WO2005120998A1 - Vorrichtung zum anlegen einer folienbahn - Google Patents

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WO2005120998A1
WO2005120998A1 PCT/EP2005/006212 EP2005006212W WO2005120998A1 WO 2005120998 A1 WO2005120998 A1 WO 2005120998A1 EP 2005006212 W EP2005006212 W EP 2005006212W WO 2005120998 A1 WO2005120998 A1 WO 2005120998A1
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nozzle arrangement
nozzle
air
roller
film web
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Wolfram Aumeier
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Brückner Maschinenbau GmbH
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    • B65H2406/36—Means for producing, distributing or controlling suction
    • B65H2406/364—Means for producing, distributing or controlling suction simultaneously blowing and sucking

Definitions

  • the invention relates to a device for applying a film web, in particular a polymer melt film, to a heat sink, on which the film web is drawn off in a take-off direction.
  • a first method air knives are used with which an air pressure is generated by a nozzle, with which the film web is pressed against a heat sink.
  • a vacuum is generated in the intermediate area between the heat sink and the film web by means of vacuum chambers, as a result of which the film web is sucked onto the heat sink.
  • the film web is applied by means of electrostatic surface forces, which are generated, for example, by means of an electrode arrangement.
  • a device for applying thermoplastic film webs to cooling rolls wherein a suction box is used which consists of several chambers and generates a vacuum in the intermediate area between film web and cooling roll for applying the film web.
  • the edge sealing of the suction box with respect to the cooling roller is achieved by sealing lips and by the multi-chamber structure of the suction box.
  • the device is relatively large and its structure is complex. Direct access to the intermediate area between the film web and the chill roll is not possible.
  • the edge seal of the suction box towards the edge of the thermoplastic web has proven to be difficult, that is to say in an area where instabilities, in particular fluttering of the polymer melt, can occur.
  • the mechanical structure of the device must be very stable, since otherwise the negative pressure generated presses the entire device onto the roller.
  • EP 0 905 312 B1 describes a nozzle arrangement for guiding a paper web after it has been drawn off from a dryer.
  • the dried paper web from scraped off a dryer roll, and a nozzle arrangement creates a vacuum with the help of the Bernoulli effect, as a result of which the drawn-off paper web is sucked in contact with the underside of the nozzle.
  • a vacuum pump is used to generate a vacuum for pulling the film web off the dryer roll.
  • the publication DE 2 051 700 A shows a device for producing thermoplastic synthetic resin films, a flow device being provided with which air for preliminary cooling is directed onto a synthetic resin coming from an extruder, which then runs over a cooling roller.
  • the flow device comprises an air suction duct, wherein an air backflow is generated by corresponding air backflow parts on the air suction duct, which air is sucked out between the cooling roller and synthetic resin via corresponding slots in the air suction duct.
  • the object of the invention is to provide a device for applying a film web, in particular on a roller, for example in the form of a deflection roller, a corona roller, a film roll or, for example, also in the form of a cooling roller, which is structurally simple and with a sufficient negative pressure is generated for applying the film web to the heat sink.
  • a roller for example in the form of a deflection roller, a corona roller, a film roll or, for example, also in the form of a cooling roller, which is structurally simple and with a sufficient negative pressure is generated for applying the film web to the heat sink.
  • the device according to the invention it is possible in the so-called gusset area between a melt vane and a cooling roll to have a negative pressure as close as possible to the generate the line on the chill roll.
  • the invention can also reduce fluttering of the film or melt plume, particularly in the edge region of the film or the melt plume.
  • the invention is not only suitable for the improved application of a film to a cooling roll. Rather, the solution according to the invention can also be used to apply foils, for example polymer foils, to a winding, a roller, a deflecting roller, a corona roller or the like or to generally improve the guidance of a foil.
  • the pressure can be set and regulated over the length of the nozzle body (in the transverse direction to the pull-off direction of a film), that is to say over the working width.
  • the overpressure of the nozzle also serves to clean the roller of impurities, drops of water and water films.
  • the outflowing excess pressure also serves to generate an air cushion, which contributes to the fact that the holding and supporting structure of the nozzle arrangement according to the invention can be very simple.
  • the nozzle arrangement is supported by an air cushion, which is created by the outflowing and sucked-in air (Coanda effect).
  • the device according to the invention comprises a nozzle device with one or more pressure supply lines for supplying compressed air.
  • the pressure supply lines are connected to a nozzle arrangement with at least one air outlet opening, the nozzle arrangement being arranged in the operating position at least partially in an intermediate region between the film web to be applied and the heat sink.
  • the nozzle arrangement is designed in such a way that, in the operating position, it generates an air flow directed out of the intermediate area and thereby a negative pressure.
  • the nozzle arrangement of the device according to the invention can be moved very far into the intermediate area between the film web to be applied and the heat sink, as a result of which the boundary layer flow between the film web and heat sink is reduced, in particular at high take-off speeds of the film web, and fluttering of the film web is reduced.
  • the inventive device can especially be 'used for applying polymeric films of cooling rollers in this case, the guiding of the film is improved along the roller.
  • the air flow generated by the nozzle arrangement is led out of the intermediate region at least partially via a slot-shaped flow channel between a roller and nozzle arrangement.
  • an air cushion is generated by the excess pressure of the air flow and the sucked-in air between the nozzle arrangement and the heat sink, so that the nozzle arrangement is supported on the air cushion.
  • the holding and supporting structure of the nozzle arrangement can thus be very easily removed. lays down.
  • an air flow led out in this way also serves to clean the heat sink from impurities or water drops and water films.
  • the air flow generated by the nozzle arrangement from the intermediate region is at least partially via a slot-shaped intermediate space, i.e. a flow channel between the film web or Breitschiitz nozzle to be applied and the Bernoulli nozzle arrangement. This makes it possible to ensure that the film web is applied evenly along a contact line.
  • the nozzle arrangement comprises at least one prechamber connected to the pressure supply lines.
  • the antechamber is also referred to as a lamination chamber and serves to equalize the air flowing out of the nozzle arrangement over the working width.
  • at least one refractive edge can be provided in the prechamber, with which a further improvement in the air flow is achieved.
  • the nozzle arrangement comprises a multiple nozzle, in particular a double nozzle, with which a plurality of air flows are led out of the intermediate region in the operating position.
  • a first air flow between the nozzle arrangement and the heat sink and a second air flow between the nozzle arrangement and the wide slot nozzle can be led out.
  • the device according to the invention can further comprise a baffle, which is in the operating position in the intermediate area protrudes between the film web to be applied and a roller or guide body.
  • the guide plate reduces the volume to be sucked in by means of the nozzle arrangement, as a result of which a more effective application of the film web to the heat sink is achieved.
  • a partition is provided above the nozzle arrangement, which in the operating position seals off the intermediate area between the film web to be applied and the roller.
  • the partition preferably has a supply duct for throttled or dosed supply of supply air.
  • the supply air duct is preferably connected to a control device with which air is supplied to the intermediate area in a controlled manner. This supports the generation of a regulated vacuum in the intermediate area.
  • the nozzle device comprises a pressure regulating device with which the pressure of the air flow flowing out of the nozzle arrangement can be regulated over the working width of the nozzle arrangement by means of a plurality of throttles. In this way, an optimization of the pressure profile of the film web against the heat sink can be achieved along the working width.
  • the pressure control device can also regulate the supply of supply air via the supply air duct of the partition.
  • an adjustment device can be provided with which the angular position and / or the horizontal and / or vertical position of the nozzle arrangement can be adjusted.
  • the nozzle arrangement is preferably angularly adjustable about one or more axes, in particular about an axis of the heat sink.
  • the nozzle arrangement is preferably fastened to at least one rotatably mounted arm, the angular position of the arm being adjustable, in particular by an electric motor and / or mechanical, etc., via an actuator.
  • the adjusting device can interact with a sensor device in such a way that the adjusting device moves the nozzle arrangement out of the intermediate area when the sensor device detects a malfunction in the guidance of the film web.
  • the nozzle assembly comprises' is preferably an edge adjustment in which the air flow is adjustable to the edges of the working width of the nozzle arrangement.
  • the edge adjustment preferably comprises one or more filling bodies which can be displaced in the nozzle arrangement in order to interrupt the air flow.
  • the edge adjustment is preferably automatically adjustable via a control, in particular depending on the take-off speed and / or the insertion of the film web.
  • the device according to the invention is preferably used to support the application of the film web to a heat sink, for example in the form of a cooling roller, but also, for example, to improve the application of a plastic film to a winding, a roller, etc.
  • the device according to the invention can also be used in connection with an air knife or use a so-called electrode arrangement, which further improve and support the application of the film web on a roller, in particular a cooling roller, by means of electrostatic forces or by compressed air.
  • Figure 1 is a schematic sectional view to illustrate the operation and arrangement of the Bernoulli nozzle according to the invention
  • FIG. 2 shows a sectional view of an embodiment of the device according to the invention in the operating position
  • FIG. 2a shows a sectional view of a first embodiment of the nozzle arrangement used in the device according to the invention, as is basically used in the embodiment according to FIG. 2;
  • FIG. 3 shows a sectional view of a second embodiment. tion form of the nozzle arrangement used in the device according to the invention
  • Figure 3a a sectional view comparable to Figure 2, but in deviation from Figure 2, a Bernoulli nozzle is used according to the illustrated example of Figure 3;
  • FIG. 4 shows a sectional view of a third embodiment of a nozzle arrangement used in the device according to the invention.
  • FIG. 5 a side view of an embodiment of the device according to the invention with the possibility of adjusting the nozzle arrangement
  • Figure 6 is a schematic rather rear view of the nozzle arrangement shown in Figure 2 with a device for adjusting the working width;
  • FIG. 7 a cross-sectional view through the nozzle device used in FIG. 6 with the adjusting device shown hatched in cross section for changing the working width;
  • FIG. 8 a modified embodiment of a nozzle according to the invention with a bulkhead in the operating position
  • FIG. 9 an exemplary embodiment modified to FIG. 8, in which a nozzle arrangement according to the invention with a forced deflection instead of a free deflection as in FIG. 8 is used;
  • Figure 10 another modified embodiment of a nozzle arrangement according to the invention.
  • FIG. 11 a further modified exemplary embodiment in cross section with a double deflection for generating two exit directions for the air flow;
  • Figure 12 A schematic overall representation of the device according to the invention corresponding to the control devices for the compressed air supply and the further air supply in the intermediate area.
  • the Bernoulli nozzle 2 is generally supplied with compressed air from the rear region (i.e. lying opposite to the direction of rotation of the cooling roll body), generally via a multiplicity of individual and also individually controllable and controllable pressure supply lines 21 (in FIG. 6) the Bernoulli nozzle 2 is designed such that this air is deflected at the front region and with a flow component out of a gusset region Z, ie essentially opposite to the rotational Direction A of the cooling roller body (that is, to the direction of rotation of the jacket of the cooling roller body) is discharged.
  • FIGS. 2 and 2a A first exemplary embodiment according to the invention is explained below with reference to FIGS. 2 and 2a.
  • FIG. 1 shows essential parts of the device 1 according to the invention in a sectional view.
  • the device is used to apply a film web 5, which runs out of a wide slot nozzle arrangement 4 as a polymer melt web (consisting, for example, of a polymer such as PP, PET, PA or the like) and runs vertically along one to the chill roller 8 is applied to the line level 7.
  • the cooling roller 8 rotates in the take-off direction A of the film web, specifically about a rotation axis running perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1 and not shown in FIG. 1.
  • the wide slot nozzle arrangement 4 is also shown in cross section. The nozzle 4 extends perpendicular to the plane of the drawing in FIG.
  • the arrangement 1 serves to support the application of the film web 5 to the heat sink 8.
  • the device comprises a nozzle arrangement 2, which partly in an intermediate area Z (usually referred to as "gusset area") between the underside of the film web 5 and the surface of the cooling - Body 8 is arranged.
  • the nozzle arrangement 2 is attached to the underside of a partition 3, which seals the gusset area Z from the surroundings.
  • the nozzle arrangement 2 is fastened to the underside of a partition 3, which seals the gusset area Z from the surroundings. That is to say that the so-called partition 3 in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 is positioned and / or attached adjacent to the outlet gap of the wide slot nozzle arrangement 4 on the wide slot nozzle body, specifically on the rear side 4 ′ thereof, on the underside thereof Bulkhead 3 then the nozzle assembly 2 is located and / or is held.
  • Both the partition 3 and the nozzle body preferably extend at least over the entire width of the heat sink and / or the entire width of the slot die 4, so that the gusset area Z lies on the one hand through part of the body of the slot die arrangement 4 on the on the rear side, opposite to the pull-off direction of the film web, is partially limited by the partition body 3 and part of the nozzle 2, which is also discussed in more detail below, and in the pull-off direction by the melt film 5 to be removed.
  • An edge encapsulation can also be provided above the end faces of the gusset area Z thus limited. However, this is not absolutely necessary.
  • the above-mentioned partitioning 3 has a supply air duct 3 a through which supply air can be fed to the gusset area Z.
  • the feed can be controlled, i.e. be throttled in particular, whereby the negative pressure generated by means of the Bernoulli effect on the underside of the film web can be optimally changed for improved application of the melt film.
  • the use of the bulkhead or the bulkhead body itself is optional.
  • the use of the nozzle arrangement 2 mentioned is sufficient to generate a negative pressure, so that the aforementioned partitioning can be dispensed with.
  • the nozzle arrangement 2 functions as a so-called Bernoulli nozzle, for which purpose an air flow S 1 directed out of the gusset region Z at its end region located at the front in the draw-off direction (which can be positioned directly in the comparatively tapering space between the surface of the cooling roller 8 and the melt film) is produced. Due to the Bernoulli effect known from physics, the air flow flowing out of the nozzle arrangement in the gusset area on the underside of the film can produce a negative pressure, by means of which the film web 5 is pressed against the cooling body 8. The nozzle arrangement thus supports the application of the melt plume 5 to the heat sink 8. Furthermore, the boundary layer flow, which occurs in particular at high take-off speeds on the surface of the cooling roll, is reduced at the contact line 7.
  • the excess pressure emerging from the nozzle arrangement is also used to clean the cooling roller 8 of impurities, water drops and water films.
  • This overpressure and the drawn in air also create an air cushion on which the nozzle arrangement is supported (so-called Coanda effect). Since the air cushion supports the nozzle arrangement, the holding and supporting structure of the nozzle arrangement can be made very simple.
  • FIG. 2a The nozzle arrangement 2 shown in cross section in FIG. 2 is shown in FIG. 2a in larger cross section and in greater detail, which will be discussed below.
  • the nozzle arrangement according to FIGS. 2 and 2a is connected to a plurality of pressure supply lines 21 which provide compressed air along the working width of the nozzle arrangement running perpendicular to the sheet plane.
  • the pressure supply lines are z. B. arranged at a distance of 50 mm over the entire working width (or length of the nozzle arrangement) and pressurized with 1 bar.
  • FIG. 6 shows, for example, the side view of the nozzle 2 with an associated nozzle body 102, from which it can be seen that compressed air is supplied to the nozzle over its length via a plurality of pressure supply lines 21 running alongside one another.
  • the lamination chamber 22 is essentially rectangular in cross-section transversely to the direction of extension of the nozzle parallel to the axis of rotation of the heat sink and has a neck 22a to which an outlet slot 23 in the form of a ground nozzle lip adjoins.
  • the exit slot has a slot width of approximately 100 ⁇ m, for example 50 ⁇ m.
  • the compressed air emerging from the slot is guided along a guide plate 24, which has a first straight section 24a and an adjoining A-bent, essentially V-shaped section 24b. As indicated by the arrow P, the air flow emerging from the slot 23 is deflected by the guide plate, so that an air flow flowing out of the gusset area Z of FIG. 1 is generated by means of the nozzle arrangement.
  • This deflection depends on the geometric configuration of the section 24b which is at least approximately V-shaped or U-shaped in cross section and can deflect the air flow. Flow in an angular range of, for example, 120 "to almost 180 " , in particular 150 * to 178 ', in particular around 150 * to 170 ".
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a nozzle arrangement 2 used in the context of the device according to the invention, the installation and arrangement of the nozzle arrangement 2 shown in larger cross section in FIG. 3 being shown in the cross-sectional view according to FIG. 3a.
  • the nozzle arrangement according to FIGS. 3 and 3a also has a guide channel 25, in which the compressed air emerging from the lamination chamber 22 is guided.
  • the one or more lamination chambers 22 arranged next to one another are essentially triangular in shape in the cross section shown.
  • the cross-sectional shape can be chosen arbitrarily. In the exemplary embodiment shown, the cross-sectional shape is triangular only by design.
  • the guide channel emerging from the chamber 22 initially comprises one or more guide channel sections 25a lying one behind the other transversely to the plane of the drawing.
  • the guide channel section (s) 25a opens into a channel section 25b which runs more strongly in the direction of the cooling roll, to which a curved guide channel region 25c then adjoins, which (as explained with reference to FIG. 2 and can be seen at least approximately in the cross-sectional representation) V- or U. -shaped.
  • a slot-shaped air outlet opening 23 which runs in the opposite direction to the withdrawal direction of the melt film and thus opposite to the direction of rotation of the roller body is forms, from which the corresponding air flow can now emerge.
  • the path of the air flow through the nozzle arrangement is again indicated by a corresponding arrow P.
  • the air flow is led out of the gusset area Z in the operating position, the deflection of the air flow being effected by the guide channel 25.
  • the nozzle body 102 thus comprises a bottom section 105 lying below and delimiting the lamination chamber 22 downward.
  • the bottom section 105 also delimits the guide channel with its guide channel sections 25a, 25b, 25c.
  • the design is also such that the nozzle base 105 engages in the deflection area 25c with a V-shaped cross section and not only defines and defines parts of the guide channel 25, but above all the thickness of the air outlet gap 23.
  • This embodiment is therefore a Bernoulli nozzle with a forced deflection, in contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 2, in which no nozzle body section engages in the V-shaped or U-shaped deflection region 24, so that here a free one is used Redirection can be spoken.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a nozzle arrangement according to the invention.
  • the nozzle arrangement essentially corresponds to the nozzle arrangement shown in FIG. 2.
  • the lamination chamber 22 additionally has a refractive edge 26 which extends downward from the top of the lamination chamber and forms a small gap on the underside of the lamination chamber for the flow of air flow. Through the Refractive edge, the flow properties of the air flowing through the lamination chamber are further improved.
  • the air flow in the chamber is indicated by arrow P '.
  • FIG. 5 shows a partially sectioned side view of the device according to the invention in the operating position, an angular and horizontal / vertical adjustment being provided for the nozzle arrangement 2.
  • the nozzle arrangement 2 is mounted on one end of an arm 9, which, as indicated by the double arrow PW, is adjustable in angle, e.g. is attached to the axis of the cooling roller 8 (or else at another location).
  • An arm 9 is preferably provided to the left and right of the cooling roller body, which can rotate together about a common imaginary axis line, preferably concentrically to the axis of the cooling body 8, and can hold the Bernoulli nozzle 2 in between.
  • the nozzle arrangement is positioned in the gusset area Z in a variable position, that is to say it is brought closer to the contact line 7 in the gusset area Z or is moved somewhat further out of the gusset area Z from this contact line.
  • the angle adjustment is preferably accomplished automatically via an actuator 11, which has a rigid attachment
  • a Cartesian adjustment 13 is also provided, with which the nozzle arrangement by moving in corresponding guides in horizontal and / or Vertical direction can be shifted.
  • the shift in the horizontal direction is indicated by the double arrow PX and the shift in the vertical direction by the double arrow PY.
  • the operating point of the nozzle in the gusset area can be optimized by the Cartesian adjustment 13.
  • an optimal positioning of the Bernoulli nozzle according to the invention can be carried out, namely at the smallest possible distance above the lateral surface 8 'of the cooling roller body 8, on the one hand and directly in the triangularly tapering region between the jacket surface shown in cross section in FIG .8 and the melt film 5 that comes to rest against the contact line 7 on the surface of the cooling roller body 5.
  • the desired negative pressure is generated as close as possible to the line of application of the melt film on the chill roll body, in order to use this to better press the melt plume on the chill roll due to negative pressure.
  • the boundary layer flow is reduced and improved, the flutter of the melt plume is reduced and the air flow exiting the Bernoulli nozzle causes the surface of the roll body to be cleaned.
  • the outflowing excess pressure serves in particular in the deflection described with reference to FIGS. 1 to 4 leading the air pressure out of the Bernoulli nozzle via an air channel 207 formed on the underside between the Bernoulli nozzle and the jacket surface 8 'of the roller body 8, to produce an air cushion which contributes to the fact that the holding and supporting structure of the nozzle is very great can just fail.
  • the principle according to the invention can be used not only to apply a melt film on a cooling roll, but also to apply a film to another roll body, a winding, etc. Also in this case, the air cushion effect mentioned occurs, as a result of which the holding and supporting structure of the nozzle can be simplified.
  • FIG. 6 shows a schematic rear view transversely to the longitudinal extent (that is to say transversely to the working width) of the nozzle arrangement 2, specifically in front of a cast film 5 with a neck-in, which is applied to a cooling roll (not shown).
  • a plurality of pressure supply lines 21 lead to the nozzle arrangement 2, ie to the preferably uniform nozzle body 102.
  • Each of these pressure supply lines is connected to a throttle 14 for regulating the compressed air supply, the individual throttles in turn being connected to individual pressure distribution systems , which include further throttles as well as several pressure chambers and pressure / flow measuring devices in order to achieve an adjustable regulation of the air flow and thus an optimization of the contact profile of the film web on the heat sink.
  • edge adjustments 28 are provided on the left and on the right edge of the nozzle arrangement and extend within the nozzle arrangement along their direction of extension. can be pushed, as indicated by two double arrows.
  • the edge adjustments 28 can preferably be inserted into the lamination chambers from the two opposite ends in the longitudinal direction of the nozzle body, as a result of which the pressure supply lines ending transversely into the lamination chambers 22 are blocked in this area. This allows the effective working width to be adjusted and changed.
  • the edge adjustments are preferably fillers with which the air supply at the edge of the nozzle arrangement can be interrupted. Without such an edge adjustment, the film 5 would be lifted off the chill roll due to the Bernoulli effect.
  • the edge adjustment can in particular be correlated with the take-off speed of the film web 5.
  • a motorized adjustment of the edge adjustment is preferably carried out, in particular with the aid of a corresponding control for automatically controlling and changing the position of the edge adjustment as a function of the entry.
  • FIG. 7 shows a sectional view of the nozzle arrangement of FIG. 3 in an edge area in which the nozzle is closed by the edge adjustment 28.
  • the edge adjustment is formed from a fill body shown with hatching. Since the packing has exactly the shape of the prechamber or the lamination chamber 22, air can no longer escape from the outlet slot 23.
  • the lamination chamber 22 explained with reference to FIG. 4 must be designed as one-piece chambers in the longitudinal direction of the nozzle body, that is to say transversely to the compressed air supply channels 21, in order to be able to move any of these by pushing the edge adjustment 28 in and out Lock the number of pressure supply lines 21.
  • the edge adjustment 28 can therefore also be used in an embodiment in which all pressure supply lines 21 open into a common lamination chamber extending in the longitudinal direction of the nozzle 2.
  • the embodiment explained with reference to FIG. 7 is only one of several different variants.
  • the air inlet or the nozzle slot has to be closed in order to adjust the margins.
  • the filling body shown which is axially adjustable, can be dispensed with.
  • a multiplicity of lamination chambers arranged next to one another are preferably used, which are not connected to one another or have only a very severely throttled connection, in order to allow air to escape in the correspondingly selected outer region of the nozzle arrangement to avoid.
  • FIGS. 8 to 11 show sectional views of further embodiments of the nozzle arrangement used in the device according to the invention.
  • FIGS. 8 and 9 each show nozzle arrangements which comprise a hatched base body 27, on the top of which a partition 3 with a single or in the longitudinal direction of the nozzle body (ie parallel to the axis of rotation of the cooling roller body) and spaced from each other a plurality of channels 3a is arranged ,
  • the nozzle 2 or the nozzle body 102 in the exemplary embodiment according to FIG. 8 corresponds to the nozzle body as has been explained in principle with reference to FIG. 2. So it is a Bernoulli nozzle a so-called free deflection (open cross-sectional area in the V-shaped deflection area 24).
  • a negative pressure occurs in the gusset area Z.
  • the Bernoulli nozzle is positioned in such a way that there is a gap 207 extending over the entire length of the nozzle body 2 between the underside and outside of the tapered leg section •• 24c and the adjacent jacket surface 8 ′ of the adjacent cooling roller 8 Air emerging from the nozzle as shown by the arrow P (in FIG. 2 or FIG. 9) also sucks in air from the gusset area Z and thereby generates the negative pressure in this area.
  • the guide plate 24 which is also referred to below as a guide bar and is also a component of the base body 27 and, as mentioned, is used for free deflection of the emerging compressed air, with a short slot-shaped outlet channel 25 (extending over the width of the nozzle body) is provided, from which the compressed air supplied to the nozzle body exits from the prechamber 22.
  • the further construction corresponds essentially to that according to FIG. 2.
  • the nozzle body according to FIG. 9 is in turn provided with a forced deflection, as has already been explained in principle with reference to FIG. 3.
  • FIGS. 10 and 11 show two embodiments of a nozzle arrangement 2, both of which dispense with a partition 3 and a supply air duct 3a integrated in the partition 3.
  • both nozzle arrangements comprise baffle plate 3 ', which extend into the gusset area Z. In this way, a forced deflection of the compressed air emerging from the lamination chamber 22 is achieved.
  • the guide bar 24 and the guide channel 25 are components of the base body 27.
  • both arrangements comprise guide plates 3 ', which in the exemplary embodiment shown in FIG.
  • baffle section 3 extends almost into the front triangular cross-section between the melt film 5 and the outer surface 8 * and is only a short distance from the Mantle surface ends.
  • Such a baffle 3 ⁇ which extends far into the gusset area Z, significantly reduces the volume which is sucked out of the gusset area by means of the nozzle arrangement.
  • the use of a baffle is particularly suitable for supporting the application of flat films, since the volume to be suctioned should be kept as small as possible with these fast-running films.
  • FIG. 10 also shows that the nozzle arrangement 2 according to FIG. 10 can be arranged virtually in reverse to the previous exemplary embodiments, such that the free leg end 24c of the deflection 24 which is at least approximately V-shaped or U-shaped in cross section not parallel to the circumferential surface of the cooling roll, but rather approximately parallel to the guide plate 3 ', in particular to the guide plate section 3 "which projects freely into the gusset area Z, so that the compressed air supplied via the Bernoulli nozzle 2 is then approximately parallel flows out in the direction of arrow P 'for the arrangement of the guide plate 3.
  • the suction channel or suction slot 207' which is provided between the outside of the free leg 24c of the V-shaped or U-shaped deflection 24 and the guide plate 3 ', should be possible be narrow and run parallel to the adjacent wall of the guide plate 3 '
  • the underside of the nozzle body 102 and the adjacent adjacent jacket surface 8 ′ of the cooling roller 8 are then controlled in the ambient or otherwise or metered air is fed to the gusset area Z in order to build up and maintain the desired negative pressure in this area.
  • the base body 27 is thus designed in such a way that the compressed air is led out essentially in the direction P ′, which is in contrast to the withdrawal direction of the melt film.
  • the nozzle arrangement in FIG. 11 is designed as a double nozzle and comprises a deflection arrangement 24 which has two oppositely running and V-shaped and leg-shaped outlet sections 24 'and 24 ", the section 24' downwards and the section 24" upwards is bent.
  • the nozzle body according to FIG. 11 thus ultimately comprises the variants which are obtained, for example, in the embodiment according to FIG. 2, 3 or 4 in connection with the embodiment according to FIG. 10.
  • the guide bar 24 is inserted into an outlet slot in the base body 27, as a result of which two outlet channels 23a and 23b are formed. In this case, compressed air is led out of the outlet channel 23b via the deflection 24 ′′ along the guide plate 3 ′ from the gusset area Z.
  • compressed air is led out of the channel 23a via the deflection 24 ′ along the cooling roller 8 out of the gusset area Z.
  • compressed air is led out of the channel 23a via the deflection 24 ′ along the cooling roller 8 out of the gusset area Z.
  • FIG. 12 schematically shows the overall structure of the device for applying a film web in the device according to the invention.
  • the pressure supply system shown consists of two separate circles.
  • the first circuit comprises the lines L1 and is used for supplying compressed air to the nozzle arrangement 2.
  • the second circuit includes the supply lines L2 and is used to control the supply air for the supply air duct 3a of the partition 3.
  • the compressed air is supplied to the nozzle arrangement 2 via the line system L 1 and via a branch, not shown in more detail, via the plurality of pressure supply lines 21 shown in FIG. 6.
  • line L1 there are also two throttles 15 for controlling the compressed air supply and a pressure / flow device 15 'for measuring the pressure or the flow in the lines.
  • the compressed air supply is controlled by a pressure control 16.
  • the compressed air supply for each individual supply line 21 can again be set separately via a further throttle 14.
  • the first compressed air circuit further comprises a compressor 20 with an air preparation for generating compressed air and a pressure container 18 in which the compressed air is stored.
  • a pressure chamber 19 is provided, which is used for lamination and distribution of the compressed air.
  • the second circle comprises the line or the line system L2, which leads to one or more supply air ducts 3a of the partition 3 described.
  • the line L2 comprises a throttle 15, which is controlled by a control 17.
  • the second circle mainly serves to supply the air or air quantity flowing into the gusset area Z. control, regulate and / or dose, which can ultimately be used to adjust the negative pressure generated via the Bernoulli nozzle in the pinch area Z accordingly. This makes it possible, for example, to increase the vacuum or the vacuum below the melt film.
  • a separate regulation (not shown) of the supply air can additionally be provided for each individual supply air duct along the working width of the nozzle arrangement.
  • the invention has mainly been explained for an exemplary embodiment in which a melt film 5 is to be applied to a cooling roll with the Bernoulli nozzle according to the invention.
  • the invention is also intended to be applicable to other rolls, roll bodies, guide devices or, in particular, also coils or winding devices, in order to improve the application of a film web, in particular of a polymer film, while avoiding air pockets.
  • the various exemplary embodiments show some variants of how the Bernoulli nozzle according to the invention can be designed or arranged.
  • the exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 2a in particular show that the Bernoulli nozzle can be positioned very close to the contact line 7 of a film 5, so that this leading end of the Bernoulli nozzle protrudes into a section of the gusset space Z, which extends between one through the is not shown in the drawings, the axis of rotation of a roller and the radial plane extending through the slot opening of the slot die 4 and the contact line 7.

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Abstract

Eine verbesserte Vorrichtung zum Anlegen einer Folienbahn (5) aneiner Walze oder einem Wickel (8) oder einer sons­tigen Führungseinrichtung, insbesondere zum Anlegen einer einer Polymerschmelzefahne an einer Kühlwalze (8), weist eine Düseneinrichtung mit einer oder mehreren Druckzuführ­leitungen (21) zum Zuführen von Druckluft, sowie eine mit den Druckzuführleitungen (21) verbundene Düsenanord­nung (2) mit wenigstens einer Luftaustrittsöffnung (23) auf. Die Luftströmung, die durch die Düsenanordnung (2) erzeugt wird, strömt aus dem Zwischenbereich (Z) wenigs­tens teilweise über einen Luftkanal (207, 207') ab, der zwischen der Düsenanordnung (2) und der Walze, dem Wickel (8) oder der sonstigen Führungseinrichtung gebildet ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu wird die Luftströmung, die durch die Düsenanordnung (2) erzeugt wird, aus dem Zwischenbereich (Z) wenigstens teilweise über einen Luft­kanal (207, 207') herausgeführt, der zwischen der Düsen­ anordnung (2) und einer Breitschlitzdüse (4) und/oder einem in dem Zwischenbereich (Z) hineinragenden Leitblech (3') gebildet ist.

Description

Vorrichtung zum Anlegen einer Folienbahn
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anlegen einer Folienbahn, insbesondere eines Polymerschmelzefilms, an einen Kühlkörper, an dem die Folienbahn in einer Abzugsrichtung abgezogen wird.
Aus dem Stand der Technik sind drei verschiedene Verfahren zum Anlegen von Folienbahnen an einen Kühlkörper bekannt. In einem ersten Verfahren werden Luftmesser verwendet, mit denen durch eine Düse ein Luftdruck erzeugt wird, mit dem die Folienbahn gegen einen Kühlkörper gedrückt wird. In einem zweiten Verfahren wird ein Unterdruck im Zwischen- bereich zwischen Kühlkörper und Folienbahn mittels Vakuumkammern erzeugt, wodurch die Folienbahn an den Kühlkörper gesaugt wird. In einem dritten Verfahren wird das Anlegen der Folienbahn mittels elektrostatischer Flächenkräfte bewirkt, die beispielsweise mittels einer Elektrodenanord- nung erzeugt werden.
Insbesondere beim Anlegen einer Polymerschmelze an einen Kühlkörper ist ein guter Wärmeübertrag zwischen Polymer- schmelze und dem Kühlkörper ohne Lufteinschlüsse zu gewährleisten, da ansonsten eine ungleichmäßige Dickenverteilung sowie ein ungleichmäßiger Wärmetransport und eine damit verbundene ungleichmäßige Kristallisation der Folie auftritt. Eventuell kann auch eine ungleichmäßige Dickenverteilung auftreten. Bei höheren Abzugsgeschwindigkeiten der Polymerschmelze ist ein ausreichend guter Wärmeübertrag wegen der stärker auftretenden Grenzschichten zwischen Schmelzefahne und schnell rotierendem Kühlkörper oft nicht mehr gewährleistet.
Aus der Druckschrift EP 0 057 106 Bl ist eine Vorrichtung zum Anlegen von thermoplastischen Folienbahnen an Kühlwalzen bekannt, wobei ein Saugkasten verwendet wird, der aus mehreren Kammern besteht und im Zwischenbereich zwischen Folienbahn und Kühlwalze einen Unterdruck zum Anlegen der Folienbahn erzeugt. Die Randabdichtung des Saugkastens gegenüber der Kühlwalze wird durch Dichtlippen und durch den Mehrkammeraufbau des Saugkastens erreicht. Die Vor- richtung ist verhältnismäßig groß und ihr Aufbau ist aufwändig. Ein unmittelbarer Zugriff auf den Zwischenbereich zwischen Folienbahn und Kühlwalze ist nicht möglich. Ferner erweist sich die Randabdichtung des Saugkastens zum Rand der thermoplastischen Bahn hin als schwierig, also in einem Bereich, wo es zu Instabilitäten, insbesondere zum Flattern der Polyerschmelze kommen kann. Darüber hinaus muss der mechanische Aufbau der Vorrichtung sehr stabil sein, da ansonsten der erzeugte Unterdruck die gesamte Vorrichtung an die Walze presst.
In der EP 0 905 312 Bl ist eine Düsenanordnung zum Führen einer Papierbahn nach dem Abzug von einem Trockner beschrieben. Hierbei wird die getrocknete Papierbahn von einer Trocknerrolle abgeschabt, und durch eine Düsenanordnung wird ein Unterdruck mit Hilfe des Bernoulli-Effekts erzeugt, wodurch die abgezogene Papierbahn berührend an die Unterseite der Düse angesaugt wird. Zur Erzeugung eines Unterdrucks zum Abziehen der Folienbahn von der Trocknerrolle wird eine Vakuumpumpe verwendet.
Die Druckschrift DE 2 051 700 A zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von thermoplastischen Kunstharzfilmen, wobei eine Strömungsvorrichtung vorgesehen ist, mit der Luft zur vorläufigen Kühlung auf ein aus einem Extruder kommendes Kunstharz gerichtet wird, welches anschließend über eine Kühlrolle läuft. Die Strömungsvorrichtung umfasst einen Luftabsaugkanal, wobei durch entsprechende Luftrückstrom- teile am Luftabsaugkanal ein Luftrückstrom erzeugt wird, der ein Absaugen der Luft zwischen Kühlrolle und Kunstharz über entsprechende Schlitze im Luftabsaugkanal bewirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Anlegen einer Folienbahn zu schaffen, insbesondere an einer Walze, beispielsweise in Form einer Umlenkwalze, einer Koronawalze, eines Folienwickels oder beispielsweise auch in Form einer Kühlwalze, die konstruktiv einfach aufgebaut ist und mit der ein ausreichender Unterdruck zum Anlegen der Fo- lienbahn an den Kühlkörper erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Patentanspruch gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, im sog. Zwickelbereich zwischen einer Schmelzefahne und einer Kühlwalze einen Unterdruck möglichst nahe an der An- lagelinie auf der Kühlwalze zu- erzeugen. Damit ist es erfindungsgemäß möglich, die Schmelzefahne durch Unterdruck noch wirksamer an die Kühlwalze anzupressen. Im Rahmen der Erfindung wird es auch möglich, • eine Grenzschichtströmung, insbesondere bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten, zumindest in diesem kurzen Wegsegment zu reduzieren. Schließlich kann durch die Erfindung auch ein Flattern des Films oder Schmelzefahne insbesondere im Randbereich der Folie oder der Schmelzefahne verri-ngert werden. Die Erfindung ist aber nicht nur zum verbesserten Anlegen einer Folie an einer Kühlwalze geeignet. Die erfindungsgemäße Lösung kann vielmehr ebenso auch dazu benutzt werden, Folien, beispielsweise Polymerfolien an einem Wickel, einer Walze, einer Umlenkwalze, einer Koronawalze oder dergleichen anzulegen bzw. die Führung einer Folie allgemein zu verbessern.
Im Rahmen der bevorzugten Ausführungsform ist dabei der Unterdr ck über die Länge des Düsenkörpers (in Querrich- tung zur Abzugsrichtung einer Folie), also über die Arbeitsbreite einstell- und regelbar. Der Überdruck der Düse dient dabei ferner zur Reinigung der Walze von Verunreinigungen, Wassertropfen und Wasserfilmen. Der ausströmende Überdruck dient ferner auch dazu, ein Luftkissen zu erzeu- gen, was dazu beiträgt, dass die Halte- und Stützkonstruktion der erfindungsgemäßen Düsenanordnung sehr einfach ausfallen kann. Die Düsenanordnung wird dabei von einem Luftkissen unterstützend getragen, das durch die ausströmende und angesaugte Luft entsteht (Coanda-Effekt) .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst dazu eine Düseneinrichtung mit einer oder mehreren Druckzuführleitungen zum Zuführen von Druckluft. Die Druckzuführleitungen sind mit einer Düsenanordnung mit wenigstens einer Luftaustrittsöffnung verbunden, wobei die Düsenanordnung in Betriebsstellung wenigstens teilweise in einem Zwischenbereich zwischen anzulegender Folienbahn und Kühlkörper angeordnet ist. Die Düsenanordnung ist dabei derart ausgestaltet, dass sie in Betriebsstellung eine aus dem Zwischenbereich heraus gerichtete Luftströmung und dadurch einen Unterdruck erzeugt.
• Durch die aus dem Zwischenbereich heraus gerichteten Luftströmung wird aufgrund des Bernoulli-Effekts ein Unterdruck im Zwischenbereich erzeugt, wodurch die Folienbahn an den Kühlkörper oder einer sonstigen Walze oder Wickelkörper gepresst wird. Die Düsenanordnung der erfindungs- gemäßen Vorrichtung kann sehr weit in den Zwischenbereich zwischen anzulegender Folienbahn und Kühlkörper hinein bewegt werden, wodurch die Grenzschichtströmung zwischen Folienbahn und Kühlkörper insbesondere bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten der Folienbahn reduziert wird und ein Flattern der Folienbahn verringert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann hierbei insbesondere' zum Anlegen von Polymerfolien an Kühlwalzen verwendet werden, wobei die Führung der Folie entlang der Walze verbessert wird. Dabei wird die durch die Düsenanordnung erzeugte Luftströmung aus dem Zwischenbereich wenigstens teilweise über einen schlitzförmigen Strömungskanal zwischen einer Walze und Düsenanordnung herausgeführt. Hierdurch wird ein Luftkissen durch den Überdruck der Luftströmung und die an- gesaugte Luft zwischen der Düsenanordnung und dem Kühlkörper erzeugt, so dass die Düsenanordnung auf dem Luftkissen unterstützend getragen wird. Somit kann die Halte- und Stützkonstruktion der Düsenanordnung sehr einfach ausge- legt sein. Darüber hinaus dient eine derart herausgeführte Luftströmung auch zur Reinigung des Kühlkörpers von Verunreinigungen bzw. Wassertropfen und Wasserfilmen.
Alternativ bzw. zusätzlich wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die durch die Düsenanordnung erzeugte Luftströmung aus dem Zwischenbereich wenigstens teilweise über einen schlitzförmigen Zwischenraum, d.h. einem Strömungskanal zwischen anzulegender Folienbahn bzw. Breitschiitz- düse und der Bernoulli-Düsenanordnung herausgeführt. Hierdurch wird ermöglicht, dass ein gleichmäßiges Anlegen der Folienbahn entlang einer Anlegelinie gewährleistet wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Düsenanord- nung wenigstens eine mit den Druckzuführleitungen verbundene Vorkammer. Die Vorkammer wird auch als Laminationskammer bezeichnet und dient zur Vergleichmäßigung der aus der Düsenanordnung über die Arbeitsbreite ausströmenden Luft. Insbesondere kann in der Vorkammer wenigstens eine Brechungskante vorgesehen sein, mit der eine weitere Verbesserung der Luftströmung erreicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Düsenanordnung eine Mehrfachdüse, insbesondere eine Doppeldüse, mit der in Betriebsstellung mehrere Luftströme aus dem Zwischenbereich herausgeführt werden. Hierbei kann insbesondere ein erster Luftstrom zwischen Düsenanordnung und Kühlkörper und ein zweiter Luftstrom zwischen Düsenanordnung und Breitschlitzdüse herausgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner ein Leitblech umfassen, das in Betriebsstellung in dem Zwischenbereich zwischen anzulegender Folienbahn und einem Walzen- oder Führungskörper ragt. Durch die Leitplatte wird das mittels der Düsenanordnung anzusaugende Volumen verkleinert, wodurch ein effektiveres Anlegen der Folienbahn an den Kühl- körper erreicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist oberhalb der Düsenanordnung eine Abschottung vorgesehen, welche in Betriebsstellung den Zwischenbereich zwischen anzulegender Folien- bahn und Walze abschottet. Die Abschottung weist vorzugsweise einen Zuführkanal zum gedrosselter oder dossierten Zuführen von Zuluft auf. Der Zuluftkanal ist hierbei vorzugsweise mit einer Steuerungseinrichtung verbunden, mit der Luft gesteuert dem Zwischenbereich zugeführt wird. Hierdurch wird die Erzeugung eines geregelten Unterdrucks im Zwischenbereich unterstützt.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Düseneinrichtung eine Druckregeleinrichtung, mit welcher der Druck der aus der Düsenanordnung ausströmenden Luftströmung über die Arbeitsbreite der Düsenanordnung mittels einer Vielzahl von Drosseln regelbar ist. Hierdurch kann entlang der Arbeitsbreite eine Optimierung des Anpressprofils der Folienbahn an den Kühlkörper erreicht werden. Mit der Druckregeleinrichtung ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ferner die Zufuhr von Zuluft über den Zuluftkanal der Abschottung regelbar.
Ferner kann eine VerStelleinrichtung vorgesehen sein, mit der die Winkelposition und/oder die Horizontal- und/oder Vertikalposition der Düsenanordnung verstellbar ist. Um eine Winkelverstellung mittels der Versteileinrichtung zu gewährleisten, ist die Düsenanordnung vorzugsweise um eine oder mehrere Achsen, insbesondere um eine Achse des Kühlkörpers winkelverstellbar gelagert. Hierzu ist die Düsenanordnung vorzugsweise an wenigstens einem drehbar gela- gerten Arm befestigt, wobei die Winkelposition des Arms über einen Aktor insbesondere elektromotorisch und/oder - mechanisch usw. verstellbar ist. Zur Vermeidung von Fehlfunktionen und Erhöhung der Sicherheit kann die Verstell- _einrichtung mit einer Sensoreinrichtung derart zusammen- wirken, dass die Versteileinrichtung die Düsenanordnung _ aus dem Zwischenbereich herausbewegt, wenn die Sensoreinrichtung eine Fehlfunktion in der Führung der Folienbahn detektiert. Üblicherweise kann jedoch auf eine solche Sensoreinrichtung verzichtet werden, da eine Beschädigung insbesondere des Kühlkörpers bei einer Fehlfunktion nicht zu befürchten ist, denn eine falsch geführte Folienbahn schiebt sich unter die Düse und presst diese nach oben, so dass ein Kontakt mit dem Kühlkörper und eine Beschädigung desselben vermieden wird.
Die Düsenanordnung weist' vorzugsweise eine Randverstellung auf, mit der die Luftströmung an den Rändern der Arbeitsbreite der Düsenanordnung verstellbar ist. Hierdurch kann beim Einführen einer Folienbahn mit Einsprung eine korrek- te Einstellung der Düsenanordnung auf den Einsprung vorgenommen werden. Ferner wird ein Abheben der Folienbahn im Randbereich verhindert. Die Randverstellung umfasst vorzugsweise einen oder mehrere in der Düsenanordnung verschiebbare Füllkörper zum Unterbrechen der Luftströmung. Ferner ist die Randverstellung vorzugsweise über eine Regelung, insbesondere in Abhängigkeit von der Abzugsgeschwindigkeit und/oder des Einsprungs der Folienbahn, automatisch verstellbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient vorzugsweise zum Unterstützen des Anlegens der Folienbahn an einem Kühlkörper beispielsweise in Form einer Kühlwalze, aber beispielsweise auch zum verbesserten Anlegen eines Kunst- stofffilms an einem Wickel, einer Walze etc. Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich dabei auch im Zusammenhang mit einem Luftmesser oder einer sog. Elektrodenanordnung verwenden, die das Anlegen der Folienbahn auf einer Walze, insbesondere einer Kühlwalze, mittels elektrostati- scher Kräfte oder durch Druckluft weiter verbessern und unterstützen.
Ausführungsbeispiele -der Erfindung werden nachfolgend detailliert anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Schnittsdarstellung zur Verdeutlichung der Funktionsweise und An- Ordnung der erfindungsgemäßen Bernoulli- Düse;
Figur 2 : eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Be- triebsstellung;
Figur 2a : eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Düsenanordnung, wie sie grundsätzlich in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 zum Einsatz kommt;
Figur 3: eine Schnittansicht einer zweiten Ausfüh- rungsform der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Düsenanordnung;
Figur 3a : eine Schnittdarstellung vergleichbar Figur 2, wobei jedoch in Abweichung zu Figur 2 eine Bernoulli-Düse entsprechend dem erläuterten Beispiel nach Figur 3 verwendet wird;
Figur 4 : eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform einer in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Düsenanordnung;
Figur 5 : eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Verstellmöglichkeit der Düsenanordnung;
Figur 6 : eine schematische eher rückwärtige Ansicht der in Figur 2 gezeigten Düsenanordnung mit einer Einrichtung zur Verstellung der Arbeitsbreite;
Figur 7 : eine Querschnittsdarstellung durch die in Figur 6 verwendete Düseneinrichtung mit der im Querschnitt schraffiert wiedergegebenen Einsteileinrichtung zur Veränderung der Arbeitsbreite;
Figur 8 : ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Düse mit einem Abschottkörper in Betriebsstellung; Figur 9 : ein zu Figur 8 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei welchem eine erfindungsgemäße Düsenanordnung mit einer erzwungenen Umlenkung anstelle einer freien Umlenkung wie in Figur 8 verwendet wird;
Figur 10 : ein nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Düsenanordnung;
Figur 11 : ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel im Querschnitt mit einer doppelten Umlenkung zur Erzeugung zweier Austrittsrichtungen für den Luftstrom; und
Figur 12 : eine schematische Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend der Regeleinrichtungen für die Druckluftzufuhr sowie die weitere Luftzufuhr in dem Zwischenbereich.
Anhand von Figur 1 ist das grundsätzliche erfindungsgemäße Prinzip einer verwendeten und entsprechend erfindungsgemäß angepassten Bernoulli-Düse zu sehen. Dabei wird der Bernoulli-Düse 2 in der Regel vom rückwärtigen Bereich her (also entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des Kühlwalzenkörpers liegend) in der Regel über eine Vielzahl von einzelnen und auch einzeln Steuer- und regelbaren Druckzuführleitungen 21 (in Figur 6) Druckluft zugeführt, wobei nunmehr die Bernoulli-Düse 2 so ausgebildet ist, dass diese Luft am vorderen Bereich umgelenkt und mit einer Strömungskomponente aus einem Zwickelbereich Z heraus, d.h. z.B. im Wesentlichen entgegengesetzt zur Rotations- richtung A des Kühlwalzenkörpers (also zur Rotationsrichtung des Mantels des Kühlwalzenkörpers) abgeführt wird. Am Austrittsende der Bernoulli-Düse wird darüber nunmehr Luft angesaugt, und zwar jene Luft, die sich in dem Zwickel- bereich Z, der durch die Bernoulli-Düse, die Breitschlitzdüse 4, den daraus austretenden und auf einem Kühlwalzenmantel 8' einer Kühlwalze 8 anzulegenden Schmelzfilm sowie die in diesem Bereich angrenzende Mantelfläche befindet, wodurch ein auf einen Schmelzfilm 5 wirkender Unterdruck erzeugt wird. Es handelt sich hierbei also um ein dynamisches Prinzip basierend auf dem Bernoulli-Effekt.
Nachfolgend wird anhand von Figur 2 und 2a ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel erläutert.
Figur 2 zeigt wesentliche Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in Schnittansicht. In der Ausführungsform der Figur 1 wird die Vorrichtung zum Anlegen einer Folienbahn 5 verwendet, die aus einer Breitschl-itz-Düsenanord- nung 4 als Polymerschmelzefahne (bestehend beispielsweise aus einem Polymer wie PP, PET, PA oder dergleichen) herausläuft und sich entlang einer senkrecht zur Blattebene verlaufenden Anlegelinie 7 an eine Kühlwalze 8 anlegt. Die Kühlwalze 8 rotiert dabei in Abzugsrichtung A der Folien- bahn, und zwar um eine senkrecht zur Zeichenebene in Figur 1 verlaufenden und in Figur 1 nicht näher dargestellten Rotationsachse. Auch die Breitschlitz-Düsenanordnung 4 ist in Querschnittsdarstellung gezeigt. Die Düse 4 erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene in Figur 1 und verläuft damit parallel zur Rotationsachse der Kühlwalze 8 bzw. parallel zur Anlegelinie 7, also quer zur Abzugsrichtung des Schmelzfilms. Das Anlegen wird primär durch eine Anlegeeinheit 6 bewirkt, welche aus einer Hochdruckdüse (teil- weise auch Luftmesser genannt) und/oder aus einer elektrostatischen Pinning-Elektrode bestehen oder diese umfassen kann, mit der die Schmelzefahne gegen die Kühlwalze 8 gepresst wird. Die erfindungsgemäße Anordnung 1 dient zur Unterstützung des Anlegens der Folienbahn 5 an den Kühlkörper 8. Hierzu umfasst die Vorrichtung eine Düsenanordnung 2, welche teilweise in einem Zwischenbereich Z (üblicherweise als "Zwickelbereich" bezeichnet) zwischen der Unterseite der Folienbahn 5 und der Oberfläche des Kühl- körpers 8 angeordnet ist. Die Düsenanordnung 2 ist an der Unterseite einer Abschottung 3 befestigt, welche den Zwickelbereich Z gegenüber der Umgebung abschottet.
Die Düsenanordnung 2 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 an der Unterseite einer Abschottung 3 befestigt, welche den Zwickelbereich Z gegenüber der Umgebung abschottet. D.h., dass die sogenannte Abschottung 3 im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 benachbart zum Austrittsspalt der Breitschlitz-Düsenanordnung -4 am Breit- schlitz-Düsenkörper, und zwar an dessen rückwärtiger Seite 4' positioniert und/oder angebracht ist, wobei sich an der Unterseite dieses Abschottkörpers 3 dann die erwähnte Düsenanordnung 2 befindet und/oder gehalten ist. Sowohl die Abschottung 3 als auch der Düsenkörper erstrecken sich bevorzugt zumindest über die gesamte Breite des Kühlkörpers und/oder die gesamte Breite der Breitschlitzdüse 4, so dass der Zwickelbereich Z zum einen oben liegend durch einen Teil des Körpers der Breitschlitz-Düsenanordnung 4, auf der rückwärtigen Seite entgegengesetzt zur Abzugs- richtung der Folienbahn teilweise durch den Abschottkörper 3 sowie einen Teil der nachfolgend auch im einzelnen weiter erörterten Düse 2 und in Abzugsrichtung durch den abzuziehenden Schmelzfilm 5 begrenzt ist. An den gegen- überliegenden Stirnseiten der so begrenzten Zwickelbereiches Z kann auch noch eine Randkapselung vorgesehen sein. Zwingend erforderlich ist dies jedoch nicht.
Die erwähnte Abschottung 3 weist einen Zuluftkanal 3a auf, über den Zuluft dem Zwickelbereich Z zugeführt werden kann. Wie später noch erläutert wird, kann die Zuführung gesteuert, d.h. insbesondere gedrosselt werden, wodurch sich der mittels des Bernoulli-Effekts erzeugte Unterdruck an der Unterseite der Folienbahn zum verbesserten Anlegen des Schmelzfilms optimal verändern lässt. Die Verwendung der Abschottung bzw. des Abschottungskörpers selbst ist jedoch optional. In der Regel reicht bereits die Verwendung der erwähnten Düsenanordnung 2 zur Erzeugung eines Unterdrucks aus, so dass auf die erwähnte Abschottung verzichtet werden kann.
Die Düsenanordnung 2 fungiert als sog. Bernoulli-Düse, wozu an ihrem in Abzugsrichtung vorne liegenden Endbereich (der unmittelbar in dem vergleichsweise spitz zulaufenden Raum zwischen der Oberfläche der Kühlwalze 8 und dem Schmelzfilm positioniert werden kann) eine aus dem Zwickelbereich Z heraus gerichtete Luftströmung Sl erzeugt wird. Aufgrund des aus der Physik bekannten Bernoulli- Effekts kann durch die aus der Düsenanordnung ausströmende Luftströmung im Zwickelbereich auf der Unterseite der Folie ein Unterdruck erzeugt werden, durch den die Folienbahn 5 an den Kühlkörper 8 gepresst wird. Durch die Düsenanordnung wird somit das Anlegen der Schmelzefahne 5 an den Kühlkörper 8 unterstützt. Ferner wird die Grenzschichtströmung, welche insbesondere bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten an der Oberfläche der Kühlwalze auftritt, an der Anlegelinie 7 vermindert. Darüber hinaus wird ein Flattern der Schmelzefahne verringert und die Führung der Folienbahn wird verbessert. Der aus der Düsenanordnung austretende Überdruck dient auch zur Reinigung der Kühlwalze 8 von Verunreinigungen, Wassertropfen und Wasserfilmen. Durch diesen Überdruck und die einzogene Luft wird ferner ein Luftkissen erzeugt, auf dem die Düsenanordnung unterstützend getragen wird (sog. Coanda- Effekt) . Da das Luftkissen die Düsenanordnung stützt, kann die Halte- und Stützkonstruktion der Düsenanordnung sehr einfach ausgestaltet werden.
Die in Figur 2 im Querschnitt gezeigte Düsenanordnung 2 ist in Figur 2a im größeren Querschnitt und im größeren Detail wiedergegeben, worauf nachfolgend eingegangen wird.
Die Düsenanordnung gemäß Figur 2 und 2a ist dabei mit einer Mehrzahl von Druckzuführleitungen 21 verbunden, welche Druckluft entlang der senkrecht zur Blattebene verlaufenden Arbeitsbreite der Düsenanordnung bereitstel- len. Die Druckzuführleitungen sind hierbei z. B. in einem Abstand von 50 mm verteilt über die gesamte Arbeitsbreite (oder Länge der Düsenanordnung) angeordnet und mit einem Druck von 1 bar beaufschlagt. In Figur 6 ist dazu beispielsweise die Seitenansicht auf die Düse 2 mit einem zugehörigen Düsenkörper 102 gezeigt, woraus zu ersehen ist, dass der Düse über deren Länge hinweg über eine Vielzahl von nebeneinander verlaufenden Druckzuführleitungen 21 Druckluft zugeführt wird. Diese Druckluftleitungen münden dann bevorzugt in eine sich im Inneren des Düsen- körper in dessen Längsrichtung erstreckenden Vorkammer 22, welche auch als Laminationskammer bezeichnet wird. Diese Laminationskammer dient der Verbesserung der Strömungseigenschaft der eintretenden Luft. Die Laminationskammer 22 ist im Wesentlichen im Querschnitt quer zur Erstre- ckungsrichtung der Düse parallel zur Rotationsachse des Kühlkörpers rechteckförmig gestaltet und weisen einen Hals 22a auf, an den sich ein Austrittsschlitz 23 in der Form einer geschliffenen Düsenlippe anschließt. Der Austritts- schlitz weist eine Schlitzbreite von ca. 100 μm, beispielsweise von 50 μm auf. Die aus dem Schlitz austretende Druckluft wird entlang eines Führungsbleches 24 geführt, - welches einen ersten geraden Abschnitt 24a und einen daran anschließenden A gebogenen, im Wesentlichen V-förmigen Abschnitt 24b aufweist. Wie durch den Pfeil P angedeutet ist, wird die aus dem Schlitz 23 heraustretende Luftströmung durch das Führungsblech umgelenkt, so dass mittels der Düsenanordnung eine aus dem Zwickelbereich Z der Figur 1 herausströmende Luftströmung erzeugt wird.
Entsprechend der Querschnittsdarstellung nach Figur 2 und 2a ist also zu ersehen, dass am in Abzugsrichtung der Folie vorlaufenden Ende der Bernoulli-Düse 2 der im Quer-" schnitt V-förmige Abschnitt 24b einen auslaufenden Schenkelabschnitt 24c aufweist, der ungefähr entgegengesetzt zur Rotationsrichtung der Kühlwalze ausläuft und dabei bei entsprechender Positionierung der Düse parallel oder fast parallel zur angrenzenden Manteloberfläche des darunter rotierenden Walzenkörpers zu liegen kommt. Da der Erstre- ckungsabstand zwischen unterem Begrenzungsschenkel 24c und dem darüber verlaufenden mit dem Düsenkörper verbundenen Abschnitt 24d des im Querschnitt V-förmigen Abschnittes 24b sehr eng bemessen ist, ergibt sich quasi eine Umkehrung der Luftströmung um fast 180'. Diese Umlenkung hängt dabei von der geometrischen Ausgestaltung des im Querschnitt zumindest näherungsweise V- oder U-förmigen Abschnittes 24b an und kann zu einer Umlenkung der Luft- Strömung in einem Winkelbereich von beispielsweise 120" bis fast 180", insbesondere 150* bis 178', insbesondere um 150* bis 170" liegen.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Düsenanordnung 2, wobei in der Querschnittsdarstellung gemäß Figur 3a der Einbau und die Anordnung der in Figur 3 im größeren Querschnitt gezeigten Düsenanordnung 2 wiedergegeben ist.
Im Unterschied zu Figur 2 und 2a weist die Düsenanordnung gemäß Figur 3 und 3a neben einem Führungsblech 24 auch einen Führungskanal 25 auf, in dem die aus der Laminationskammer 22 austretende Druckluft geführt wird. Die eine oder die mehreren nebeneinander angeordneten Laminationskammern 22 sind im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Figur 2 im gezeigten Querschnitt im Wesentlichen dreieckförmig gestaltet. Die Querschnittsform kann jedoch beliebig gewählt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Querschnittsform nur konstruktionsbedingt dreieckförmig. Der aus der Kammer 22 austretende Führungskanal umfasst zunächst einen oder mehrere quer zur Zeichenebene hintereinander liegende Führungskanalabschnitte 25a. Der oder die Führungskanalabschnitte 25a mündet in einen stär- ker in Richtung Kühlwalze verlaufenden Kanalabschnitt 25b, an den sich dann ein gebogener Führungskanalbereich 25c anschließt, der (wie anhand von Figur 2 erläutert und in der Querschnittsdarstellung zumindest näherungsweise zu ersehen ist) V- oder U-förmig gestaltet ist. Dadurch wird eine nunmehr wiederum entgegengesetzt zur Abzugsrichtung des Schmelzfilms und damit entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des Walzenkörpers eine in rückwärtige Richtung verlaufende schlitzförmige Luftaustrittsöffnung 23 ge- bildet, aus der nunmehr die entsprechende Luftströmung austreten kann. Der Weg der Luftströmung durch die Düsenanordnung ist wiederum durch einen entsprechenden Pfeil P angedeutet. Analog zur Ausführungsform der Figur 2 wird die Luftströmung in Betriebsstellung aus dem Zwickelbereich Z herausgeführt, wobei die Umlenkung der Luftströmung durch den Führungskanal 25 bewirkt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 umfasst also der Düsenkörper 102 einen unten liegenden und die Laminationskammer 22 nach unten hin begrenzenden Bodenabschnitt 105. Durch den Bodenabschnitt 105 wird gleichzeitig auch der Führungskanal mit seinen Führungskanalabschnittes 25a, 25b, 25c begrenzt. Die Gestaltung ist dabei ferner - so, dass der Düsenboden 105 bis in den im Querschnitt V-förmigen Umlenkbereich 25c eingreift und hierüber nicht nur Teile des Führungskanals 25, sondern vor allem auch die Dicke des Luftaustrittsspaltes 23 definiert und festlegt. •Es handelt sich bei dieser Ausführungsform also um eine Bernoulli-Düse mit einer erzwungenen Umlenkung im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2, in welchem in dem V- oder U-förmigen Umlenkbereich 24 kein Düsenkör- perabschnitt eingreift, so dass hier von einer freien Umlenkung gesprochen werden kann.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Düsenanordnung. Die Düsenanordnung entspricht im Wesentlichen der in Figur 2 gezeigten Düsenanordnung. Als einziger Unterschied weist die Laminationskammer 22 zusätzlich eine Brechungskante 26 auf, welche sich von der Oberseite der Laminationskammer nach unten erstreckt und einen kleinen Spalt an der Unterseite der Laminationskammer zum Durchfluss von Luftströmung bildet. Durch die Brechnungskante werden die Strömungseigenschaften der durch die Laminationskammer strömenden Luft weiter verbessert. Die Luftströmung in der Kammer ist durch den Pfeil P' angedeutet.
Figur 5 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Betriebsstellung, wobei eine Winkel- und Horizontal/Vertikal-Verstellung für die Düsenanordnung 2 vorgesehen ist. Hierzu ist die Düsen- anordnung 2 an einem Ende eines Arms 9 gelagert, der wie durch den Doppelpfeil PW angedeutet ist, winkelverstellbar z.B. an der Achse der Kühlwalze 8 (oder aber auch an anderer Stelle) befestigt ist. Bevorzugt ist links und rechts des Kühlwalzenkörpers jeweils ein Arm 9 vorgesehen, die um eine gemeinsame gedachte Achslinie, vorzugsweise konzentrisch zur Achse des Kühlkörpers 8 gemeinsam rotieren und dazwischen die Bernoulli-Düse 2 halten können. Durch die Verdrehung des Arms 9 oder der Arme 9 kann z.B. der Arbeitspunkt der Düse optimiert werden, indem z.B. im Rahmen einer durchgeführten Korrelation in Abhängigkeit der Abzugsgeschwindigkeit der Folienbahn die Düsenanordnung in den Zwickelbereich Z lageveränderlich positioniert wird, also in den Zwickelbereich Z näher an die Anlagelinie 7 herangeführt oder etwas weiter von dieser Anlagelinie aus dem Zwickelbereich Z etwas heraus bewegt wird. Die Winkelverstellung wird automatisiert vorzugsweise über einen Aktor 11 bewerkstelligt, der mit einer starren Befestigung
12 verbunden ist. Der Aktor wird hierbei beispielsweise mechanisch, elektromotorisch, hydraulisch, pneumatisch oder in sonstiger geeigneter Weise verstellt. Am oberen Ende der Achse 9 ist ferner eine kartesische Verstellung 13 vorgesehen, mit der die Düsenanordnung durch Bewegung in entsprechenden Führungen in Horizontal- und/oder Vertikal-Richtung verschoben werden kann. Die Verschiebung in Horizontal-Richtung ist durch den Doppelpfeil PX und die Verschiebung in Vertikal-Richtung durch den Doppelpfeil PY angedeutet. Durch die kartesische Verstellung 13 kann der Arbeitspunkt der Düse im Zwickelbereich optimiert werden.
Durch diesen Verstellmechanismus kann eine optimale Positionierung der erfindungsgemäßen Bernoulli-Düse vorgenom- men werden, und zwar in einem möglichst geringen Abstand oberhalb der Mantelfläche 8' des Kühlwalzenkörpers 8 zum einen und unmittelbar in dem im Querschnitt in Figur 5 wiedergegebenem dreieckförmig zulaufenden Bereich zwischen der Manteloberfläche .8 und dem an der Anlegelinie 7 letzt- lieh an der Oberfläche des Kühlwalzenkörpers zur Anlage kommenden Schmelzfilmes 5. Dadurch wird zwischen der Unterseite 105' des Düsenkörpers und der Manteloberfläche 8 ein sich über die gesamte Breite des Düsenkörpers und damit der Manteloberfläche des Kühlwalzenkörpers verlau- fender Luftkanal 207 gebildet, durch den die über die Bernoulli-Düse zugeführte Luft einschließlich der in dem Zwickelbereich Z abgesaugten Luft abgeführt werden kann. Dadurch wird der gewünschte Unterdruck möglichst nahe der Anlegelinie des Schmelzfilms auf dem Kühlwalzenkörper erzeugt, um hierüber die Schmelzefahne durch Unterdruck verbessert an der Kühlwalze anzupressen. Zudem wird, wie erwähnt, die Grenzschichtströmung reduziert und verbessert, ein Flattern der Schmelzefahne verringert und durch den über die Bernoulli-Düse austretenden Luftstrom eine Reinigung der Manteloberfläche des Walzenkörpers bewirkt.
Schließlich dient der ausströmende Überdruck insbesondere bei der anhand der Figuren 1 bis 4 geschilderten Umlenkung unter Herausführung des Luftdrucks aus der Bernoulli-Düse über einen auf der Unterseite zwischen der Bernoulli-Düse und der Manteloberfläche 8' des Walzenkörpers 8 gebildeten Luftkanals 207 dazu, ein Luftkissen zu erzeugen, das dazu beiträgt, dass die Halte- und Stützkonstruktion der Düse sehr einfach ausfallen kann. Das erfindungsgemäße Prinzip kann aber nicht nur zum Anlegen eines Schmelzfilms auf einer Kühlwalze verwendet werden, sondern auch zum Anlegen eines Films auf einem sonstigen Walzenkörper, einem Wickel etc. Auch in diesem Falle tritt der erwähnte Luftkisseneffekt ein, wodurch die Halte- und Stützkonstruktion der Düse vereinfacht ausgebildet sein kann.
Figur 6 zeigt eine schematische rückwärtige Ansicht quer zur Längserstreckung (also quer zur Arbeitsbreite) der Düsenanordnung 2, und zwar vor einem Castfilm 5 mit Einsprung (neck in) , der an eine (nicht gezeigte) Kühlwalze angelegt wird. Wie bereits erwähnt, führen zu der Düsenanordnung 2, d.h. zu dem bevorzugt einheitlichen Düsenkör- per 102 eine Vielzahl von Druckzuführleitungen 21. Jede dieser Druckzuführleitungen ist mit einer Drossel 14 zur Regelung der Druckluftzufuhr verbunden, wobei die einzelnen Drosseln wiederum mit einzelnen Druckverteilsystemen in Verbindung stehen, welche weitere Drosseln sowie mehrere Druckkammern und Druck-/Durchfluss-Messgeräte umfassen, um hierdurch eine einstellbare Regelung der Luftströmung und somit einer Optimierung des Anpressprofils der Folienbahn an den Kühlkörper zu erreichen. Um eine Anpassung der Düsenanordnung an den Einsprung des Films 5 und damit an eine gewünschte Arbeitsbreite zu erreichen, sind am linken und am rechten Rand der Düsenanordnung Randverstellungen 28 vorgesehen, die innerhalb der Düsenanordnung längs ihrer Erstreckungsrichtung ver- schoben werden können, wie durch zwei Doppelpfeile angedeutet ist. Die Randverstellungen 28 können dabei bevorzugt in die Laminationskammern von den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten aus in Längsrichtung des Düsenkör- pers eingeschoben werden, wodurch die quer in die Laminationskammern 22 endenden Druckzuführleitungen in diesem Bereich gesperrt werden. Hierdurch kann die wirksame Arbeitsbreite angepasst und verändert werden. Die Randverstellungen sind vorzugsweise Füllkόrper, mit denen die Luftzufuhr am Rand der Düsenanordnung unterbrochen werden kann. Ohne eine derartige Randverstellung würde aufgrund des Bernoulli-Effektes der Film 5 von der Kühlwalze abgehoben werden. Die Randverstellung kann insbesondere mit der Abzugsgeschwindigkeit der Folienbahn 5 korreliert sein. Bevorzugt wird eine motorische Einstellung der Randverstellung vorgenommen, insbesondere mithilfe einer entsprechende Ansteuerung zum automatischen Ansteuern und Verändern der Position der Randverstellung in Abhängigkeit vom Einsprung.
Figur 7 zeigt eine Schnittansicht der Düsenanordnung der Figur 3 in einem Randbereich, in dem die Düse durch die Randverstellung 28 verschlossen ist. Es ist ersichtlich, dass die Randverstellung aus einem schraffiert dargestell- ten Füllkörper gebildet ist. Da der Füllkörper genau die Form der Vorkammer oder der Laminationskammer 22 aufweist, kann somit keine Luft mehr aus dem Austrittsschlitz 23 austreten. Also zumindest bei der Ausführungsform einer derart anpassbaren Arbeitsbreite muss die anhand von Figur 4 erläuterte Laminationskammer 22 in Längsrichtung des Düsenkörpers, also quer zu den Druckluftzuführkanälen 21 als einteilige Kammern ausgebildet sein, um hierüber durch Ein- und Ausschieben der Randverstellung 28 eine beliebige Anzahl von Druckzuführleitungen 21 zu verriegeln. Die Randverstellung 28 kann von daher auch bei einer Ausführungsform eingesetzt werden, bei der alle Druckzuführleitungen 21 in eine gemeinsame sich in Längsrichtung der Düse 2 erstreckenden gemeinsamen Laminationskammer münden.
Die anhand von Figur 7 erläuterte Ausführungsform ist aber nur eine von mehreren unterschiedlichen Varianten. Letztlich muss nur der Lufteinlass oder der Düsenschlitz ver- schlössen werden, um eine Randbreitenanpassung zu realisieren. In diesem Falle kann also auf den dargestellten- Füllkörper verzichtet werden, der axial verstellbar ist. Wenn der Lufteinlass und/oder der Düsenschlitz verschlossen wird, wird jedoch bevorzugt eine Vielzahl von neben- einander angeordneten Laminationskammern verwendet, die miteinander nicht in Verbindung stehen oder nur eine sehr stark gedrosselte Verbindung aufweisen, um einen Luftaustritt in dem entsprechend vorgewählten äußeren Bereich der Düsenanordnung zu vermeiden.
Die Figuren 8 bis 11 zeigen Schnittansichten von weiteren Ausführungsformen der im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Düsenanordnung. Figuren 8 und 9 zeigen jeweils Düsenanordnungen, die einen schraffiert dargestellten Grundkörper 27 umfassen, an dessen Oberseite eine Abschottung 3 mit einer einzelnen oder in Längsrichtung des Düsenkörpers (also parallel zur Rotationsachse des Kühlwalzenkörpers) verlaufenden und voneinander be- abstandeten Vielzahl von Kanälen 3a angeordnet ist. Die Düse 2 bzw. Der Düsenkörper 102 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 entspricht dem Düsenkörper, wie er grundsätzlich anhand von Figur 2 erläutert worden ist. Es handelt sich insoweit also um eine Bernoulli-Düse mit einer sogenannten freien Umlenkung (offenem Querschnittsbereich in dem V-förmigen Umlenkbereich 24). Durch den Aufbau der Bernoulli-Düse 2 und den geschilderten Effekt tritt in dem Zwickelbereich Z ein Unterdruck ein. Dabei wird die Bernoulli-Düse so positioniert, dass zwischen der Unter- und Außenseite des auslaufenden Schenkelabschnittes ••24c und der angrenzenden Manteloberfläche 8' der angrenzenden Kühlwalze 8 ein sich über die gesamte Länge des Düsenkörpers 2 erstreckender Abstandsspalt 207 ergibt, worüber die aus der Düse austretende Luft gemäß Pfeildarstellung P (in Figur 2 oder Figur 9) Luft aus dem Zwickelbereich Z mit saugt und dadurch in diesem Bereich den Unterdruck erzeugt. Um das dynamische Prinzip des Bernoulli-Effekts aufrechtzuerhalten, wird diesem Zwickel- bereich dann über den erwähnten Zuführkanal 3a in der Abschottung 3 stets wieder weitere Luft zugeführt, die also über diesen Kanal 3a nachströmen kann. Über eine . nachfolgend noch erörterte Luftzufuhr-Steuerungsvorrichtung kann die Nachströmung dosiert, also begrenzt oder verringert werden, um hierüber den Unterdruck in dem Zwickelbereich Z wunschgemäß zu verändern und unterschiedlich einzustreuen. Die gesamte Anordnungen in diesem Falle so, dass der Düsenkörper mit der Abschottung 3 direkt zur Anlage an einer unteren oder eher rückwärtigen Seite der Breitschlitzdüse 4 gebracht oder sogar daran befestigt ist, so dass nur über den oder die Zuführkanäle 3a und den unten liegenden Abstandsspalt oder' Kanal 207 der Zwickelbereich Z begrenzt ist (stirnseitige zusätzliche Begrenzungen können zusätzlich vorgesehen sein, müssen aber nicht realisiert sein) . Die gesamte Düsenanordnung kann dabei also sehr nahe an die Kühlwalze 8 oder einen sonstigen Walzenkörper oder einen Wickel 8 oder dergleichen herangefahren werden. Die Düsenanordnung gemäß Figur 8 umfasst das nachfolgend auch als Führungsleiste bezeichnetes im Querschnitt V-förmiges Führungsblech 24, welches ebenfalls Bestandteil des Grundkörpers 27 ist und, wie erwähnt, zur freien Umlenkung der austretenden Druckluft dient, wobei ein kurzer schlitzförmiger (sich über die Breite des Düsenkörpers erstreckender) Austrittskanal 25 vorgesehen ist, aus dem die dem Düsenkörper zugeführte Druckluft von der Vorkammer 22 austritt. Der weitere Aufbau entspricht im Wesentlichen jenem nach Figur 2. Im Gegensatz zu dem mit der freien Umlenkung versehenen Düsenkörper gemäß Figur 8 ist der Düsenkörper gemäß Figur 9 wiederum mit einer erzwungenen Umlenkung versehen, wie dies grundsätzlich anhand von Figur 3 bereits erläutert wurde.
Figuren 10 und 11 zeigen zwei Ausführungsformen einer Düsenanordnung 2, welche beide auf eine Abschottung 3 und einen in der Abschottung 3 integrierten Zuluftkanal 3a verzichten. Dafür umfassen beide Düsenanordnungen Leitble- ehe 3', welche sich in den Zwickelbereich Z erstrecken. Hierdurch wird eine erzwungene Umlenkung der aus der Laminationskammer 22 austretenden Druckluft erreicht. Die Führungsleiste 24 und der Führungskanal 25 sind hierbei Bestandteile des Grundkörpers 27. Allerdings umfassen beide Anordnungen Leitbleche 3', welche im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 10 an der eher rückwärtigen Seite der Breitschlitzdüse 4 positioniert und/oder befestigt ist, wobei der in Richtung Manteloberfläche der Kühlwalze vorstehende Leitblechabschnitt 3" gegebenenfalls mit zunehmend flacherem Anstellwinkel gegenüber der Mantelfläche bis fast in den vorderen im Querschnitt dreiec- kförmigen Bereich zwischen Schmelzfilm 5 und Manteloberfläche 8 * verläuft und in nur geringem Abstand von der Manteloberfläche endet. Durch ein derartiges sich weit in den Zwickelbereich Z hinein erstreckendes Leitblech 3λ wird das Volumen, welches mittels der Düsenanordnung aus dem Zwickelbereich abgesaugt wird, deutlich verkleinert. Die Verwendung eines Leitblechs kommt insbesondere bei der Unterstützung des Anlegens von Flachfolien in Betracht, da bei diesen schnell laufenden Folien das abzusaugende Volumen möglichst klein gehalten werden soll.
Figur 10 zeigt im Gegensatz zu den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen auch, dass die Düsenanordnung 2 gemäß Figur 10 zu den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen quasi umgekehrt angeordnet werden kann, derart, dass das freie Schenkelende 24c der im Querschnitt zumindest nä- herungsweise V- oder U-förmigen Umlenkung 24 nicht parallel zur Mantelfläche der Kühlwalze, sondern in etwa parallel zu dem Leitblech 3', insbesondere zu dem frei in den Zwickelbereich Z vorstehenden Leitblechabschnitt 3" zu liegen kommt, so dass die über die Bernoulli--Düse 2 zu- geführte Druckluft dann etwa parallel zur Anordnung des Leitbleches 3' in Pfeilrichtung P' abströmt. Auch in diesem Falle soll der Absaugkanal oder Absaugschlitz 207 ' , der zwischen der Außenseite des freien Schenkels 24c der V- oder U-förmigen Umlenkung 24 und des Leitbleches 3' vorgesehen ist, möglichst schmal sein und parallel zur angrenzenden Wand des Leitbleches 3' verlaufen. Über den Abstandsspalt 3a' zwischen der Unterseite des Düsenkörpers 102 und der benachbarten angrenzenden Manteloberfläche 8' der Kühlwalze 8 wird dann Umgebungs- oder ansonsten ge- steuert oder dosierte Luft dem Zwickelbereich Z zugeführt, um in diesem Bereich den gewünschten Unterdruck aufzubauen und zu erhalten. Bei der Düsenanordnung gemäß Figur 10 ist also der Grundkörper 27 so ausgestaltet, dass die Druckluft im Wesentlichen mit im Gegensatz zur Abzugsrichtung des Schmelzfilms verlaufenden Richtung P' herausgeführt ist.
Demgegenüber ist die Düsenanordnung in Figur 11 als Doppeldüse ausgestaltet und umfasst eine Umlenkanordnung 24, die zwei gegensinnig verlaufende und V-förmig ausgestaltete und schenkeiförmige auslaufende Abschnitte 24' und 24" aufweist, wobei der Abschnitt 24' nach unten und der Abschnitt 24" nach oben gebogen ist. Der Düsenkörper gemäß Figur 11 umfasst also letztlich die Varianten, wie sie sich bei der Ausführungsform beispielsweise gemäß Figur 2, 3 oder 4 in Verbindung mit der Ausführungsform gemäß Figur 10 beispielsweise ergibt. Die Führungsleiste 24 ist in einem Austrittsschlitz im Grundkörper 27 eingesetzt, wodurch zwei Austrittskanäle 23a und 23b gebildet werden. Hierbei wird Druckluft aus dem Austrittskanal 23b über die Umlenkung 24" entlang des Leitblechs 3' aus dem Zwickel- bereich Z herausgeführt. Demgegenüber wird Druckluft aus dem Kanal 23a über die Umlenkung 24' entlang der Kühlwalze 8 aus dem Zwickelbereich Z herausgeleitet. Durch die Verwendung einer Doppeldüse können größere Volumenströme erreicht werden, um von der Kühlwalze die Grenzschicht zwischen Folienbahn und Walze zu entfernen und eine Führung der Folienbahn mittels des Coanda-Effekts zu erreichen. Eventuell kann auf die Leitbleche 3' bei der Verwendung der Doppeldüse in Figur 12 verzichtet werden.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 11 kann die Düse auf nur einer Seite der beiden Umlenkungen 24', 24" oder auf beiden Seiten dieser Umlenkung 24', 24" als freie oder erzwungene Umlenkung ausgebildet sein. Figur 12 zeigt schematisch den Gesamtaufbau der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anlegen einer Folienbahn. Das gezeigte Druckzuführsystem besteht aus zwei separaten Kreisen. Der erste Kreis umfasst die Leitungen Ll und dient zur Druckluftzufuhr an die Düsenanordnung 2. Der zweite Kreis umfasst die Zuführleitungen L2 und dient zur Steuerung der Zuluft für den Zuluftkanal 3a der Abschottung 3.
Im ersten Kreis wird die Druckluft über das Leitungssystem Ll und über eine nicht näher gezeigte Verzweigung über die in Figur 6 wiedergegebene Vielzahl von Druckzuführleitungen 21 der Düsenanordnung 2 zugeführt. In der Leitung Ll sind dabei ferner zwei Drosseln 15 zur Steuerung der Druckluftzufuhr sowie ein Druck-/Durchflussgerät 15' zur Messung des Drucks bzw. des Durchflusses in den Leitungen vorgesehen. Die Druckluftzufuhr wird hierbei über eine Druckregelung 16 gesteuert. Wie aus der Figur 6 ersichtlich ist, kann über eine weitere Drossel 14 die Druckluft- zufuhr für jede einzelne Zuführleitung 21 nochmals separat eingestellt werden. Der erste Druckluftkreis umfasst ferner einen Kompressor 20 mit einer Luftaufbereitung zur Erzeugung von Druckluft sowie einen Druckbehälter 18, in dem die Druckluft gespeichert ist. Darüber hinaus ist eine Druckkammer 19 vorgesehen, die zur Lamination und Verteilung der Druckluft dient.
Der zweite Kreis umfasst die Leitung oder das Leitungssystem L2, welches zu einem oder mehreren Zuluftkanälen 3a der erläuterten Abschottung 3 führt. Die Leitung L2 umfasst eine Drossel 15, die über eine Regelung 17 gesteuert wird. Der zweite Kreis dient hauptsächlich dazu, die in den Zwickelbereich Z nachströmende Luft bzw. Luftmenge zu steuern, zu regeln und/oder zu dosieren, worüber letztlich der über die Bernoulli-Düse im Zwickebereich Z erzeugte Unterdruck entsprechend justiert werden kann. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, das Vakuum oder den Unter- druck unterhalb des Schmelzfilms zu erhöhen. Im zweiten Kreis kann zusätzlich eine (nicht gezeigte) separate Regelung der Zuluft für jeden einzelnen Zuluftkanal entlang der Arbeitsbreite der Düsenanordnung vorgesehen sein.
Die Erfindung ist überwiegend für ein Ausführungsbeispiel erläutert worden, bei welchem ein Schmelzfilm 5 an einer Kühlwalze mit der erfindungsgemäßen Bernoulli-Düse angelegt werden soll. Die Erfindung soll ebenso auch bei sonstigen Walzen, Walzenkörper, Führungseinrichtungen oder insbesondere auch Wickel oder Wickeleinrichtungen anwendbar sein, um dort eine Folienbahn insbesondere eines Polymerfilms verbessert unter Vermeidung von Lufteinschlüssen anzulegen.
Die verschiedenen Ausführungsbeispiele zeigen einige Varianten, wie die erfindungsgemäße Bernoulli-Düse ausgebildet bzw. angeordnet sein kann. Insbesondere die Ausführungsbeispiele gemäß Figur 2 und 2a zeigen, dass die Bernoulli-Düse sehr nahe an der Anlegelinie 7 eines Films 5 positioniert werden kann, so dass dieses vorlaufende Ende der Bernoulli-Düse in einen Abschnitt des Zwickelraums Z hineinragt, der zwischen einer durch die in den Zeichnungen nicht näher gezeigten Rotationsachse einer Walze und durch die Schlitzöffnung der Breitschlitzdüse 4 verlaufenden Radialebene und der Anlegelinie 7 liegt.

Claims

Patentansprüche ;
1. Vorrichtung zum Anlegen einer Folienbahn (5) an einer Walze oder einem Wickel oder einer sonstigen vorbewegten Führungseinrichtung, insbesondere zum Anlegen einer Polymerschmelzefahne an einer Kühlwalze (8), umfassend die folgenden Merkmale: - die Vorrichtung (1) umfasst eine Düsenanordnung (2) mit einer oder mehreren Druckzuführleitungen (21) zum Zufüh.- ren von Druckluft; die Düsenanordnung (2) erstreckt sich quer zur Rotationsachse der Walze oder des Wickels (8) bzw. in Ab- zugsrichtung (A) der Folienbahn (5) , wobei die Düsenanordnung (2) in Betriebsstellung zumindest teilweise in einem Zwischenbereich (Z) zwischen der auf dem Walzenmantel (8') der Kühlwalze (8) anzulegenden Folienbahn (5) und der Kühlwalze (8) angeordnet ist; - die Düsenanordnung (2) ist derart ausgestaltet, dass sie in Betriebsstellung eine aus dem Zwischenbereich (Z) heraus gerichtete Luftströmung unter Erzeugung eines Unterdruckes auf der Unterseite der Folienbahn (5) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmung, die durch die Düsenanordnung (2) erzeugt wird, aus dem Zwischenbereich (Z) wenigstens teilweise über einen Luftkanal (207, 207') abströmt, der zwischen der Düsenanordnung (2) und der Walze, dem Wickel (8) oder der sonstigen Führungs- einrichtung gebildet ist und/oder dass die Luftströmung, die durch die Düsenanordnung (2) erzeugt wird, aus dem Zwischenbereich (Z) wenigstens teilweise über einen Luftkanal (207, 207') herausgeführt wird, der zwischen der Düsenanordnung (2) und der Breitschlitzdüse (4) und/oder einem in dem Zwischenbereich (Z) hereinragenden Leitblech (3') gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (2) eine Umlenkeinrichtung (24, 25) umfasst, derart, dass hierüber in Betriebsstellung der Düsenanordnung (2) die Luftströmung (P, P' ) aus dem Zwischenbereich (Z) mit einer Komponente herausführbar ist, die entgegengesetzt zur Rotationsrichtung der Walze oder des Wickels (8) oder der Abzugsrichtung (A) der Folienbahn gerichtet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung ein Führungsblech (24) umfasst, dessen Längsrichtung in Betriebsstellung zumindest im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Kühlwalze (8) und/oder parallel zur Breitschlitzdüse (4) verläuft.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (24,
25) einen Führungskanal (25) umfasst, worüber die Druckluft letztlich der Umlenkeinrichtung (24, 25) zuführbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzung des Führungskanals (25) zumindest teilweise durch das Führungsblech (24) gebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsblech (24) und/oder der Führungskanal (25) einen gebogenen Abschnitt (24b; 25c) zum Umlenken der Luftströmung aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gebogene Abschnitt (24b; 25c) einen konkaven Querschnitt aufweist, der insbesondere im Wesentlichen V- förmig oder U-förmig ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (23) der Düsenanordnung (2) als freie Umlenkung mit offenem Querschnittsbereich im Umlenkbereich oder unter Ausbildung eines im Querschnitt V- oder U-förmigen Strömungskanals nach Art einer erzwungenen Umlenkung ausgestaltet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (2) we- nigstens eine mit den Druckzuführleitungen (21) verbundene Vorkammer (22) ^aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorkammer (22) wenigstens eine Brechungskante (26) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (2) eine Mehrfachdüse, insbesondere eine Doppeldüse, umfasst, mit der in Betriebsstellung mehrere Luftströme aus dem Zwischenbereich (Z) herausgeführt werden.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitplatte (3') vorgesehen ist, die in Betriebsstellung in den Zwischenbereich (Z) ragt und im Abstand oberhalb der Oberfläche der Walze, des Wickels (8) oder der sonstigen Führungseinrichtung endet.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Düsenanordnung (2) eine Abschottung (3) vorgesehen ist, welche in Betriebsstellung zusammen mit der Düsenanordnung (2) den Zwischenbereich (Z) von der Umgebung abschottet.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschottung (3) zumindest einen Zuluftkanal (3a) zum Zuführen von Zuluft aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuluftk'anal (3a) mit einer Luftzuführ-Steuerungs- einrichtung zur gesteuerten und/oder dossierten Zuführung von Zuluft in den Zwischenbereich (Z) verbunden ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschottung einen Abschottkörper um- fasst, der zumindest im Wesentlichen parallel zur Düsenanordnung (2) und/oder der Rotationsachse der Walze oder des Wickels (8) verläuft und in dessen Längsrichtung beabstandet zueinander eine Vielzahl von Zuluftkanälen (3a) vorgesehen sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (2) eine Vielzahl von in Längsrichtung des zugehörigen Düsenkörpers (102) versetzt zueinander liegenden Druckzuführleitungen (21) umfasst, denen vorzugsweise jeweils eine separat einstell- oder steuerbare Drossel (14) zugeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dusenanordnung (2) eine Druckregeleinrichtung (16) umfasst, mit welcher der Druck der aus der Düsenanordnung (2) austretenden Luftströmung über die Arbeitsbreite (AB) der Düsenanordnung' (2) mittels einer Vielzahl von Drosseln (14, 15) regelbar ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder einem der Ansprüche 15 bis 18 in Kombination mit Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Druckregeleinrichtung (17) zur geregelten und/oder gedrosselten Zufuhr von Zuluft über den zumindest einen Zuluftkanal (3a, 3a') in den Zwischenbereich (Z) vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach" einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine VerStelleinrichtung (9,
13) vorgesehen ist, mit der die Winkelposition und/oder die Horizontal- und/oder Vertikalposition der Düsenanordnung (2) verstellbar ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (2) um eine oder mehrere Achsen, insbesondere um eine Achse der Walze oder des Wickels (8), winkelverstellbar gelagert ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (2) an wenigstens einem drehbar gelagerten Arm (9) befestigt ist, wobei die Winkelposition des Arms über einen Aktor (11) insbesondere elektromotorisch und/oder mechanisch verstellbar ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, da- durch gekennzeichnet, dass die VerStelleinrichtung (9, 13) mit einer Sensoreinrichtung derart zusammenwirkt, dass die Versteileinrichtung (9, 13) die Düsenanordnung (2) aus dem Zwischenbereich herausbewegt, wenn die Sensoreinrichtung eine Fehlfunktion in der Führung der Folienbahn detek- tiert.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (2) eine Randverstellung (28) umfasst, mit der die Luftströmung an den gegenüberliegenden Endbereichen der Düsenanordnung (2) auf die jeweilige Arbeitsbreite (AB) verstellbar ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Randverstellung (28) einen oder mehrere in der Düsenanordnung (2) verschiebbare Füllkörper zum Unterbrechen der Luftströmung umfasst.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Randverstellung (28) über eine Rege- lung, insbesondere in Abhängigkeit von der Abzugsgeschwindigkeit und/oder des Einsprungs der Folienbahn, automatisch verstellbar ist.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine weitere
Anlegeeinheit (6), insbesondere eine Elektrodenanordnung und/oder ein Luftmesser, aufweist.
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