JP4363849B2 - 管状フィルムを製造するフィルムダイ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に記載された公知事項部分に係る熱可塑性合成物で作られた管状フィルムの製造のためのフィルムダイに関する。

この種のフィルムダイは、種々の形態で知られており、軸方向にフィルムダイに供給され、フィルムダイを通って排出される内部冷却空気は、押出しフィルム管の冷却及び管状フィルムバブルの状態へのフィルム管のインフレーションに役立ち、このインフレーションにより、溶融可能な合成管が引き伸ばされる。しかしながら、押出し工程中、フィルムバブルに空気が供給されず、しかも（或いは）排出されず、その代わり、所定の静的空気体積がフィルムバブル内にあるフィルムダイが存在している。

一般的に言って、外部冷却リングは、押し出しフィルム管に差し向けられたリング状ノズルギャップを有し、このギャップを通して、低温空気が吹き込まれて押出しフィルム管が迅速に冷却されるようになっている。その目的は、いわゆるフロスト入りパイプ（frost pipe）が生じるのをできるだけ少なくすることにある。
周囲を横切って管状フィルムバブルの状態に吹き込み成形されるフィルム管の厚さを制御するため、厚さプロフィールに影響を及ぼすことを目的として、管状の押出し合成溶融材料をセクション毎に可変的に加熱すると共に（或いは）冷却することが知られている。この目的のため、合成管を管状バブルの状態に膨らませている間、温度の高い領域は大きな程度引き伸ばし成形され、温度の低い領域は小さな程度引き伸ばし成形されるという効果を利用している。この目的のため、冷却空気の物理的パラメータをセクタ毎に変える。これらパラメータとしては、冷却空気の温度及び流量が挙げられる。

ドイツ国特許第４，２０７，４３９号明細書からは、外部冷却リングがセクタに分割され、セクタ内では、押し出しフィルム管に吹き付けられる空気を加熱すると共に（或いは）冷却できることが知られている。このフィルムダイは、コンパクトな構成のものである。というのは、押し出しフィルム管に吹き付けられる空気の可変加熱又は冷却のための要素が外部冷却リング内に直接組み込まれているからである。周囲を横切って分布して設けられた加熱カートリッジは、加熱のためにその上に配置されるのがよく、周囲を横切って設けられたペルチエ素子は、冷却のためにその上に配置されるのがよい。セクタ毎の冷却空気の物理的パラメータの変化も又、内部冷却リング上で又はこれを介して追加的に又は別法として生じる場合がある。

他方、ドイツ国特許出願公開第４，２３６，４４３号明細書からフィルムダイが知られており、このフィルムダイでは、周囲を横切って分布して設けられた加熱カートリッジがフィルムダイそれ自体に組み込まれ、これら加熱カートリッジは各々、フィルム管の厚さを制御するために作動できる。セクション毎のダイの温度を変換できることはこの構造から結果的として得られる。しかしながら、このシステムは、外部冷却リングを備えたシステムとは対照的に制御が不活発であるという利点を有している。

ドイツ国特許出願公開第４，２０７，４３９号明細書から知られているフィルムダイはフィルムダイから漏れ出てフィルム管に吹き付けられる冷却空気の迅速且つ正確な制御をたとえ可能にしても、外部冷却リングから流れる可変温度の空気と周囲空気との相互作用が外部冷却リングのノズル排出部の領域内で生じるので吹き込み成形フィルムからの肉厚の制御に関する不正確さが依然と存在している。周囲条件の変化に応じ、場合によって、不安定な乱流が生じ、これは、フィルム管の領域における冷却効果に予測できない仕方で影響を及ぼす。

したがって、本発明の課題は、吹き込み成形フィルム管の肉厚の制御を高信頼度で行なうことができるように請求項１の公知事項記載部分に係るフィルムダイを具体化することにある。

本発明によれば、この課題は、請求項１の公知事項記載部分と特徴部分の組合せによって得られるフィルムダイに基づいて解決される。
大抵の場合、熱可塑性合成物で作られた管状フィルムの製造のためのフィルムダイは、リング状排出ノズルで終端する少なくとも１つの合成溶融材料供給チャネルを有し、更に、内部冷却空気の供給及び排出のためのパイプ及び押し出し合成管を構成し、セクタの状態に分割される外部リングを更に有し、セクタ内では、押し出しフィルム管に吹き付けられる空気を可変的に加熱すると共に（或いは）冷却することができる。しかしながら、内部冷却空気の供給及び排出のためのパイプを全く設けず、したがって、フィルムバブルが空気供給を受けないでいわゆる静的条件のままであるようにすることも可能である。

本発明によれば、フィルムダイの温度は、セクション毎に可変である。通常、この変換可能性は、フィルムダイの内側に設けられた加熱カートリッジによって得られ、これら加熱カートリッジは更に、フィルムダイの周囲を横切って分布して配置される。
これら加熱カートリッジにより、フィルムダイの温度をセクション毎に変化させることができ、それにより、各セクションは、ダイの周囲の方向において角度範囲で構成されている。

しかしながら、セクション毎のダイ温度の変換性は、ダイを通って空気パイプを導くことによっても達成できる。この空気パイプは、空気排出及び供給パイプがダイの周囲のところで終端し、フィルムダイそれ自体がこれら空気流による影響を受けないように構成されたものであるのがよい。かかるパイプを用いる場合、ダイ温度の変化は、これらパイプを通って流れる空気の物理的パラメータを変化させることに起因して生じる。これらパラメータとしては特に、空気の温度及び単位時間当たりの空気流量が挙げられる。一般的に、空気パイプは、セクション毎にダイの温度を変化させることができるようにするためには、セクション毎に設けられる。当然のことながら、ダイ温度に影響を及ぼす他の可能性も又考えられる。しかしながら、本発明の目的上、この変化がセクション毎に生じることが重要である。
さらに、フィルム管又はノズルリングのそれぞれの外部に半径方向に設けられた管の領域に影響を及ぼす温度の上記尺度の影響を制限することは必要ではない。セクション毎に行なわれるダイ温度の変化も又、ノズルリング内でセクタ内で又はノズルリングの内側及び外側のセクタによって行なうことができる。

追加例として又は変形例として、追加のボアをフィルムダイの周囲を横切って配置するのがよく、これらボアは、外部冷却リングに本質的に垂直に整列し、可変温度の空気をこれらボアから吹き出させることができる。外部冷却リングの加熱カートリッジ又は（及び）冷却要素のための第１の制御ユニットを設けるのがよく、加熱カートリッジ又はフィルムダイの追加のボアから流れる空気の流量及び温度の制御のための第２の制御ユニットを設けるのがよい。

本発明の有利な実施形態によれば、加熱カートリッジ及び（又は）冷却要素は、外部冷却リング内に周囲を横切って配置される。
制御ユニットをフィルムバブルの肉厚の厚さ測定装置の信号に応じて作動させることができる。
好ましくは、当初、外部冷却リングの加熱カートリッジ及び（又は）冷却要素を、次に、これとインライン関係にある不活発な加熱カートリッジをフィルムダイ内で作動させるように従属的な制御が行なわれる。
驚くべきことに、フィルムダイそれ自体に導入されるより不活発な加熱カートリッジにより外部冷却リングを横切るフィルムバブルの冷却のオーバーラップにより、フィルムバブルの肉厚のより正確な制御が可能になることが判明した。
本発明の追加の特徴及び利点は、図面に示す例示の実施形態に詳細に示されている。

合成溶融材料１２は、アダプタ継手１４を介して概略的に配置された押出し機からフィルムダイ１０に送られる。次に、合成溶融材料は、その分布のためのリングマニホルドに差し向けられ、このリングマニホルドは、リング状排出ノズルで終端している。部分断面フィルム管３は、２つのダイリングで構成されたリング状ノズルギャップから排出される。冷却リング１が外部ダイリング上に設けられており、この冷却リングは、冷却空気をダイリングの真上の押出し管状フィルム３に当てる。

送られている冷却空気は、内部及び外部冷却のための図示していないブロワにより相互に送られ、外部冷却リング１への連結パイプ１８に送られ又はパイプ２０を介して内部冷却リング２２に送られ、その排出ギャップ２４は好ましくは、底部に向かって傾斜しており、又はパイプ２０は、外部に向かって半径方向に吹き出しを行なうよう単に配置されていて、鮮明に束になった空気ジェットが外部空気ジェットの高さとほぼ同一の高さでフィルム管の内側部に当たるようになっている。図面に記載されているようなフィルムダイの全体構成は、ドイツ国特許出願公開第１，９６０，９６２号明細書又はドイツ国特許出願公開第４，２０７，４３９号明細書から知られており、追加の説明を簡単にする目的でこれら特許文献を参照されたい。

周囲を横切って一様に分布して設けられた加熱ロッドが、本発明によればフィルムダイの外部冷却リング１内に配置され、これら加熱ロッドは、外部から内部へ半径方向に突出している。図で理解できるように、加熱ロッド４は、外部冷却リング１のリング状外壁内に配置されている。加熱ロッド４は、加熱カートリッジを備え、これら加熱カートリッジは、互いに別個独立に作動可能である。

互いに別個独立に作動可能であって、周囲を横切って一様に分布して配置された加熱カートリッジ５が、外部冷却リング１の次にフィルムダイ１０内に配置されており、加熱ロッド４は、リング状排出ノズルの領域内に位置している。
フィルム管バブルの上方領域、即ち、フロストパイプの後の領域内に、フィルム管の厚さの測定のための厚さ測定ユニット９が配置されている。これに態様した測定の読みは、外部冷却リング内の加熱ロッド４のデータ処理及び制御ユニット８に送られる。次に、読みは、このデータ処理及び制御ユニット８からフィルムダイ内の加熱カートリッジ５についての処理及び制御ユニット７に伝送される。

図示の実施形態は、フィルムダイ内に設けられた空気パイプ６を更に備え、これら空気パイプは、図示のように外部冷却リングに本質的に垂直に整列している。周囲を横切って分布して設けられた空気パイプ６も又、フィルムダイ１０内へ組み込まれている。図示のように冷却空気流に当たり外部冷却リング１のノズルギャップから排出される可変的に加熱され又は冷却される空気を次に、制御された仕方で空気パイプ６を通って送ることができる。この場合、例えば、空気パイプ６を通って送られる空気の流量を変化させることもできる。

図２は、本発明の例示の実施形態において、外部冷却リング１の加熱カートリッジ５の位置及びダイの位置を示す図である。セクション３０が、ダイに割り当てられており、かかるセクション３０内では、加熱カートリッジ５の温度の変化が溶融材料の温度及びかくして粘度に著しく影響を及ぼす。これらセクション３０のうちの１つが、ハッチングで示されており、このセクションは、左下から右上へ側方に４５°の角度をなして延びている。セクション３０と類似したセクタ３１が示されており、かかるセクタ内では、押し出しフィルム管３が主として割り当てられた加熱ロッド４の加熱効果の影響を受ける。これらセクタ３１のうちの１つがハッチングで強調して示されており、このセクタ３１は、左上から右下へ４５°の角度をなして延びている。本発明のダイでは、結果的に得られるセクタ３２がセクタ３１から及びダイのセクション３０から作られている。図示の例示の実施形態では、ダイは、結果的に得られるセクション３０が、セクション３０及びセクション３１の各々よりも小さな角度だけ円周方向にオーバーラップするように、外部冷却リング１に対して配置されている。

結果的に得られたセクタ３２が、図２において、上述のハッチングの両方をオーバーラップさせた状態で示されている。
制御ユニット７，８によってセクタ３２を制御することによって、肉厚を高精度に制御した押し出しフィルム管（３）を製造することができる。

本発明のフィルムダイの例示の実施形態の断面図である。 外部冷却リングのセクタの位置及びダイの周囲上に設けられた加熱カートリッジの位置を示す図である。

符号の説明

１ 冷却リング
３ フィルム管
４ 加熱ロッド
５ 加熱カートリッジ
６ 空気パイプ
８ 制御ユニット
９ 厚さ測定装置
１０ フィルムダイ
１２ 合成溶融材料
１４ アダプタ継手
１６ リングマニホルドチャネル
１８ 連結パイプ
２０ パイプ
２２ 内部冷却リング
３０ ダイのセクション
３１ 冷却リングのセクタ
３２ 結果的に得られたセクタ

Claims (5)

1. 熱可塑性合成物で作られた押し出しフィルム管（３）の製造のためのフィルムダイ（１０）であって、
   リング状排出ノズルで終端し合成溶融材料を供給するためのリングマニホルドチャンネル（１６）と、
   内部冷却空気を供給して排出する内部冷却冷却リング（２２）と、
   前記押し出しフィルム管（３）を囲み、セクタ（３１）に分割され、加熱ロッド（４）を有し、前記押し出しフィルム管（３）を冷却及び加熱を選択的に行うために空気を吹き付ける外部冷却リング（１）とを備え、
   前記フィルムダイ（１０）は、温度が個々に可変であるセクション（３０）に分割されるとと共に、前記外部冷却リング（１）の周囲を横切って配置された加熱カートリッジ（５）、及び前記外部冷却リング（１）の周囲を横切って配置されかつ前記外部冷却リング（１）と本質的に垂直に整列した空気パイプ（６）を備え、前記外部冷却リング（１）から供給される空気の物理的パラメータである温度及び単位時間当たり流量が可変であり、
   フィルムダイ（１０）は、さらに、フィルムの厚さを左右する前記加熱ロッド（４）、前記空気パイプ（６）及び前記加熱カートリッジ（５）を制御し又は作動させる少なくとも１つの制御ユニット（７，８）を設け
   温度を個別的に変化させることができるフィルムダイ（１０）のセクション（３０）,及び前記内部冷却リング（２２）及び前記外部冷却リング（１）から押し出しフィルム管（３）に吹き付けられる空気の前記物理的パラメータを変化させることができるセクタ（３１）は、セクション（３０）及びセクタ（３１）が結果的に影響を及ぼす範囲（３２）を生じさせることができるよう互いに対して押し出しフィルム管の円周方向に配置されていて、前記影響を及ぼす複数の範囲（３２）は、押し出しフィルム管（３）の円周方向に部分的に互いにオーバーラップしていることを特徴とするフィルムダイ。
2. 加熱カートリッジ（５）及び冷却要素が、周囲を横切って外部冷却リング（1）内に配置されていることを特徴とする請求項１記載のフィルムダイ。
3. 少なくとも１つの前記制御ユニット（７，８）を、押し出しフィルム管（３）の肉厚に関する厚さ測定装置の信号に応じて作動させることができることを特徴とする請求項１又は２記載のフィルムダイ。
4. 少なくとも、前記内部冷却リング（２２）及び前記外部冷却リング（１）から押し出しフィルム管（３）に吹き付けられる空気温度が、セクタ毎に変化させることができる物理的パラメータであることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一に記載のフィルムダイ。
5. 少なくとも、内部冷却リング（２２）及び外部冷却リング（１）から押し出しフィルム管（３）に単位時間当たり流量が、セクタ毎に変化させることができる物理的パラメータであるを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一に記載のフィルムダイ。

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