WO2003066315A1 - Blaskopf zum extrudieren von folien mit spannelementen, die leitungen für kühluft enthalten - Google Patents

Blaskopf zum extrudieren von folien mit spannelementen, die leitungen für kühluft enthalten

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Klemens Sensen
Ulrich Meyer
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    • B29C48/3363—Multiple annular extrusion nozzles in coaxial arrangement, e.g. for making multi-layered tubular articles the components merging one by one down streams in the die using a layered die, e.g. stacked discs

Definitions

  • Blow head for extruding foils with tensioning elements that contain lines for cooling air.
  • the invention relates to a tubular film blowing head (1) for extruding single or multilayer film, which has at least the following features: • a largely annular die gap (11),
  • Fastening means which fix at least two components (5, 7, 8, 9) to one another, which jointly delimit areas (14) which conduct molten plastic within the tubular film blow head,
  • the extruded tubular films are used, among other things, in the packaging industry.
  • Tubular film blow heads of the type mentioned are shown, for example, in EP 0 626 247 A1, US Pat. No. 5,069,612 and in DE 100 01 363 A1.
  • plastic melt which is supplied in lines, within the blow head in such a way that it reaches an annular nozzle gap relatively evenly.
  • the plastic melt is formed into a film tube.
  • at least part of the distribution process of the plastic melt is usually made of plastic melt leading areas, which are delimited by at least two components.
  • the aforementioned publications show that the geometrical configuration of these areas can be carried out in a wide variety of forms.
  • the object of the present invention is therefore to propose a blow head in which the volume of the blow head is used more efficiently.
  • the cooling air is conducted through lines that are central to the blow head.
  • Such an arrangement of the air lines prevents the melt from being fed through melt lines, which are often routed centrally in blow heads or at least branch out from a central position, as shown in FIGS. 1 to 5. This problem can be remedied with the acentric arrangement, in particular several fastening means.
  • the fastening means advantageously have the shape of a circular cylinder.
  • the fastening means in particular screws, systems made of threaded rods and nuts and systems made of screws and nuts can act.
  • fastening elements according to the invention are generally flowed through by coolants and are therefore often heated less than the housing of the blow head. You can take advantage of this fact by only loosely locking the fastening elements during assembly. If the blow head is at a higher temperature during operation than the fastening elements, it will expand (with the same or similar expansion coefficient) more than this, so that the fastening elements are stretched out more and, if necessary, develop their full fixing effect. Further advantageous embodiments and exemplary embodiments of the invention result from the further claims, the objective description and the drawings.
  • FIG. 1 shows a section through a blow head along the line B-B from FIG
  • FIG. 2 shows a section along the line A-A from FIG. 1
  • Figure 1 shows a section through an embodiment of a tubular film die 1 according to the invention, the supporting part of which is the housing 2, which in turn consists of the outer nozzle ring 3, the housing ring 4, the housing base plate 5 and the connection plate 6.
  • the two mandrels 7 and 8 and the nozzle inner ring 9 are located in the circular cylindrical housing interior.
  • the components of the housing 2 and the aforementioned parts 4 to 6 delimit an annular gap 10, through which the plastic melt reaches the nozzle gap 11 and the film tube 12 forms.
  • the plastic melt passes through the supply lines 13 into the aforementioned gap 10.
  • the supply lines are designed as helical grooves in the mandrels 7 and 8 and the housing base plate 5.
  • the helical grooves are each limited by the component 7, 8, 9, which is located above the component 5, 7, 8, in which the grooves are made. Due to the high pressure that prevails in the supply lines during operation, large buoyancy forces act on the mandrels 7, 8 and the inner ring 9 of the nozzle, which must be absorbed by the fastening means 15 a and b.
  • the ends of the fastening means are provided with external threads, on each of which a nut 16 is applied.
  • the fastening means 15 b contain air supply lines 24 b through which air is led to the cooling lips 17 of the internal air cooling at the inner edge of the film tube 12.
  • the discharge of heated air takes place through the standpipe 18 and the fastening elements 15 a, which contain air discharge lines 24 a.
  • the advantageous distribution of the plastic melt through branching points 19 which are arranged in the center of the blow head, as can also be seen in FIG.
  • the melt is fed to the branching points 19 via the central feed lines 20.
  • Figures 3 to 5 show different ways of locking the fasteners 15.
  • the lower part of the bore for the fastening elements in the connecting plate 6 is provided with an internal thread 21, into which the external thread 22 of the fastening elements 15 engages.
  • the upper ends of the fastening elements 15 are again provided with external threads 22 and nuts 16. It is often advantageous to provide the upper part of the bore for the fastening elements with a thread, and to screw the fastening element into the thread mentioned. However, the graphic representation of this embodiment has been omitted.
  • FIG. 5 once again illustrates the fastening of the fastening elements with nuts 16.
  • a fastening element 15 each contains a line 24.
  • fastening elements have an outlet 24 a and a feed line 24 b contain.
  • Other fastening elements can also do without such lines 24.

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Abstract

Schlauchfolienblaskopf (1) zum Extrudieren ein- oder mehrschichtiger Folien, welcher zumindest folgende Merkmale aufweist: einen weitgehend ringformigen Düsenspalt (11); Befestigungsmittel, die zumindest zwei Bauteile (5, 7, 8, 9) gegeneinander fixieren, welche gemeinsam innerhalb des Schlauchfolienblaskopfes kunststoffschmelzeführende Bereiche (14) begrenzen; kühlmittelführende Elemente; wobei zumindest ein Teil der Befestigungsmittel (15) als kühlmittelführende Elemente (24) ausgestaltet ist.

Description

Blaskopf zum Extrudieren von Folien mit Spannelementen, die Leitungen für Kühlluft enthalten.
Die Erfindung betrifft einen Schlauchfolienblaskopf (1 ) zum Extrudieren ein- oder mehrschichtiger Folie, welcher zumindest folgende Merkmale aufweist: • einen weitgehend ringförmigen Düsenspalt (11),
• Befestigungsmittel, die zumindest zwei Bauteile (5, 7, 8, 9) gegeneinander fixieren, welche gemeinsam innerhalb des Schlauchfolienblaskopfes kunststoffschmelzeführende Bereiche (14) begrenzen,
• kühlmittelführende Elemente
Die extrudierten Schlauchfolien finden unter anderem in der Verpackungsmittelindustrie Verwendung.
Schlauchfolienblasköpfe der genannten Art werden zum Beispiel in der EP 0 626 247 A1 , der US 5,069,612 und in der DE 100 01 363 A1 gezeigt. Bei allen Schlauchfolienblasköpfen dieser Art besteht die Notwendigkeit, Kunststoffschmelze, welche in Leitungen zugeführt wird, innerhalb des Blaskopfes so zu verteilen, dass sie relativ gleichmäßig einen ringförmigen Düsenspalt erreicht. Auf diese Weise wird die Kunstoffschmelze zu einem Folienschlauch geformt. Unter anderem aus fertigungstechnischen Gründen (des Blaskopfes) wird in der Regel zumindest ein Teil des Verteilungsprozesses der Kunstoffschmelze von kunstoffschmelzeführenden Bereichen vorgenommen, welche von zumindest zwei Bauteilen begrenzt werden. Die vorgenannten Druckschriften zeigen, dass die geometrische Ausgestaltung dieser Bereiche in den- unterschiedlichsten Formen vorgenommen werden kann. Aufgrund des erheblichen Druckes, unter dem die Schmelze steht, wirken Kräfte, oft Auftriebskräfte genannt, auf diese Bauteile. Unter anderem diese Kräfte müssen von robusten Befestigungselementen aufgefangen werden, welche oft einen nicht unerheblichen Volumenbedarf haben. Nach der Extrusion wird der Folienschlauch in der Regel- einer Abquetsch- und später einer Reversiervorrichtung zugeführt. Diese Sachverhalte wie die Rolle von Blaskopf, Abquetschwalze und Reversierung sind bekannt und unter anderem der EP 0 873 846 A2 dargestellt.
Der Folienschlauch ist aufgrund dieser Situation nach oben und nach den Seiten abgeschlossen. Daher muss beispielsweise die Zu- und Abführung von Kühlmitteln wie beispielsweise Kühlluft zur Innenkühlung des Schlauches durch den Blaskopf erfolgen. Da auch die Leitungen zur Zuführung von Kunststoffschmelze, Befestigungselemente sowie elektrische Leitungen für Sensor- und Heizelemente und Ähnliches durch den Blaskopf geführt werden müssen, gestaltet sich der Aufbau eines Blaskopfes außerordentlich kompliziert. Insbesondere die US 5,538,411 zeigt die Kompliziertheit des Blaskopfaufbaus. In dieser Schrift werden unter anderem sowohl Befestigungselemente als auch Kühlmittelleitungen gezeigt. Oft wird die Anordnung der erwähnten Leitungen zu Lasten der Bauhöhe des Blaskopfes vorgenommen. Die Bauhöhe soll jedoch eigentlich gering gehalten werden, um die Kunststoffschmelze zu schonen.
Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Blaskopf vorzuschlagen, in welchem das Volumen des Blaskopfes effizienter genutzt wird.
Die Aufgäbe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Die vorteilhaften Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sind vielfältig.
Es empfiehlt sich, entweder die Befestigungsmittel, die Bohrungen oder beide Elemente mit thermisch isolierenden Materialien zu überziehen, da die Kühlmittel möglichst kühl durch den erheblich erwärmten Blaskopf gelangen sollen. In der Regel wird zumindest Luft als Kühlmittel verwendet. Als Isolationsmaterial kommt unter anderem Teflon und gegebenenfalls Keramikmaterialien in Betracht. Da Gase wie Luft oder gar Vakuum sehr gute Isolationseigenschaften besitzen, können auch geeignete Hohlräume vorgesehen werden.
In vielen Blasköpfen nach dem Stand der Technik wird die Kühlluft durch Leitungen geführt, die in dem Blaskopf zentral liegen. Eine solche Anordnung der Luftleitungen verhindert jedoch die Zuführung der Schmelze durch Schmelzeleitungen, welche in Blasköpfen oft zentral geführt sind oder sich zumindest von einer zentralen Position verzweigen, wie in den Figuren 1 bis 5 gezeigt. Diesem Problem ist mit der azentrischen Anordnung insbesondere mehrerer Befestigungsmittel abzuhelfen.
Vorteilhafterweise haben die Befestigungsmittel die Form eines Kreiszylinders. Bei der Fixierung der verschiedenen Bauteile können die Befestigungsmittel wie insbesondere Schrauben, Systeme aus Gewindestangen und Muttern und Systeme aus Schrauben und Muttern wirken.
Wie schon mehrfach erwähnt werden erfindungsgemäße Befestigungselemente in der Regel von Kühlmitteln durchströmt und werden daher oft weniger erhitzt als das Gehäuse des Blaskopfes. Diesen Umstand kann man sich zunutze machen, indem man die Befestigungselemente bei der Montage nur locker arretiert. Wenn der Blaskopf im Betrieb eine höhere Temperatur einnimmt als die Befestigungselemente wird er sich (bei gleichem oder ähnlichem Ausdehnungskoeffizienten) auch stärker als diese ausdehnen, so dass die Befestigungselemente stärker ausgereckt werden und gegebenenfalls ihre volle Fixierungswirkung entfalten. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der gegenständlichen Beschreibung und den Zeichnungen.
Die einzelnen Figuren zeigen:
Fig 1 einen Schnitt durch einen Blaskopf entlang der Linie B-B aus Figur
2 Fig 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A aus Figur 1
Fig 3 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
Fig 4 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
Fig 5 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schlauchfolienblaskopfes 1 , dessen tragendes Teil das Gehäuse 2 ist, das wiederum aus dem äußeren Düsenring 3, dem Gehäusering 4, der Gehäusegrundplatte 5 und der Anschlussplatte 6 besteht. In dem kreiszylinderförmigen Gehäuseinnenraum befinden sich vor allem die beiden Dorne 7 und 8 sowie der Düseninnenring 9. Die Bestandteile des Gehäuses 2 und die vorgenannten Teile 4 bis 6 begrenzen einen ringförmigen Spalt 10, durch welchen die Kunststoffschmelze zu dem Düsenspalt 11 gelangt und den Folienschlauch 12 bildet.
Die Kunststoffschmelze gelangt durch die Zuleitungen 13 in den vorgenannten Spalt 10. Vor der Mündung in den Spalt 10 sind die Zuleitungen als wendeiförmige Nuten in den Dornen 7 und 8 sowie der Gehäusegrundplatte 5 ausgeführt. Hierbei werden die wendeiförmigen Nuten jeweils von dem Bauteil 7, 8, 9, nach oben begrenzt, welches sich über dem Bauteil 5, 7, 8 befindet, in welchem die Nuten eingebracht sind. Aufgrund des hohen Druckes, welcher in den Zuleitungen während des Betriebes herrscht, wirken große Auftriebskräfte auf die Dorne 7, 8 und den Düseninnenring 9, die durch die Befestigungsmittel 15 a und b aufgefangen werden müssen. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Enden der Befestigungsmittel mit Außengewinden versehen, auf denen jeweils eine Mutter 16 aufgebracht ist. Die Befestigungsmittel 15 b enthalten Luftzuführungsleitungen 24 b durch die Luft zu den Kühllippen 17 der Luftinnenkühlung an den inneren Rand des Folienschlauches 12 geführt wird. Die Abführung erwärmter Luft erfolgt durch das Standrohr 18 und die Befestigungselemente 15 a, welche Luftabführleitungen 24 a enthalten. Erwähnenswert ist noch die vorteilhafte Verteilung der Kunststoffschmelze durch Verzweigungspunkte 19, welche im Zentrum des Blaskopfes angeordnet sind, wie in Figur 2 ebenfalls ersichtlich. Den Verzweigungspunkten 19 wird die Schmelze über die zentralen Zuleitungen 20 zugeführt. Die Figuren 3 bis 5 zeigen unterschiedliche Möglichkeiten der Arretierung der Befestigungselemente 15 auf. In Figur 3 ist der untere Teil der Bohrung für die Befestigungselemente in der Anschiussplatte 6 mit einem Innengewinde 21 versehen, in das das Außengewinde 22 der Befestigungselemente 15 hineingreift. Die oberen Enden der Befestigungselemente 15 sind wieder mit Außengewinden 22 und Muttern 16 versehen. Oft ist es vorteilhaft, den oberen Teil der Bohrung für die Befestigungselemente mit einem Gewinde zu versehen, und das Befestigungselement in dem genannten Gewinde zu verschrauben. Auf die zeichnerische Darstellung dieser Ausführungsform wurde jedoch verzichtet.
Bei Figur 4 nehmen Köpfe 23 die Rolle der letztgenannten Muttern 16 ein. Die Befestigung der unteren Enden des Befestigungselementes 15 b erfolgt wieder durch Verschrauben desselben 15 b mit der Anschlussplatte 6. Das Befestigungselement 15 a verfügt an dieser Stelle wieder über eine Mutter. Figur 5 veranschaulicht noch einmal die Befestigung der Befestigungselemente mit Muttern 16.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindung enthält ein Befestigungselement 15 jeweils eine Leitung 24. Es ist jedoch ebensogut denkbar, dass Befestigungselemente eine Ab- 24 a und eine Zuführleitung 24 b enthalten. Andere Befestigungselemente können auch ohne solche Leitungen 24 auskommen.
Figure imgf000009_0001

Claims

Patentansprüche
1. Schlauchfolienblaskopf (1 ) zum Extrudieren ein- oder mehrschichtiger Folie, welcher zumindest folgende Merkmale aufweist:
• einen weitgehend ringförmigen Düsenspalt (11 ),
• Befestigungsmittel, die zumindest zwei Bauteile (5, 7, 8, 9) gegeneinander fixieren, welche gemeinsam innerhalb des Schlauchfolienblaskopfes kunststoffschmelzeführende Bereiche (14) begrenzen,
• kühlmittelführende Elemente dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Befestigungsmittel (15) als kühlmittelführende Elemente (24) ausgestaltet ist.
2. Schlauchfolienblaskopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die kunststoffschmelzeführenden Bereiche, die von den zumindest zwei Bauteilen begrenzt werden, zumindest teilweise wendel- oder pinolenförmig ausgestaltet sind.
3. Schlauchfolienblaskopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen, durch welche die Befestigungsmittel (15) greifen, zumindest zum Teil mit einem thermisch isolierenden Material (25) verkleidet sind.
4. Schlauchfolienblaskopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Bohrungen in dem Blaskopf, durch welche die Befestigungsmittel (15) greifen, Hohlräume vorgesehen sind und/oder dass die Befestigungsmittel und die Innenwandungen der Bohrungen in dem Blaskopf gemeinsam Hohlräume formen.
5. Schlauchfolienblaskopf nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (15) azentrisch im Blaskopf (1 ) angeordnet sind.
6. Schlauchfolienblaskopf nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Befestigungselementen (15) vorgesehen ist, wobei ein Teil der Befestigungselemente Kühlmittelzuführleitungen und ein anderer Teil Kühlmittelabführleitungen enthält.
7. Befestigungsmittel zur Verwendung in einem Schlauchfolienblaskopf (1) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (15) Leitungen (24) enthalten, welche Kühlmittel durch den Schlauchfolienblaskopf (1) in den Innenraum des Folienschlauchs (12) zu oder ableiten.
8. Befestigungsmittel nach dem vorstehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (15) zumindest zum Teil aus einem thermisch isolierenden Material (25) bestehen und/oder Hohlräume enthalten.
9. Befestigungsmittel nach einem der Ansprüche 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (15) die Form eines Kreiszylinders haben.
10. Befestigungsmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (15) vorzugsweise an ihren Enden mit Außengewinden (22) beaufschlagt sind.
11. Befestigungsmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (15) an einem ihrer Enden mit einem Kopf (23) versehen sind.
12. Verfahren zur gegenseitigen Fixierung zumindest zweier Bauteile (5, 7, 8, 9), welche gemeinsam innerhalb eines Schlauchfolienblaskopfes (1) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 kunststoffschmelzeführende Bereiche (14) begrenzen dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung zumindest zum Teil mit Befestigungsmitteln (15) nach einem der Ansprüche 6 bis 11 vorgenommen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Montage des Folienblaskopfes lediglich eine Vorfixierung der zumindest zwei Bauteile (5, 7, 8, 9) mit geringerer Kraft erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresskraft der zumindest zwei Bauteile (5, 7, 8, 9) dadurch erhöht wird, dass sich die Bauteile während des Extrusionsprozesses stärker erwärmen und ausdehnen als die Befestigungselemente (15).
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