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Dokumentenidentifikation DE102005038730A1 22.02.2007
Titel Verbesserte Luftführung an der Folienblase
Anmelder Windmöller & Hölscher KG, 49525 Lengerich, DE
Erfinder Backmann, Martin, 49525 Lengerich, DE
DE-Anmeldedatum 15.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005038730
Offenlegungstag 22.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse B29C 47/88(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B29D 7/01(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung beschreibt eine Extrusionsvorrichtung (1) zur Extrusion eines Folienschlauches in einer Transportrichtung (z). Diese besagte Extrusionsvorrichtung (1) umfasst einen Düsenkopf mit einem ringförmigen Spalt, aus welchem Schmelzematerial austritt, welches sich im Verlauf des Transportes an der Frostlinie verfestigt und anschließend den Folienschlauch bildet, und mit einer Verteilungseinrichtung zur Verteilung von Schmelzematerial auf den ringförmigen Spalt versehen ist. Weiterhin gehört dazu eine Abzugsvorrichtung, mit welcher der Folienschlauch abtransportierbar ist, sowie zumindest ein zwischen dem Düsenkopf und der Abzugsvorrichtung angeordnetes Führungselement, welches Bestandteile des Folienschlauches entlang eines Weges führt.
Neu und erfinderisch ist, dass das zumindest eine Führungselement zumindest ein poröses, vorzugsweise mikroporöses, Material enthält und dass das zumindest eine Führungselement in Transportrichtung (z) des Folienschlauches zwischen der Verteilungseinrichtung und der Frostlinie angeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung zur Extrusion eines Folienschlauches nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Extrusion eines Folienschlauches nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Folienschläuche werden in Extrusionsvorrichtungen produziert, wie sie beispielsweise aus der Patentschrift DE 100 48 862 C1 der Anmelderin bekannt sind. Dort ist ein Düsenkopf gezeigt, dem über schmelzezuführende Leitungen Kunststoffschmelze zugeführt wird, welche innerhalb des Düsenkopfes mit einer Verteilungseinrichtung ringförmig verteilt wird. Von den schmelzezuführenden Leitungen ausgehend wird die Schmelze in Transportrichtung z durch einen ringförmigen Spalt gedrückt. Daran anschließend verfestigt sich die ringförmige Schmelze zu einem Folienschlauch, der zunächst weiter in Transportrichtung z transportiert wird. Die Ebene, an welcher sich die Schmelze zu einem Folienschlauch verfestigt, wird als Frostlinie bezeichnet. Nach dem Verfestigen wird der Folienschlauch mit einer Abzugsvorrichtung in Transportrichtung z abgezogen. Zwischen dem Düsenkopf und der Abzugsvorrichtung wird der bereits verfestigte Folienschlauch in der Regel von Führungselementen geführt, die beispielsweise an so genannten Flachlegevorrichtungen oder Kalibriervorrichtungen zu finden sind.

Bei Versuchen, den Durchsatz durch den Düsenkopf, also die Produktionsgeschwindigkeit, zu erhöhen, wurde beobachtet, dass sich die Schmelze nach dem Austritt aus dem Düsenspalt noch nicht ausreichend verfestigt, so dass dieser Walkbewegungen ausführt, die zu einer Variation des Folienschlauchdurchmessers beziehungsweise der Foliendicke des Folienschlauches führt. Der Produktionsausstoß aus bekannten Extrusionsvorrichtungen ist also begrenzt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Extrusionsvorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, mit denen sich die Produktionsgeschwindigkeit erhöhen lässt, ohne dass die Qualität des Folienschlauches beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 und 11 gelöst.

Dadurch, dass das zumindest eine Führungselement ein poröses Material aufweist, kann sich an seiner dem Folienschlauch oder der Schmelze zugewandten Seite ein Luftpolster ausbilden. Dieses Luftpolster verhindert, dass eine Schmelze in berührenden Kontakt mit dem Führungselement tritt. Diese überraschende Erkenntnis macht es möglich, ein solches Führungselement auch in Bereichen anzuordnen, in denen die Schmelze sich noch nicht ausreichend verfestigt hat, also insbesondere zwischen Düsenkopf und Frostlinie. Die Poren lassen sich auf vielfältige Weise in das Material einbringen. So sind spanende Verfahren denkbar. Poren können auch mit Materiestrahlen wie etwa Elektronenstrahlen erzeugt werden. Es können aber auch Materialien verwendet werden, die auch ohne eine Behandlung porös sind. Es kann von besonderem Vorteil sein, derartige Führungselemente innerhalb des Düsenkopfes anzuordnen, also in Bereichen, in denen es beabsichtigt ist, dass sich die Schmelze noch nicht abkühlt. Bevorzugt ist eine solche Anordnung eines Führungselementes am Ende des ringförmigen Spaltes. Durch das Luftpolster kommt die Schmelze nicht mehr in Kontakt mit Bestandteilen des Düsenkopfes wodurch die sonst zu beobachtenden Schmelzeablagerungen an der Düsenlippe vermieden werden.

In bevorzugter Ausführungsform ist das zumindest eine Führungselement mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar. Das Fluid kann dann in Richtung auf die Schmelze durch das poröse Material hindurchtreten. Durch eine Variation des Drucks können damit die Schmelze und ihr Transportweg gezielt beeinflusst werden. Als Fluid wird dabei ein Gas oder Gasgemisch, insbesondere Luft, bevorzugt. Es kann jedoch auch eine Flüssigkeit als Fluid verwendet werden. Eine solche Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, kann in vorteilhafter Weise zur Kühlung der Außenoberfläche des Folienschlauches verwendet werden.

Das Fluid wird bevorzugt von mindestens einer Druckquelle und/oder einem Druckreservoir zur Verfügung gestellt. Eine einsetzbare Druckquelle kann ein einfacher Drucklufterzeuger sein, der über eine Druckluftleitung mit den Führungselementen in Verbindung steht. Druckluftreservoirs können Zwischenspeicher, beispielsweise Drucklufttanks sein, in denen unter Druck stehendes Fluid speicherbar ist. Um die Stärke des Luftpolsters, welches die Schmelze führt, einstellen zu können, ist vorgesehen, dass der Druck auf das Fluid veränderbar ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Führungselement und/oder das Fluid temperierbar. Auf diese Weise kann das Abkühlverhalten der Schmelze beeinflusst werden. In der Regel wird die Schmelze abgekühlt, es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Schmelze, zumindest lokal, zu erwärmen, um ein leichtes „Zerfliessen" der Schmelze zu erreichen. Dieses wird durch Erwärmung der Führungselemente und/oder des Fluids erreicht. Das Erwärmen der Führungselemente kann weiterhin vorgesehen sein, um Ablagerungen wie beispielsweise von Paraffin zu vermeiden. Es kann vorgesehen sein, auf den Umfang der Schmelze mehrere Führungselemente vorzusehen, wobei dann über den Umfang gesehen die Führungselemente und/oder das Fluid bereichsweise temperierbar sind. Auf diese Weise kann die Stärke der späteren Folie über den Umfang beeinflusst werden. Eine solche Einflussnahme auf die geometrischen Eigenschaften des Folienschlauches wird auch als „Profilregelung" bezeichnet.

In besonders bevorzugter Ausführungsform ist das zumindest eine Führungselement innerhalb des Folienschlauches beziehungsweise der Folienblase angeordnet. Damit ist der Raum für die Schmelze nach innen hin begrenzt, so dass Walkbewegungen in diese Richtungen wirksam vermieden werden können. Um ein Ausbreiten der Schmelze nach außen zu verhindern, kann von dieser Seite ein starker Fluidstrom gegen die Schmelze gerichtet sein. Dieser Fluidstrom kann dabei aus Blasdüsen austreten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können aber auch außerhalb des Folienschlauches bzw. der ringförmigen Schmelze Führungselemente zur Führung der Schmelze angeordnet sein. Die Führungselemente können in Transportrichtung der Schmelze beziehungsweise des Folienschlauches gesehen auch alternierend innen und außen angeordnet sein. Je nach Stärke des Luftpolsters und je nach Dicke der späteren Folie beziehungsweise des Durchmessers des Folienschlauches können die Führungselemente auch quer zur Transportrichtung der Schmelze relativ zum Düsenkopf verschieblich vorgesehen sein.

Vorteilhaft ist es, wenn die Führungselemente mit der der Schmelze zugewandten Oberfläche parallel zur Transportrichtung der Schmelze verlaufen. Die Schmelze kann in diesem Fall bereits in einer Form geführt werden, die dem späteren Folienschlauch entspricht.

Es ist allerdings auch bekannt, dass sich die Schmelze beziehungsweise auch der Folienschlauch noch weiten oder recken lässt, um die geometrischen, mechanischen und auch die optischen Eigenschaften beeinflussen zu können. Mit den Führungselementen einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung lässt sich nicht nur die Schmelze führen, sondern auch auf einen bestimmten Weg lenken. Damit kann die Schmelze auch geweitet, das heißt der Durchmesser des späteren Folienschlauches vergrößert werden. Aus diesem Grunde ist in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass, in Transportrichtung der Schmelze gesehen, die der Schmelze zugewandte Oberfläche des zumindest einen Führungselements einen unterschiedlichen Abstand zur Achse des späteren Folienschlauches aufweist. Die Führungselemente können also schräg angestellt sein oder schräge Oberflächen haben. Die Oberflächen können jedoch auch gekrümmt sein, damit die Schmelze auf einer gekrümmten Bahn geführt werden kann. Die Führungselemente können beispielsweise derart an dem Düsenkopf angebracht sein, dass sie sich in ihren Positionen und/oder in ihren Neigungen verändern lassen. Auf diese Weise lassen sich Folienschläuche mit unterschiedlichen Durchmessern mit derselben Extrusionsvorrichtung herstellen. Zu diesem Zweck kann auch die Gesamtheit der Führungselemente auf der Innenseite oder der Außenseite des Folienschlauches im Durchmesser variiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Führungselemente zumindest teilweise gesintertes Material. Dieses Material kann Sinterkeramik oder auch Sintermetall sein. Auch Materialien anderer Klassen lassen sich sintern. Derartige Sintermaterialien zeichnen sich dadurch aus, dass sie in ihrem Herstellungsprozess porös werden und dadurch im Betrieb ein Fluid durch diese Poren hindurchtreten kann. In der Regel weisen solche Sintermaterialien eine sehr große Dichte solcher Poren auf, die zudem kleine Durchmesser haben (Mikroporosität). Eine bevorzugte mittlere Porengröße liegt zwischen 5 und 100 Mikrometern, insbesondere zwischen 10 und 60 Mikrometern. Auch andere Materialien können diese Eigenschaften aufweisen, wie etwa ein Blech, das sehr viele feine Bohrungen aufweist, so dass eine ähnliche Porosität entsteht. Dadurch verteilt sich das Fluid gleichmäßig auf der der Schmelze zugewandten Oberfläche der Führungselemente.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der gegenständlichen Beschreibung und den Ansprüchen hervor.

Die einzelnen Figuren zeigen:

1 Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung

2 Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung 1 in der Seitenansicht. Auf den Aufbau und die Wirkungsweise des Düsenkopfes 3 wurde bereits in der einleitenden Beschreibung kurz eingegangen. Zur näheren Erläuterung wird auf frühere Patente oder Patentanmeldungen verwiesen, beispielsweise auf die DE 100 48 862 C1. Der Düsenkopf 3 weist einen in dieser Ansicht nicht sichtbaren ringförmigen Spalt auf, durch den die Kunststoffschmelze aus dem Düsenkopf austritt und unmittelbar beginnt, sich abzukühlen, da die Umgebungsluft gewöhnlich kälter im Vergleich zu den im Düsenkopf herrschenden Temperaturen ist. Dadurch verfestigt sich die Schmelze und bildet anschließend einen Folienschlauch 2. Dabei wird die Schmelze beziehungsweise der Folienschlauch in Transportrichtung z transportiert, wobei die Temperaturverteilung als statisch angenommen wird. Daher kann man sagen, dass das Verfestigen einer Ebene erfolgt, die im wesentlichen orthogonal zur Transportrichtung z verläuft. Diese Ebene ist in den 1 und 2 durch die Frostlinie 4 dargestellt. Unterhalb dieser Frostlinie liegt also die noch nicht verfestigte Schmelze 6 vor.

Um diese Schmelze 6 führen zu können, sind (siehe 1 und 2) zwischen Düsenkopf 3 und der Frostlinie 4 Führungselemente 8 innerhalb des Folienschlauches 2 angeordnet, welche mikroporöses Material enthalten. Es kann sich dabei auch um ein einziges, konusförmiges Führungselement handeln. Diese Führungselemente werden über nicht dargestellte Leitungen mit einem unter Druck stehenden Fluid, welches von Druckerzeugern und/oder Druckspeichern zur Verfügung gestellt wird, beaufschlagt, so dass dieses Fluid durch die Poren des mikroporösen Materials hindurchtritt, wodurch sich auf den der Schmelze 6 zugewandten Wandungen der Führungselemente 8 Fluidposter ausbilden können. Da diese Fluidpolster eine über die Flächen der Führungselemente 8 sehr gleichmäßige Druckverteilung aufweisen, kann die Schmelze 6 auf konstantem Abstand zu diesen Flächen gehalten werden. Dieses Fluidpolster ist in den Figuren mit der Ziffer 7 bezeichnet.

Damit jedoch die Schmelze 6 nicht nach außen ausweicht, ist es gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Schmelze 6 von außen her mit Blasluft beaufschlagt wird, die durch Blasluftdüsen 5 in die Stromrichtung A strömt. Selbstverständlich ist die Verwendung der Blasluftdüsen nicht auf Luft beschränkt, vielmehr kann ebenfalls ein beliebiges Fluid verwendet werden.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind auch außerhalb der ringförmigen Schmelze 6 Führungselemente 8' angeordnet, die mikroporöses Material enthalten. Die Funktionsweise der Führungselemente 8' entspricht der der Führungselemente 8, so dass die Schmelze zwischen zwei Fluidpolstern, beispielsweise Luftpolstern, geführt wird.

Die in den 1 und 2 gezeigten Führungselemente 8 und 8' können verschiedenartig ausgestaltet und angeordnet sein. So können mehrere Führungselemente 8 und/oder 8' in Umfangsrichtung der ringförmigen Schmelze oder des Folienschlauches gesehen angeordnet sein, so dass diese die Oberfläche eines gedachten Rohrstücks belegen. Auch kann jeweils ein einziges rohrstückförmiges Führungselement 8 beziehungsweise 8' vorgesehen sein. Entlang der Richtung z können die Führungselemente 8, 8' eine konusförmige Anordnung aufweisen, wie es in den 1 und 2 zu erkennen ist.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, welches mit einem der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen kombiniert werden kann, ist in der 3 gezeigt. Diese Figur zeigt einen Schnitt durch einen Düsenkopf 3. Weiterhin ist der ringförmige Kanal 9 sichtbar, durch welchen die Schmelze 6 in Richtung z transportiert wird. Genauer gesagt ist die Schmelze 6 mit Druck beaufschlagt, so dass diese durch das offene Ende des ringförmigen Kanals 9, also durch den ringförmigen Spalt 10, in Richtung z ins Freie tritt. Auf seiner inneren Seite ist der ringförmige Kanal mit Führungselementen 11, deren Aufbau und Funktion mit denen der Führungselemente 11 vergleichbar sind, belegt. Dadurch wird die Schmelze 6 im Bereich der Führungselemente 11 nicht durch den Kontakt mit den Seitenwänden des ringförmigen Kanals 9 geführt, sondern durch Luftpolster. Die Führungselemente 10 können dabei mit ihren Oberkanten bündig am ringförmigen Spalt 10 anliegen. Daher kommt es durch die kontaktlose Führung der Schmelze zu einer erheblich reduzierten Ablagerung von Kunststoffmaterial im Bereich des ringförmigen Spalts 10. Es können in Umfangsrichtung des ringförmigen Kanals 9 mehrere Führungselemente 11 oder ein einziges rohrstückartig ausgebildetes Führungselement angeordnet sein. Weiterhin können alternativ oder zusätzlich derartige Führungselemente 11 auch an oder in der äußeren Wandung des ringförmigen Kanals 9 angeordnet sein.


Anspruch[de]
Extrusionsvorrichtung (1) zur Extrusion eines Folienschlauches in einer Transportrichtung (z), welche (1)

– einen Düsenkopf mit einem ringförmigen Spalt, aus welchem Schmelzematerial austritt, welches sich im Verlauf des Transportes an der Frostlinie verfestigt und anschließend den Folienschlauch bildet, und mit einer Verteilungseinrichtung zur Verteilung von Schmelzematerial auf den ringförmigen Spalt,

– eine Abzugsvorrichtung, mit welcher der Folienschlauch abtransportierbar ist, und

– zumindest ein zwischen dem Düsenkopf und der Abzugsvorrichtung angeordnetes Führungselement, welches Bestandteile des Folienschlauches entlang eines Weges führen, umfasst,

dadurch gekennzeichnet,

– dass das zumindest eine Führungselement zumindest ein poröses, vorzugsweise mikroporöses Material enthält, und

– dass das zumindest eine Führungselement in Transportrichtung (z) des Folienschlauches zwischen der Verteilungseinrichtung und der Frostlinie angeordnet ist.
Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Führungselement in Transportrichtung (z) des Folienschlauches zwischen dem ringförmigen Spalt und der Frostlinie angeordnet ist. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Führungselement mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar ist, so dass das Fluid in Richtung auf das Schmelzematerial durch das poröse Material hindurchtritt. Extrusionsvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Druckquelle und/oder mindestens ein Druckreservior vorgesehen ist, welche/s das unter Druck stehende Fluid zur Verfügung stellt. Extrusionsvorrichtung nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf das Fluid veränderbar ist. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Führungselement und/oder das Fluid temperierbar ist. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente im Inneren des Folienschlauches angeordnet sind. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente außerhalb des Folienschlauches angeordnet sind. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Folienschlauch zugewandte Oberfläche des zumindest einen Führungselements parallel zur Transportrichtung (z) des Folienschlauches verläuft. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Folienschlauch zugewandte Oberfläche des zumindest einen Führungselements in Richtung Transportrichtung (z) einen unterschiedlichen Abstand zu der Achse des Folienschlauches hat. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material gesintertes Material ist. Verfahren zur Extrusion eines Folienschlauches in einer Transportrichtung (z), bei dem

– Schmelzematerial aus einen ringförmigen Spalt eines Düsenkopfes austritt,

– Schmelzematerial gekühlt wird, so dass es sich im Verlauf des Transportes verfestigt und anschließend den Folienschlauch bildet,

– der Folienschlauch abgezogen wird und

– zwischen dem Düsenkopf und der Abzugsvorrichtung Bestandteile des Folienschlauches entlang eines Weges geführt werden,

dadurch gekennzeichnet,

– dass der Folienschlauch in einem Bereich geführt wird, in dem sich zumindest teilweise Schmelzematerial befindet, und

– dass der Folienschlauch mit zumindest einem Führungselement geführt wird, welches zumindest ein poröses, vorzugsweise mikroporöses Material enthält.






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