail.
  • an internal exhaust pipe 105 for extracting the air quantity blown in by the internal cooling ring.
  • a constant internal pressure of the film tube is maintained via a control loop so that the bubble shape can also be kept stable with respect to the withdrawal speed.
  • a support air unit is placed on the cooling ring housing 104, which consists of three concentrically arranged hollow cylinders 106, 107 and 108, whereby the three hollow cylinders have different diameters.
  • the hollow cylinder with the smallest diameter 106 is placed on the cooling ring housing 104.
  • the hollow cylinder with the middle diameter 107 is arranged concentrically above it, and the hollow cylinder with the largest diameter 108 in turn forms the end of the support air unit above it.
  • the flow conditions created in this way between the three hollow cylinders 106, 107 and 108 arranged one above the other and the film bubble 102 can increase the cooling capacity at the Outer wall of the film bubble 102 can be achieved.
  • the axial distances between the three hollow cylinders can also be adjusted by motor.
  • a detailed representation of the mechanical components for the motor adjustment of the axial distances is shown in Fig. 3.
  • the flow conditions on the cooling device according to the invention are explained beforehand according to Fig. 2.
  • Fig. 2 shows a side view of the cooling device according to the invention. Corresponding components from Fig. 1 are marked with the same reference numbers, so that reference can be made to the description of Fig. 1. For better illustration, the view according to Fig. 2 is divided into two parts with reference to the vertical axis of the internal exhaust pipe 105. The left side shows the cooling device during operation of the blown film system, while the right side shows the cooling device in the idle state.
  • the film tube 102 emerges from an annular nozzle gap (not shown) of the film blowing head, is inflated onto a film bubble 102 in the manner shown and is drawn off from a take-off in the transport direction y.
  • the cooling ring housing 104 transports cooling air to an outer cooling ring 201 and an inner cooling ring 202.
  • the outer cooling ring directs the outer cooling air via a dam 203 to the outer skin of the film bubble 102.
  • the dam 203 also causes a division of the outer cooling air so that the outer cooling air hits the outer skin of the film bubble 102 in two opposite flow directions. This creates a point-like negative pressure that fixes the film bubble 102 between the outer cooling ring 201 and the inner cooling ring 202.
  • the outer cooling ring 201 is adjustable in height with a linear drive 204 so that the exit point of the film bubble 102 above the outer cooling ring 201 can be adapted to the properties of the respective film.
  • the supporting air unit explained in Fig. 1 with the three hollow cylinders 106, 107 and 108 arranged one above the other is placed on the external cooling ring 201.
  • the three hollow cylinders can each be adjusted vertically by motor.
  • the three hollow cylinders are moved towards the film bubble (left side of Fig. 2).
  • the external cooling ring 201 is lowered via the linear drive 204.
  • the three hollow cylinders 106, 107 and 108 are pushed together in the manner shown (right side of Fig. 2).
  • Fig. 3 shows the cooling device according to the invention according to Fig. 1 with a detailed representation of the mechanical components for adjusting the three hollow cylinders 106, 107 and 108. Corresponding components from Fig. 1 are marked with the same reference numbers, so that reference can be made to the description of Fig. 1 in this respect.
  • the three hollow cylinders 106, 107 and 108 are each equipped with the same mechanical components for vertical adjustment. For the sake of simplicity, the description is therefore only made with reference to the uppermost hollow cylinder 108. A corresponding function also results for the other two hollow cylinders 106 and 107.
  • the hollow cylinder 108 is supported on the hollow cylinder 107 below it via three telescopic guides that are evenly distributed around the circumference, two of these telescopic guides being visible and identified by reference numerals 301 and 302.
  • Each of these telescopic guides comprises an integrated spindle that can be driven via a spindle gear, two of these spindle gears being visible and identified by reference numerals 303 and 304. Driving the spindle gear and thus also the spindle causes the relevant telescopic guide to move together or apart.
  • a revolving chain 305 is mounted on the upper edge of the hollow cylinder 108, into which each of the three spindle gears engages, so that a movement of the chain 305 drives the respective spindle gear. This also drives the respective spindles in the same way, so that the hollow cylinder 108 can be precisely adjusted in the vertical direction.
  • the rotating chain 305 is driven by a drive gear 306, which is driven by a stepper motor 309 via a gear unit 307 and a flexible shaft 308.
  • the stepper motor 309 is in turn connected to a control unit for automatically operating the blown film system.
  • the hollow cylinders 106, 107, 108 are movable relative to the cooling ring blower 104. while the associated stepper motors 109 are firmly connected to the cooling ring fan 104.
  • the flexible shafts enable the hollow cylinders 106, 107, 108 to be displaceable relative to the stepper motors 109.
  • the rotating chain 305 thus forms a coupling element with respect to the telescopic guides 301 and 302, so that the telescopic guides 301 and 302 each achieve the same adjustment path. Due to the operating distance between the hollow cylinder 108 and the film bubble 102 and the air gap formed thereby, a defined air flow is created for cooling and simultaneously stabilizing the film bubble.
  • the coupled telescopic guides 301 and 302 ensure that the hollow cylinders 106, 107 and 108 remain centered and horizontally aligned along the entire adjustment path. This enables the operator to precisely adjust the support air unit to the bubble geometry both when setting up the machine and during operation. This makes it possible to adjust small to very small air gaps between the support air unit and the bubble geometry.
  • control unit can be used to automatically adjust the operating distances between the supporting air unit 103 and the film bubble 102.
  • the control unit can be used to automatically adjust the operating distances between the supporting air unit 103 and the film bubble 102.
  • the control unit can be used to automatically adjust the operating distances depending on the composition of the thermoplastic.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Kunststoff-Schlauchfolien. Um die Kühlleistung einer bekannten Kühlvorrichtung bei gleichzeitiger Reduzierung von Blaseninstabilitäten zu erhöhen, ist vorgesehen, dass der Betriebsabstand zwischen der Stützlufteinheit und der Folienblase mit mindestens zwei angetriebenen Hubelementen verstellbar ist, wobei die Hubelemente über ein Koppelelement derart miteinander gekoppelt sind, dass die Hubelemente beim Verstellen des Betriebsabstands den gleichen Verstellweg bewirken.

Description

Kühlvorrichtung für Kunststoff-Schlauchfolien
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Kunststoff-Schlauchfolien. Außerdem betrifft die Erfindung eine Blasfolienanlage zum Herstellen von Kunststoff- Schlauchfolien oder Kunststoff-Folienbahnen mit einer entsprechenden Kühlvorrichtung.
Derartige Blasfolienanlagen sind beispielsweise aus der WO 2021/069474 A1 bekannt und bestehen ihrem grundsätzlichen Aufbau nach aus einem oder mehreren Extrudern, einem Folienblaskopf, einer Kühlvorrichtung, einem Abzug und einem bzw. mehreren Wicklern.
Ein entsprechender Folienblaskopf für derartige Blasfolienanlagen ist beispielsweise aus der WO 2002/070230 A1 bekannt.
Entsprechende Kühlvorrichtungen für derartige Blasfolienanlagen sind beispielsweise aus der DE 1 960 962 A1 , aus der WO 2008/025451 A1 und aus der EP 2 498 970 B1 bekannt.
Der Extruder besteht im Wesentlichen aus einem Metallzylinder, in dem sich eine Extruderschnecke dreht. Das der Extruderschnecke zugeführte Kunststoffgranulat wird über die Reibung und den Druck in dem Metallzylinder aufgeschmolzen, homogenisiert und dem Folienblaskopf zugeführt.
Der Folienblaskopf formt die von den Extrudern kommenden Schmelzeströme zu einem mehrschichtigen Folienverbund aus, der dann als thermoplastischer Folienschlauch aus einem ringförmigen Düsenspalt austritt. Der ringförmige Düsenspalt ist dabei durch einen äußeren und einen inneren Mundspaltring ausgebildet.
Der thermoplastische Folienschlauch wird mit Luft aufgeblasen und der Kühlvorrichtung zugeführt, in der der Folienschlauch durch Kühlluft von außen und von innen gekühlt wird. In der Kühlvorrichtung werden auf diese Weise auch Breite und Stärke der Folie festgelegt. Bei der sogenannten Frostlinie bzw. Erstarrungslinie geht die Schmelzemasse dann vom thermoplastischen in den thermoelastischen Zustand über.
Der in der Kühlvorrichtung abgekühlte Folienschlauch wird im weiteren Verlauf dann flachgelegt und ein einem Wickler zu einer Folienrolle aufgewickelt. Im Regelfall wird der flachgelegte Folienschlauch dabei mittels zweier Messerklingen an den Rändern aufgetrennt, sodass zwei getrennte Folienbahnen entstehen, die auch getrennt voneinander auf zwei Wicklern aufgewickelt werden. Die gewickelten Folienrollen werden dann in der gewünschten Weise weiterverarbeitet, beispielsweise zu Beuteln oder Müllsäcken.
Je nach Anzahl der angeschlossenen Extruder gibt es Folien, die nur aus einer Schicht bestehen (sogenannte Mono-Blasfolie), oder auch Folien, die sich aus mehreren Schichten zusammensetzen (sogenannte Coextrusions-Blasfolie). Bei der Coextrusions-Blasfolie besteht die Möglichkeit, die positiven Eigenschaften verschiedener Materialien in einer Folie zu vereinen. So besteht beispielsweise eine typische Lebensmittelverpackung aus fünf verschiedenen Schichten:
• Außen: eine bedruckbare Schicht, meistens Polypropylen oder Polyethylen
• zwischen Außen und Mitte: Haftvermittler aus Ethylenvinylalkohol oder Ethylenvinylacetat
• Mitte: eine Sperrschicht aus Polyamid, zum "Einsperren" des Aromas
• zwischen Mitte und Innen: Haftvermittler
• Innen: eine lebensmittelechte Schicht mit guten Siegeleigenschaften, um die Folie mit dem Unterteil der Verpackung verschweißen zu können, meistens aus Polyethylen Bei der beschriebenen Blasfolienextrusion kommt der Kühlvorrichtung eine besondere Bedeutung zu, da die Kühlung des aus dem Düsenspalt austretenden thermoplastischen Folienschlauchs sowohl die Folieneigenschaften als auch den Wirkungsgrad des Extrusionsprozesses maßgeblich beeinflussen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Kühlvorrichtungen bestehen regelmäßig aus einem Außenkühlring und einem Innenkühlring. Diese strömen den aus dem Düsenspalt austretenden Folienschlauch von außen und von innen mit gekühlter Luft an, um der thermoplastischen Schmelze die Wärme zu entziehen. Zum Absaugen der von dem Innenkühlring eingeblasenen Luftmenge befindet sich im Inneren des Folienschlauchs ein Innenabluftrohr. Dabei wird über eine Regelschleife ein konstanter Innendruck des Folienschlauchs eingehalten, sodass damit auch die Blasenform mit Bezug auf die Abzugsgeschwindigkeit stabil gehalten werden kann.
Grundsätzlich ist eine möglichst hohe Kühlleistung seitens der Kühlvorrichtung gewünscht, da sich auf diesem Wege der Massendurchsatz und damit auch die Produktionsgeschwindigkeit der Anlage steigern lässt. Auf der anderen Seite hat der thermoplastische Folienschlauch jedoch nur eine begrenzte Festigkeit, sodass bei zu hohen Abzuggeschwindigkeiten die Gefahr eines Blasenabrisses droht.
Zur Erhöhung der Kühlleistung ist es aus der EP 2 498 970 B1 bekannt, den Außenkühlring der Kühlvorrichtung durch eine Stützlufteinheit zu erweitern. Die Stützlufteinheit der EP 2 498 970 B1 besteht aus drei Holzylindern mit unterschiedlichen Durchmessern. Der Hohlzylinder mit dem kleinsten Durchmesser ist auf dem Außenkühlring aufgesetzt. Der Hohlzylinder mit dem mittleren Durchmesser ist konzentrisch darüber angeordnet, und der Hohlzylinder mit dem größten Durchmesser bildet wiederum darüber den Abschluss der Stützlufteinheit. Durch die hierdurch geschaffenen Strömungsverhältnisse zwischen den drei übereinander angeordneten Holzylindern und der Folienblase kann eine Erhöhung der Kühlleistung an der Außenwandung der Folienblase erreicht werden. Zur Optimierung der Strömungsverhältnisse lassen sich außerdem die axialen Abstände der drei Holzylinder verstellen, wobei in der EP 2 498 970 B1 auch eine motorische Verstellmöglichkeit erwähnt ist.
Umfangreiche Versuche mit der aus der EP 2 498 970 B1 bekannten Stützlufteinheit haben nunmehr gezeigt, dass mit der Stützlufteinheit zwar eine Erhöhung der Kühlleistung möglich ist, dass aber gleichzeitig die Gefahr eine Blasenabrisses nicht reduziert werden kann. Zusätzlich wurde bei einer Erhöhung der Kühlleistung mit der Stützlufteinheit beobachtet, dass die Folienqualität aufgrund von Inhomogenitäten nachlässt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Kühlleistung einer bekannten Kühlvorrichtung bei gleichzeitiger Reduzierung von Blaseninstabilitäten zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass der Betriebsabstand zwischen der Stützlufteinheit und der Folienblase mit mindestens zwei angetriebenen Hubelementen verstellbar ist, wobei die Hubelemente über ein Koppelelement derart miteinander gekoppelt sind, dass die Hubelemente beim Verstellen des Betriebsabstands den gleichen Verstellweg bewirken.
Die erfindungsgemäße Lösung behebt die mechanischen Ungenauigkeiten, die bei einer Verstellung der drei Hohlzylinder gemäß der EP 2 498 970 B1 entstehen. Mit den aus der EP 2 498 970 B1 bekannten Verstellmöglichkeiten kann nämlich die Zentrierung und die horizontale Ausrichtung der drei Hohlzylinder mit Bezug auf die axiale Symmetrieachse des ringförmigen Düsenspalts nicht ausreichend sichergestellt werden. Hierdurch entstehen entlang des Umfangs der Folienblase unterschiedliche Abstände und Ausrichtungen zu den drei Hohlzylindern der Stützlufteinheit. Bereiche mit einem großen Strömungsspalt führen dann zu geringeren Strömungsgeschwindigkeiten und somit zu einer schlechteren Kühlleistung als Bereiche kleinerer Strömungsspalte. Die aus wird wiederum in Bereichen eines großen Strömungsspalts in Extrusionsrichtung länger gedehnt, was zu Dünnstellen in der Folie und an anderen Stellen zu Dickstellen führt. Inhomogenitäten und Instabilitäten der Folie sind damit die Folge.
Bei der Stützlufteinheit gemäß der Erfindung erfolgt die motorische Höhenverstellung jedoch derart präzise, dass die Hohlzylinder der Stützlufteinheit entlang des gesamten Verstellwegs zentriert und horizontal ausgerichtet bleiben. Damit ist es dem Bediener möglich, sowohl beim Rüsten der Maschine als auch im laufenden Betrieb die Stützlufteinheit präzise an die Blasengeometrie anzupassen. Damit ist die Justierung von kleinen bis sehr kleinen Luftspalten zwischen der Stützlufteinheit und der Blasengeometrie möglich. Kleinere Luftspalte erhöhen wiederum die Strömungsgeschwindigkeit, wobei der örtliche Luftdruck abnimmt. Durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit bei gleichzeitigem Absinken des örtlichen Luftdrucks können sowohl der Wärmeübergang als auch die Blasenstabilität erhöht werden. Zudem erlaubt der reduzierte örtliche Luftdruck eine frühere Aufweitung der Folienblase innerhalb der Stützlufteinheit, wodurch eine größere Folienoberfläche für die Wärmeabfuhr zur Verfügung steht.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine schematische 3D-Ansicht der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, und
Fig. 3 die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung gemäß Fig. 1 mit einer detaillierten Darstellung der mechanischen Komponenten.
Fig. 1 zeigt eine schematische 3D-Ansicht eines Folienblaskopfs 101 zum Extrudieren eines Folienschlauchs 102 mit auf den Folienblaskopf 101 aufgesetzter Kühlvorrichtung 103. Zwischen der Kühlvorrichtung 103 und dem Folienblaskopf 101 befindet sich ein Kühlringgehäuse 104, in dem in nicht näher dargestellter Weise ein Außenkühlring zum Beaufschlagen des Folienschlauchs 102 mit Außenkühlluft und ein Innenkühlring zum Beaufschlagen des Folienschlauchs 102 mit Innenkühlluft untergebracht sind.
Im Inneren des Folienschlauchs 102 befindet sich ein Innenabluftrohr 105 zum Absaugen der von dem Innenkühlring eingeblasenen Luftmenge. Dabei wird über eine Regelschleife ein konstanter Innendruck des Folienschlauchs eingehalten, sodass damit auch die Blasenform mit Bezug auf die Abzugsgeschwindigkeit stabil gehalten werden kann.
Auf dem Kühlringgehäuse 104 ist eine Stützlufteinheit aufgesetzt, die aus drei konzentrisch angeordneten Hohlzylindern 106, 107 und 108 besteht, wobei die drei Hohlzylinder unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der Hohlzylinder mit dem kleinsten Durchmesser 106 ist auf Kühlringgehäuse 104 aufgesetzt. Der Hohlzylinder mit dem mittleren Durchmesser 107 ist konzentrisch darüber angeordnet, und der Hohlzylinder mit dem größten Durchmesser 108 bildet wiederum darüber den Abschluss der Stützlufteinheit. Durch die hierdurch geschaffenen Strömungsverhältnisse zwischen den drei übereinander angeordneten Hohlzylindern 106, 107 und 108 und der Folienblase 102 kann eine Erhöhung der Kühlleistung an der Außenwandung der Folienblase 102 erreicht werden. Zur Optimierung der Strömungsverhältnisse lassen sich außerdem die axialen Abstände der drei Holzylinder motorisch verstellen. Eine detaillierte Darstellung der mechanischen Komponenten zur motorischen Verstellung der axialen Abstände zeigt Fig. 3. Zuvor werden gemäß Fig. 2 die Strömungsverhältnisse an der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung erläutert.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Entsprechende Komponenten aus Fig. 1 sind mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, sodass insoweit auf die Beschreibung von Fig. 1 verwiesen werden kann. Die Ansicht gemäß Fig. 2 ist zur besseren Veranschaulichung mit Bezug auf die vertikale Achse des Innenabluftrohrs 105 zweigeteilt. Die linke Seite stellt die Kühlvorrichtung im Betrieb der Blasfolienanlage dar, während die rechte Seite die Kühlvorrichtung im Ruhezustand zeigt.
Im Betrieb der Blasfolienanlage tritt der Folienschlauch 102 aus einem nicht weiter gezeigten ringförmigen Düsenspalt des Folienblaskopfes aus, wird in der gezeigten Weise auf eine Folienblase 102 aufgeblasen und in der Transportrichtung y von einem Abzug abgezogen.
Das Kühlringgehäuse 104 transportiert Kühlluft zu einem Außenkühlring 201 und einem Innenkühlring 202. Der Außenkühlring leitet die Außenkühlluft über eine Staustufe 203 an die Außenhaut der Folienblase 102 weiter. Die Staustufe 203 bewirkt außerdem eine Aufteilung der Außenkühlluft, sodass die Außenkühlluft in zwei entgegengesetzten Strömungsrichtungen auf die Außenhaut der Folienblase 102 trifft. Damit entsteht punktuell ein Unterdrück, der die Folienblase 102 zwischen Außenkühlring 201 und Innenkühlring 202 fixiert.
Der Außenkühlring 201 ist mit einem Linearantrieb 204 in der Höhe verstellbar, sodass der Austrittspunkt der Folienblase 102 oberhalb des Außenkühlrings 201 an die Eigenschaften der jeweiligen Folie angepasst werden kann.
Auf dem Außenkühlring 201 ist die gemäß Fig. 1 erläuterte Stützlufteinheit mit den drei übereinander angeordneten Hohlzylindern 106, 107 und 108 aufgesetzt. Die drei Hohlzylinder sind in vertikaler Richtung jeweils motorisch verstellbar. Im Betrieb der Blasfolienanlage werden die drei Hohlzylinder an die Folienblase herangefahren (linke Seite der Fig. 2). Im Ruhezustand der Blasfolienanlage wird der Außenkühlring 201 über den Linearantrieb 204 abgesenkt. Außerdem werden die drei Hohlzylinder 106, 107 und 108 in der gezeigten Weise zusammengeschoben (rechte Seite der Fig. 2).
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung gemäß Fig. 1 mit einer detaillierten Darstellung der mechanischen Komponenten zur Verstellung der 3 Hohlzylinder 106, 107 und 108. Entsprechende Komponenten aus Fig. 1 sind mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, sodass insoweit auf die Beschreibung von Fig. 1 verwiesen werden kann.
Grundsätzlich sind die drei Hohlzylinder 106, 107 und 108 zur vertikalen Verstellung jeweils mit den gleichen mechanischen Komponenten ausgestattet. Der Einfachheit halber erfolgt die Beschreibung daher nur mit Bezug auf den obersten Hohlzylinder 108. Eine entsprechende Funktionsweise ergibt sich daraus auch für die anderen beiden Hohlzylinder 106 und 107.
Der Hohlzylinder 108 stützt sich über drei gleichmäßig im Umfang verteilte Teleskopführungen auf dem darunter liegenden Hohlzylinder 107 ab, wobei zwei dieser Teleskopführungen sichtbar sind und mit den Bezugszeichen 301 und 302 gekennzeichnet sind. Jede dieser Teleskopführungen umfasst eine integrierte Spindel, die über ein Spindelzahnrad antreibbar ist, wobei zwei dieser Spindelzahnräder sichtbar sind und mit den Bezugszeichen 303 und 304 gekennzeichnet sind. Ein Antrieb des Spindelzahnrads und damit auch der Spindel bewirkt dabei ein Zusammenfahren bzw. Auseinanderfahren der betreffenden Teleskopführung.
Am oberen Rand des Hohlzylinders 108 ist eine umlaufende Kette 305 gelagert, in die jedes der drei Spindelzahlräder eingreift, sodass eine Bewegung der Kette 305 einen Antrieb des jeweiligen Spindelzahnrads bewirkt. Dies treibt in der gleichen Weise auch die jeweiligen Spindeln an, sodass damit der Hohlzyinder 108 in vertikaler Richtung präzise verstellbar ist.
Der Antrieb der umlaufenden Kette 305 erfolgt wiederum über ein Antriebszahnrad 306, das über eine Getriebeeinheit 307 und eine biegsame Welle 308 von einem Schrittmotor 309 angetrieben wird. Der Schrittmotor 309 ist wiederum mit einer Steuereinheit zum automatischen Betreiben der Blasfolienanlage verbunden. Die Hohlzylinder 106, 107, 108 sind dabei relativ zum Kühlringgebläse 104 bewegbar, während die zugehörigen Schrittmotoren 109 fest mit dem Kühlringgebläse 104 verbunden sind. Die biegsamen Wellen ermöglichen es, dass die Hohlzylinder 106, 107, 108 relativ zu den Schrittmotoren 109 verschiebbar sind.
Die umlaufende Kette 305 bildet somit mit Bezug auf die Teleskopführungen 301 und 302 ein Koppelelement, sodass die Teleskopführungen 301 und 302 jeweils den gleichen Verstellweg bewirken. Aufgrund des Betriebsabstands zwischen dem Hohlzylinder 108 und der Folienblase 102 und des hierdurch gebildeten Luftspalts entsteht eine definierte Luftströmung zur Kühlung und gleichzeitigen Stabilisierung der Folienblase. Durch die gekoppelten Teleskopführungen 301 und 302 ist hierbei sichergestellt, dass die Holzylinder 106, 107 und 108 entlang des gesamten Verstellwegs zentriert und horizontal ausgerichtet bleiben. Damit ist es dem Bediener möglich, sowohl beim Rüsten der Maschine als auch im laufenden Betrieb die Stützlufteinheit präzise an die Blasengeometrie anzupassen. Damit ist die Justierung von kleinen bis sehr kleinen Luftspalten zwischen der Stützlufteinheit und der Blasengeometrie möglich. Kleinere Luftspalte erhöhen wiederum die Strömungsgeschwindigkeit, wobei der örtliche Luftdruck abnimmt. Durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit bei gleichzeitigem Absinken des örtlichen Luftdrucks können sowohl der Wärmeübergang als auch die Blasenstabilität erhöht werden. Zudem erlaubt der reduzierte örtliche Luftdruck eine frühere Aufweitung der Folienblase innerhalb der Stützlufteinheit, wodurch eine größere Folienoberfläche für die Wärmeabfuhr zur Verfügung steht.
Gleichzeitig ist über die Steuereinheit ein automatisches Einstellen der Betriebsabstände zwischen der Stützlufteinheit 103 und der Folienblase 102 möglich. Beim Rüsten der Blasfolienanlage ist es beispielsweise möglich, die Betriebsabstände automatisch in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des thermoplastischen Kunststoffes einzustellen. Während des Betriebs der Blasfolienanlage ist es zudem möglich, die Betriebsabstände automatisch in Abhängigkeit von der Position der Frostlinie des Folienschlauchs einzustellen.
Sämtliche der genannten Maßnahmen erhöhen die Kühlleistung der Kühlvorrichtung bei gleichzeitiger Reduzierung von Blaseninstabilitäten. Auf diese Weise lässt sich somit die Produktionsgeschwindigkeit und gleichzeitig auch die Zuverlässigkeit der Blasfolienanlage steigern.

Claims

Patentansprüche Kühlvorrichtung für einen Folienschlauch aus thermoplastischem Kunststoff, mit einem den Folienschlauch umfassenden Außenkühlring, wobei mit dem Außenkühlring die Außenseite des Folienschlauchs mit Außenkühlluft beaufschlagbar ist, und wobei der Folienschlauch im Anschluss an den Außenkühlring zu einer Folienblase ausformbar ist, mit einer Stützlufteinheit zum Stabilisieren der im Anschluss an den Außenkühlring ausgeformten Folienblase, wobei die Stützlufteinheit mindestens einen die Folienblase umfassenden Rundkörper zum Führen der Außenkühlluft zwischen dem Rundkörper und der Folienblase aufweist, wobei ein Betriebsabstand zwischen dem Rundkörper und dem Außenkühlring in axialer Richtung der Folienblase einstellbar ist, wobei der Betriebsabstand mit mindestens zwei angetriebenen Hubelementen verstellbar ist, und wobei die Hubelemente über ein Koppelelement derart miteinander gekoppelt sind, dass die Hubelemente beim Verstellen des Betriebsabstands den gleichen Verstellweg bewirken. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei ein Innenkühlring vorgesehen ist, mit dem die Innenseite des Folienschlauchs mit Innenkühlluft beaufschlagbar ist. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 2, wobei der Rundkörper aus einem konzentrisch angeordneten Hohlzylinder besteht, wobei am Umfang des Hohlzylinders drei angetriebene Hubelemente vorgesehen sind, wobei das Koppelelement aus einer die Hubelemente gemeinsam antreibenden Antriebskette besteht und wobei die Antriebskette von einem Schrittmotor antreibbar ist. Blasfolienanlage zum Herstellen von Kunststoff-Folien oder Kunststoff- Folienbahnen, mit mindestens einem Extruder, mit einem Folienblaskopf zum Extrudieren eines Folienschlauchs aus thermoplastischem Kunststoff aus einer ringförmigen Austrittsdüse, mit einer der Austrittsdüse nachgeschalteten Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3 zum kontrollieren Überführen des thermoplastischen Kunststoffs in einen thermoelastischen Zustand entlang einer Frostlinie, mit einem Abzug und mindestens einem Wickler, und mit einer Steuereinheit zum automatischen Betreiben der Blasfolienanlage. Blasfolienanlage nach Anspruch 4, wobei der Betriebsabstand der in der Kühlvorrichtung integrierten Stützlufteinheit seitens der Steuereinheit automatisch einstellbar ist. Blasfolienanlage nach einem der Ansprüche 4 - 5, wobei der Betriebsabstand der in der Kühlvorrichtung integrierten Stützlufteinheit seitens der Steuereinheit beim Rüsten der Blasfolienanlage in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des thermoplastischen Kunststoffes einstellbar ist. Blasfolienanlage nach einem der Ansprüche 4 - 6, wobei der Betriebsabstand der in der Kühlvorrichtung integrierten Stützlufteinheit seitens der Steuereinheit während des Betriebs der Blasfolienanlage in Abhängigkeit von der Position der Frostlinie des Folienschlauchs einstellbar ist.
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