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Dokumentenidentifikation DE102007017265A1 25.10.2007
Titel Vorrichtung zum Kühlen eines Kunststoffschmelzfilms
Anmelder SML Maschinengesellschaft m.b.H., Lenzing, AT
Erfinder Rauscher, Thomas, Vöcklamarkt, AT;
Bruckmüller, Karl Alexander, Seewalchen, AT
Vertreter Weber & Heim Patentanwälte, 81479 München
DE-Anmeldedatum 12.04.2007
DE-Aktenzeichen 102007017265
Offenlegungstag 25.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.10.2007
IPC-Hauptklasse B29C 47/88(2006.01)A, F, I, 20070412, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B29C 47/34(2006.01)A, L, I, 20070412, B, H, DE   B29D 7/01(2006.01)A, L, I, 20070412, B, H, DE   
Zusammenfassung Vorrichtung (1) zum Kühlen eines aus einer Schlitzdüse (2) austretenden Kunststoffschmelzfilms (3) sowie zum Anlegen des Kunststoffschmelzfilms (3) an eine Walze (4), wobei ein Gehäuse (5) mit zumindest einer Kühlluftkammer (5') vorgesehen ist, welche in der Betriebsstellung eine zur Walze (4) gerichtete Luftauslassöffnung (6) aufweist, wobei zumindest ein Druckluft erzeugendes Element (7) direkt am Gehäuse (5) befestigt ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines aus einer Schlitzdüse austretenden Kunststoffschmelzfilms sowie zum Anlegen des Kunststoffschmelzfilms an eine Walze, wobei ein Gehäuse mit zumindest einer Kühlluftkammer vorgesehen ist, welche in der Betriebsstellung eine zur Walze gerichtete Luftauslassöffnung aufweist.

Zum Kühlen eines aus einer Schlitzdüse, insbesondere einer Breitschlitzdüse, austretenden Kunststoffschmelzfilms sowie dessen Anlegung an eine Kühlwalze sind im Wesentlichen vier unterschiedliche Verfahren bekannt. Einerseits sind Luftrakel bekannt, bei welchen der aus der Schlitzdüse austretende Kunststoffschmelzfilm mittels Luftdruck linear an eine Kühlwalze gedrückt wird. Andererseits ist es auch bekannt den Kunststoffschmelzfilm bzw. die Folienbahn mittels elektrostatischer Aufladung an die Kühlwalze zu drücken. Zudem kann alternativ auch eine sogenannte Vakuumbox vorgesehen sein, bei welcher die Folienbahn mittels einem von der Vakuumbox erzeugten Unterdruck an die Kühlwalze gedrückt wird.

Bei der eingangs genannten Vorrichtung handelt es sich um eine sogenannte Luftbox, welche hauptsächlich bei der Herstellung von für die Verpackungsindustrie erzeugten Kunststofffolien eingesetzt wird, da die damit hergestellten Kunststofffolien hohen Ansprüchen bezüglich Transparenz genügen. Eine hohe Folientransparenz wird insbesondere durch eine schnelle und gute Abkühlung des aus der Schlitzdüse austretenden Kunststofffilms erzielt, was bei Einsatz einer sogenannten Luftbox gewährleistet ist.

Bekannte Luftboxen sind mit einer oder mehreren Luftzufuhrleitungen versehen, über welche die von einem oder mehreren getrennt angeordneten Ventilatoren erzeugte Druckluft in die Luftbox eingebracht wird. Das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen der luftzuführenden Leitungen zu der mit der Luftbox beaufschlagten Fläche auf der Kühlwalze beträgt bei. bekannten Luftboxen im Wesentlichen ca. 1:10.

Eine derartige Vorrichtung bzw. Luftbox ist beispielsweise aus der EP 1 386 718 A1 bekannt, bei welcher über eine Lufteinlassleitung Druckluft in eine Kühlluftkammer eingebracht wird, die Kühlluft sodann tangential an dem an der Kühlwalze anliegenden Kunststoffschmelzfilm entlang geleitet wird, und anschließend über eine Luftauslassleitung aus dem Gehäuse der Vorrichtung bzw. der Luftbox wieder abgeleitet wird. Nachteilig ist bei derartigen bekannten Vorrichtungen zum Kühlen eines aus einer Schlitzdüse austretenden Kunststoffschmelzfilms, dass relativ hohe Strömungsverluste bei der Zufuhr der Kühlluft von den Ventilatoren in den Luftzufuhrleitungen auftreten. Zudem wird die Kühlluft in den relativ engen Luftzufuhrleitungen erwärmt, so dass auch aus diesem Grund eine starke Absenkung der Abkühlleistung der Luftbox bewirkt wird.

Weiters ist aus der US 6 619 941 B1 eine Kühlvorrichtung zum Kühlen von Kunststoffschmelzfilmen bekannt, welche zwei Verteilerschächte aufweist. Jedem Verteilerschacht ist hierbei eine gesondert angeordnete Druckluftquelle zugeordnet.

Aus der Patentanmeldung DE 197 52 501 A1 ist eine gattungsfremde Kühlvorrichtung für andersartige Kunststoffbahnen oder -platten bekannt, die, auf einer Rollenbahn laufend, einer Kühlung zugeführt werden.

Zudem ist es aus der JP 62-204921 A bekannt, zur Kühlung von Folienbahnen mit Hilfe eines Gebläses ein Wasser-Alkoholgemisch bzw. nur Wasser zu zerstäuben und auf einen Kunststoffschmelzfilm aufzusprühen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist demzufolge eine Vorrichtung der eingangs angeführten Art zu schaffen, bei welcher die Strömungsverluste verringert werden und zudem ein Erwärmen der Kühlluft möglichst verhindert wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass zumindest ein Druckluft-erzeugendes Element direkt am Gehäuse befestigt ist. Durch die direkte Befestigung zumindest eines Druckluft-erzeugenden Elements am Gehäuse der Vorrichtung kann somit eine unmittelbare direkte Luftzufuhr zum Kunststoffschmelzfilm erfolgen, so dass etwaige Strömungsverluste gering gehalten werden können, sowie ein Erwärmen der Kühlluft weitgehend verhindert wird. Darüber hinaus sind die Druckluft-erzeugenden Elemente somit fest mit dem Gehäuse der Vorrichtung verbunden, so dass bei einer Änderung der Position der Vorrichtung die Druckluft-erzeugenden Elemente mitbewegt werden. Aufgrund dieser kompakten Bauweise ergeben sich auch keinerlei Einschränkungen bei der Verstellbarkeit der Vorrichtung gegenüber der Walze.

Wenn zumindest zwei Druckluft-erzeugende Elemente vorgesehen sind, kann eine Optimierung der Kühlung bzw. der Druckluft-Beaufschlagung des Kunststoffschmelzfilms erzielt werden.

Um eine möglichst gleichmäßige Kühlung bzw. Druckluft-Beaufschlagung über die gesamte wirksame Fläche der Vorrichtung zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn die Druckluft-erzeugenden Elemente gleichmäßig verteilt an einer der Luftauslassöffnung gegenüberliegenden Wand des Gehäuses angeordnet sind.

Hinsichtlich einer möglichst gleichmäßigen Druckluft-Beaufschlagung des Kunststoffschmelzfilms ist es zudem vorteilhaft, wenn die Druckluft-erzeugenden Elemente gemäß einer regelmäßigen Matrix gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Wenn zumindest einem direkt am Gehäuse befestigten Druckluft-erzeugenden Element zumindest ein weiteres Druckluft-erzeugendes Element in Serie zugeordnet ist, ergibt sich eine zumindest 2-stufige Anordnung der Druckluft-erzeugenden Elemente, so dass eine Druckerhöhung der Kühlluft bei gutem Wirkungsgrad und somit eine Effizienzsteigerung der Vorrichtung erzielt wird.

Wenn in dem Gehäuse zwischen dem Druckluft-erzeugenden Element und der Luftauslassöffnung ein Sieb vorgesehen ist, können vorteilhafterweise etwaige Schmutzpartikel, welche die herzustellende Kunststofffolie verschmutzen würden, zurückgehalten werden.

Um die mit den Druckluft-erzeugenden Elementen erzeugte Kühlluft möglichst in senkrechter Richtung auf den zu kühlenden Kunststoffschmelzfilm auszurichten, ist es von Vorteil, wenn in dem Gehäuse zwischen dem Druckluft-erzeugenden Element, insbesondere dem Sieb, und der Luftauslassöffnung ein Wabensystem vorgesehen ist.

Wenn die von den Druckluft-erzeugenden Elementen erzeugte Luftmenge und deren Luftdruck jeweils gesondert, insbesondere über eine elektrische bzw. elektronische Steuerung, einstellbar ist, kann insbesondere in seitlichen Randbereichen der Vorrichtung eine andere Druckluft-Beaufschlagung vorgesehen werden, wodurch wiederum eine verbesserte Folienqualität erzielt werden kann.

Hinsichtlich einer möglichst effizienten Kühlung des Kunststoffschmelzfilms ist es von Vorteil, wenn den Druckluft-erzeugenden Elementen ein Kühlsystem vorgeschaltet ist, so dass die angesaugte Luft eine Temperatur von vorzugsweise 15–30°C aufweist. Weiters ist es hinsichtlich einer effizienten Kühlung des Kunststoffschmelzfilms von Vorteil, wenn zwischen den Druckluft-erzeugenden Elementen und der Luftauslassöffnung ein Kühlsystem zum Kühlen der Druckluft auf vorzugsweise 15–30°C vorgesehen ist.

Hinsichtlich einer konstruktiv einfachen und effizienten Ausgestaltung zur Erzeugung der Druckluft ist es günstig, wenn als Druckluft-erzeugendes Element zumindest ein Gebläse mit einem Laufrad vorgesehen ist.

Um die von dem Gebläse erzeugte Druckluft nach Möglichkeit senkrecht auf den Schmelzfilm auftreffen zu lassen, ist es günstig, wenn die Drehachse des Laufrades des Gebläses im Wesentlichen zentrisch auf eine Drehachse der Walze gerichtet ist und senkrecht zu dieser angeordnet ist.

Hinsichtlich einer effizienten, leistungsfähigen Druckluft-Beaufschlagung des Kunststoffschmelzfilms mit Kühlluft ist es günstig, wenn das Verhältnis der von den Laufrädern der Gebläse aufgespannten Druckluft-erzeugenden Fläche zur offenen Fläche der Luftauslassöffnung kleiner 1:5, insbesondere kleiner 1:2,5, beträgt.

Um die Breite des Luftaustrittsspalts zwischen dem Gehäuse der Vorrichtung und der Walze verstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Position des Gehäuses gegenüber der Walze verstellbar ist.

Hinsichtlich einer angeschmiegten Anordnung des Gehäuses der Vorrichtung an die Walze ist es vorteilhaft, wenn der an die Walze angrenzende Rand von senkrecht zur Drehachse der Walze angeordneten Seitenwänden des Gehäuses im Wesentlichen entsprechend der Außenkontur der Walze kreisbogenförmig ausgebildet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch näher erläutert. Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung: 1 schematisch eine Seitenansicht der Vorrichtung in einer benachbart der Kühlwalze angeordneten Betriebsstellung; 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Kühlen eines Kunstoffschmelzfilms gemäß 1; 3 im Detail die Lagerung eines Gehäuses der Vorrichtung an einer seitlichen Halterung; 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in 2; 5 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Gebläsen; 6 eine Seitenansicht gemäß 1 mit einem zusätzlichen Kühlsystem; und 7 eine perspektivische Ansicht eines Wabensystems zur Ausrichtung der Kühlluft.

In 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Kühlen eines aus einer (Breit-) Schlitzdüse 2 austretenden Kunststoffschmelzfilms 3 sowie zum Anlegen des Kunststoffschmelzfilms 3 an eine Kühlwalze 4 gezeigt. Hierbei weist die Vorrichtung 1 ein Gehäuse 5 auf, in welchem zumindest eine Kühlluftkammer 5' vorgesehen ist, die eine Luftauslassöffnung 6 aufweist.

Zur Erzeugung der Kühlluft ist am Gehäuse 5 der Vorrichtung 1 direkt eine Vielzahl von Gebläsen bzw. Ventilatoren 7 (vgl. 2) mit Laufrädern 8 vorgesehen. Die Gebläse bzw. Ventilatoren 7 sind hierbei zwecks einer geringeren Bauhöhe in das Gehäuse 4. der Vorrichtung 1 eingelassen (vgl. 4). Drehachsen 8' der Laufräder 8 sind hierbei im Wesentlichen in Richtung einer Drehachse 4' der Kühlwalze 4 gerichtet und stehen normal auf die Drehachse 4', so dass die von den Ventilatoren 7 erzeugte Druckluft im Wesentlichen senkrecht in Pfeilrichtung 7' auf den Kunststoffschmelzfilm 3 treffen (vgl. 1).

Wie insbesondere weiters in 1 ersichtlich, ist in dem Gehäuse 4 zudem ein Sieb 10 aufgenommen, über welches etwaige Schmutzpartikel in der von den Ventilatoren 7 erzeugten Druckluft zurückgehalten werden können. Zudem kann benachbart dem Sieb 10 ein Wabensystem 9 (vgl. 7) angeordnet sein, welches eine Vielzahl von wabenförmig angeordneten Luftröhren 9' aufweist um nach Möglichkeit die Druckluft senkrecht zu der Kunststofffolie 3 auszurichten.

Wie in 2 ersichtlich, ist das Gehäuse 5 mit den direkt an bzw. in dem Gehäuse 5 vorgesehenen Ventilatoren 7 an seitlich angeordneten Haltearmen 11 befestigt. Wie insbesondere in 3 ersichtlich, ist die gesamte Vorrichtung 1 um eine Schwenkachse 12 in den Haltearmen 11 schwenkbar gelagert. Zudem ist in 3 ein Pneumatikantrieb 13 gezeigt, über welchen das Gehäuse 5 in die in 1 gezeigte Betriebsstellung verfahren werden kann. Zudem ist in 3. gezeigt, dass eine die Längsseite definierende Seitenwand 14 des Gehäuses 4 zweiteilig ausgebildet ist, so dass zwecks Anpassung an die Kühlwalze 4 bzw. Festlegung eines Kühlluftaustrittsspalts 15 (vgl. 1) zwischen dem Gehäuse 5 und dem Kunststoffschmelzfilm 3 ein Seitenwandteil 14' verschieblich gelagert ist. Somit kann die Vorrichtung 1 mit Hilfe des Pneumatikantriebs 13 zwischen einer an der Kühlwalze 4 im Wesentlichen anliegenden Betriebsstellung und einer Warte- bzw. Ruhestellung verfahren werden und zudem die Größe des Luftaustrittsspalts 15 über die Positionierung des Seitenwandteils 14' festgelegt werden.

In 5 ist ersichtlich, dass auf dem Gehäuse 4 die Ventilatoren 7 matrixförmig in Reihen und Spalten angeordnet sein können, so dass sich eine gleichmäßige Druckluftverteilung über den gesamten Luftaustritt über die Luftauslassöffnung 6 ergibt. Die Ventilatoren 7 können einzeln angesteuert werden, so dass die von den Ventilatoren 7 erzeugte Druckluftmenge bzw. die Druckhöhe insbesondere in seitlichen Randbereichen verschieden von anderen Bereichen eingestellt werden können. Somit kann bei speziellen Anwendungen eine verbesserte Folienqualität erzielt werden.

Wie in 6 ersichtlich, kann an der von der Kühlwalze 4 abgewandten Seite der Ventilatoren 7 ein Kühlsytem 17 angeordnet werden, bei welchem mit einer Kühlflüssigkeit durchströmte Leiter 17' vorgesehen sind, so dass die von den Laufrädern 8 angesaugte Luft eine Temperatur von ca 15–30°C aufweist.

Zudem kann auch zwischen den Ventilatoren 7 und der Luftauslassöffnung 6 eine Kühlvorrichtung 16 vorgesehen sein, welche ebenfalls mit Kühlflüssigkeit durchflossene Leiter 16' aufweist, so dass die von den im Gehäuse 4 befestigten Ventilatoren 7 erzeugte Druckluft vor dem Auftreffen auf dem Kunststofffilm 3 zusätzlich bzw. alternativ zu der Kühlvorrichtung 17 auf eine Temperatur von 15–30°C gekühlt wird (vgl. 1).

Wesentlich ist jedoch lediglich, dass die Ventilatoren 7 an bzw. in dem Gehäuse 5 der Vorrichtung 1 befestigt sind, so dass die von den Ventilatoren 7 erzeugte Kühlluft über die Luftauslassöffnung 6 der Kühlluftkammer 5' direkt auf den Kunststoffschmelzfilm 3 trifft. Hierdurch können Strömungsverluste gering gehalten werden sowie ein Erwärmen der Luft weitgehend vermieden werden, so dass eine effiziente Vorrichtung zum Kühlen eines Kunststoffschmelzfilms geschaffen wird.


Anspruch[de]
Vorrichtung (1) zum Kühlen eines aus einer Schlitzdüse (2) austretenden Kunststoffschmelzfilms (3) sowie zum Anlegen des Kunststoffschmelzfilms (3) an eine Walze (4), wobei ein Gehäuse (5) mit zumindest einer Kühlluftkammer (5') vorgesehen ist, welche in der Betriebsstellung eine zur Walze (4) gerichtete Luftauslassöffnung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Druckluft-erzeugendes Element (7) direkt am Gehäuse (5) befestigt ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Druckluft-erzeugende Elemente (7) vorgesehen sind. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft-erzeugenden Elemente (7) gleichmäßig verteilt an einer der Luftauslassöffnung (6) gegenüberliegenden Wand des Gehäuses (5) angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft-erzeugenden Elemente (7) gemäß einer regelmäßigen Matrix gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem direkt am Gehäuse (5) befestigten Druckluft-erzeugenden Element (7) zumindest ein weiteres Druckluft-erzeugendes Element (7) in Serie zugeordnet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (5) zwischen dem Druckluft-erzeugenden Element (7) und der Luftauslassöffnung (6) ein Sieb (10) vorgesehen ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (5) zwischen dem Druckluft-erzeugendes Element (7), insbesondere dem Sieb (10), und der Luftauslassöffnung (6) ein Wabensystem (9) vorgesehen ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Druckluft-erzeugenden Elementen (7) erzeugte Luftmenge und deren Luftdruck jeweils gesondert, insbesondere über eine elektrische bzw. elektronische Steuerung, einstellbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Druckluft-erzeugenden Elementen (7) ein Kühlsystem (17) vorgeschaltet ist, so dass die angesaugte Luft eine Temperatur von vorzugsweise 15–30°C aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Druckluft-erzeugenden Elementen (7) und der Luftauslassöffnung (6) ein Kühlsystem (16) zum Kühlen der Druckluft auf vorzugsweise 15–30°C vorgesehen ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckluft-erzeugendes Element (7) zumindest ein Gebläse mit einem Laufrad (8) vorgesehen ist. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (8') des Laufrades (8) des Gebläses (7) im Wesentlichen zentrisch auf eine Drehachse (4') der Walze (4) gerichtet ist und senkrecht zu dieser angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der von den Laufrädern (8) der Gebläse (7) aufgespannten Druckluft-erzeugenden Fläche zur offenen Fläche der Luftauslassöffnung (6) kleiner 1:5, insbesondere kleiner 1:2,5, beträgt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Gehäuses (5) gegenüber der Walze (4) verstellbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der an die Walze (4) angrenzende Rand von senkrecht zur Drehachse der Walze angeordneten Seitenwänden des Gehäuses (5) im Wesentlichen entsprechend der Außenkontur der Walze (4) kreisbogenförmig ausgebildet ist.






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