CH627401A5

CH627401A5 - Device for producing a tubular film from thermoplastic

Info

Publication number: CH627401A5
Application number: CH70878A
Authority: CH
Inventors: Fox John Herrington
Original assignee: Mobil Oil Corp
Priority date: 1977-02-09
Filing date: 1978-01-23
Publication date: 1982-01-15
Also published as: FR2380115B1; JPS6134974B2; NL185710B; ES465679A1; IT1089321B; CA1097862A; AU509794B2; JPS53102965A; DE2801406A1; AU3080377A; NL185710C; GB1546048A; FR2380115A1; NL7713179A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung einer schlauchförmigen Folie aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Schlauchfolien aus thermoplastischem Kunststoff können durch Schmelzextrudieren aus einer Ringdüse unter Anwendung eines inneren Gasdruckes auf den extrudierten Schlauch zu dessen Expansion und Verringerung der Wandstärke, wobei das Harz abkühlt und sich verfestigt, hergestellt werden. Der Schlauch wird dann durch Abnahmewalzen zu einer Bahn mit doppelter Dicke flachgedrückt. Die flache Bahn mit doppelter Dicke kann zur Lagerung und zum nachfolgenden Gebrauch des Schlauches zylinderförmig aufgerollt werden, der Schlauch kann unter Bildung einer Bahn mit einfacher Dicke und doppelter Breite geschnitten und walzenförmig aufgerollt werden, oder zwei Bahnen einfacher Dicke können getrennt aufgerollt werden.

Eines der Hauptprobleme ist das Abkühlen des extrudierten Schlauches aus thermoplastischem Material. Die Herstellungsgeschwindigkeit für eine gegebene Schlauchgrösse ist durch die Art des extrudierten Schlauches limitiert. Unter gegebenen Arbeitsbedingungen führt die Erhöhung des Ausstos-ses des Extruders dazu, dass der Schlauch aus dem thermoplastischen Material schneller gebildet wird, da jedoch die Eigenschaften des Systems bezüglich des Wärmeaustausches unver-5 ändert bleiben, führt dies auch zu einem Ansteigen der Erstarrungslinie, d.h. der Linie, bei der sich der extrudierte Schlauch vom geschmolzenen in den festen Zustand ändert. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der Instabilität des extrudierten Schlauches, da der nicht unterstützte Bereich aus ge-lo schmolzenem Material zu lang wird. Eine Unterstützung des Folienschlauches erlaubt im allgemeinen ein erhöhtes Beaufschlagen mit Kühlluft und folglich eine erhöhte Extrudierge-schwindigkeit.

In der US-PS 3 867 083 ist ein Verfahren zum Extrudieren 15 einer schlauchförmigen Folie mit hoher Geschwindigkeit beschrieben. Dieses Verfahren erlaubt die Herstellung einer Folie mit ausserordentlich guter, gleichförmiger Dicke bei ausserordentlich hohen Geschwindigkeiten. Bei diesem Verfahren wird eine Anzahl von Kühlringen mit zahlreichen Öffnungen 20 zur Formung und Abkühlung der extrudierten Folie angewandt. Eine Weiterentwicklung dieser Vorrichtung ist in der DE-OS 2 510 804 beschrieben, bei der verschiebbare Einsätze in den Luftringkammern verwendet werden.

Der wichtigste geschwindigkeitsbestimmende Faktor in je-25 dem Folienblassystem ist die Zeitdauer, die zur Abkühlung und Verfestigung des extrudierten Folienschlauches vor dessen Zusammendrücken erforderlich ist.

Es wurde nun ein Weg zur Erhöhung der Kühlgeschwindigkeit gefunden, der eine Erhöhung der Produktionsge-30 schwindigkeit möglich macht. Dabei wird die extrudierte, schlauchförmige Folie aus thermoplastischem Material mit Hilfe einer ersten etwa radial auftreffenden Luftströmung gekühlt und zusätzlich durch einen angenähert axial am Kühlgehäuse nach innen und nach aussen geführte kontinuierliche 35 Luftströmung gekühlt. Letztere wird der Schlauchoberfläche nicht durch diskrete Düsenöffnungen, sondern aus einem kontinuierlichen Düsenschlitz zugeführt, der durch einen um den extrudierten Schlauch angeordneten Ringraum gespeist wird. Die Schläuche können mit Produktionsgeschwindigkeiten her-40 gestellt werden, die in der Grössenordnung von 10 bis 50 % höher liegen als jene, die bei üblichen Blasverfahren zur Herstellung von schlauchförmigen Folien durch Extrudieren und Abkühlen erzielt wurden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Herstellung der 45 schlauchförmigen Folie ist nach dem Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gegenüber bekann-50 ten Vorrichtungen zur Herstellung von schlauchförmigen Folien bedeutend anpassungsfähiger. Hinzu kommt, dass die Endfoliendicke durch Änderung der Luftmenge im Innern des Schlauches wie bei der herkömmlichen Kühlung eingestellt werden kann. Änderungen der Folienbreite beim bekannten 55 Hochgeschwindigkeitskühlsystem erforderten die Änderung wenigstens eines Teils des den Schlauch umgebenden Kühlgehäuses. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist für das Bedienungspersonal leichter zu handhaben als das bekannte Hochgeschwindigkeitssystem, da kein kontrollierter Luftdruck im 60 Schlauchinnern erforderlich ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich für thermoplastische Materialien wie: Polyolefine, beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten-1, Copolymere aus zwei oder mehr der vorgenannten mit oder ohne weiteren Olefinen, 65 Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenchlorid, Vinylchlorid- oder Vinylidenchloridcopolymere mit Acrylaten, Acrylonitril, Olefinen oder anderen Comonomeren, acrylische Homopolymere und Copolymere, Styrolhomopolymere und -copolymere.

3

627 401

Das Kühlmedium, z.B. Luft, kühlt den extrudierten Schlauch ab und verfestigt diesen solchermassen, dass er nichtklebrig und dimensionsstabil wird. Dabei steigt die Temperatur und der Druck der in das Schlauchinnere eingeführten Luft, so dass diese in Abhängigkeit von der externen Kühlgeschwindigkeit und der inhärenten Festigkeit des thermoplastischen Materials frei expandieren könnte. Im vorliegenden Fall jedoch führt die Konfiguration der zusätzlichen Kühlöffnung dazu,

dass die aus dieser austretende Luft ein schwaches Vakuum bildet, das den extrudierten thermoplastischen Schlauch zur Innenseite des Kühlgehäuses zieht, wodurch der extrudierte Schlauch die Form des ihn umgebenden Gehäuses annimmt.

Das erste Kühlgehäuse kann einstückig ausgebildet sein oder aus einer Reihe von aufeinander gestapelten Ringen bestehen, wie dies in der DE-OS 2 510 804 beschrieben ist. In jedem Fall sollten die Reihen von paarweisen Öffnungen in einem Abstand von 12 bis 100 mm angeordnet sein, wobei die beiden Reihen jedes Paares in einem Abstand zwischen etwa 2 und 20 mm vorliegen sollten. Die Öffnungen selbst sollten vorzugsweise in einem Abstand von 2 bis 6 Öffnungsdurchmessern in jeder Reihe angeordnet sein und die Kanäle, die zu den Öffnungen führen sollten, in einem Winkel zwischen etwa 50 und 160°, vorzugsweise 100 und 150°, divergieren. Die Auslässe zwischen den Reihenpaaren sollten etwa 3 bis 12 mm breit sein, so dass der Rückfluss der Luft vom extrudierten Schlauch leicht vonstatten geht. Die Geschwindigkeit und/oder die Temperatur der externen Luft können bei allen Öffnungsanordnungen konstant gehalten oder je nach Verfahrensbedingungen variiert werden.

Das thermoplastische Harz wird im allgemeinen durch eine Ringdüse mit einem Durchmesser von etwa 12 bis 400 mm und einer Spaltbreite zwischen etwa 0,25 und 2,5 mm extrudiert. Die Extrudiergeschwindigkeit ist selbstverständlich vom verwendeten Extruder abhängig, es können jedoch Fliessgeschwindigkeiten zwischen etwa 0,2 und 2, vorzugsweise 0,7 und 1,4 kg/h/cm Umfang der fertigen Blase aufrechterhalten werden. Blasverhältnisse, das ist das Verhältnis des endgültigen Foliendurchmessers zum Düsendurchmesser, in der Grös-senordnung von etwa 1,5 bis 5 sind geeignet. Die endgültige Foliendicke kann zwischen etwa 10 und 250 fi.m liegen. Luft ist das bevorzugte Medium, um sowohl den Innendruck zu erzeugen als auch als externes Kühlmedium zu dienen. Es können jedoch auch andere Gase verwendet werden. Das externe, den Kühlöffnungen zugeführte Medium bzw. die Luft, sollte vorzugsweise bei Temperaturen zwischen —20 und +90 °C gehalten werden und mit einer Geschwindigkeit von etwa 23 bis 183 m3/min je m2 der zu kühlenden Schlauchoberfläche zugeführt werden. Ein Teil oder alle in den extrudierten Schlauch eingebrachte Luft kann durch das Innere des Werkzeuges abgezogen werden, so dass ein fliessendes Luftsystem erhalten wird.

Es wurde gefunden, dass wenn ein üblicher Kühlring auf den obersten mit Öffnungen versehenen Ring aufgebracht wird, der Ausstoss bzw. die Produktion erheblich erhöht werden kann, ohne dass die Qualität der erhaltenen Folie beeinträchtigt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung kann die mit Luftaustrittsöffnungen versehene Innenseite des ersten Kühlgehäuses in Arbeitsrichtung sich konisch erweiternd gestaltet sein, so dass ihr Durchmesser bezüglich des extrudierten halbgeschmolzenen Schlauches kontinuierlich zunimmt.

Alternativ kann das Gehäuse eine senkrechte zylindrische Innenfläche aufweisen, die sich im wesentlichen parallel zum Weg des extrudierten Schlauches erstreckt, so dass der Schlauch beim Passieren der aufeinanderfolgenden Ringsegmente, keine Expansion erfährt. Die Wahl der Form der Innenwand hängt vom gewünschten Blasverhältnis ab.

Vorzugsweise wird zwischen dem Extrudierwerkzeug und der Unterseite des Kühlgehäuses ein Abstand in der Grössen-ordnung von 6 mm eingehalten, damit die Luft abströmen kann. Es kann vorteilhaft sein, die Oberseite des Extrudier-werkzeuges zu isolieren, um zu vermeiden, dass dieses durch austretende Luft, die über dessen Oberfläche geführt wird, abgekühlt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht im Schnitt eines typischen Schlauchextruders,

Fig. 2 eine vergrösserte Ansicht der Kühlringanordnung der Vorrichtung der Fig. 1,

Fig. 3 eine Frontansicht im Schnitt einer anderen Ausführungsform eines Schlauchextruders, und

Fig. 4 ein Teilschnitt zur Darstellung der Öffnungen in den Kühlringen gemäss Fig. 1, 2 und 3.

Das thermoplastische Harz wird durch einen Schraubenextruder (nichtgezeigt) zugeführt und durch die Ringdüse 18 unter Bildung eines Schlauches 16 aus geschmolzenem thermoplastischem Material extrudiert. Eine Leitung 22 im Innenteil 20 der Ringdüse 18 bringt ein gasförmiges Medium, vorzugsweise Luft, in den extrudierten Schlauch 26 aus thermoplastischem Material ein. Beim Entfernen des Schlauches von der Düse kühlt sich dieser ab, bis er sich an der Erstarrungslinie 24 zu einem dimensionsstabilen Schlauch 26 verfestigt. Dieser feste Schlauch 26 wird durch ein Paar Zusammendrückbleche zusammengedrückt und dann durch ein Paar Abnahmewalzen (nichtgezeigt) geführt, von wo es zu anderen Bearbeitungsstationen (nichtgezeigt, z.B. Beutelherstellungsvorrichtung) geführt wird oder in Form eines flachgelegten Schlauches aufgerollt wird.

Mehrere untere Ringe 32a, 32b und 32c, die als getrennte Teile in einem Gehäuse ausgebildet sein können oder die eine einstückige Struktur bilden können, sind oberhalb des Werkzeugs angeordnet und bilden das erste Kühlgehäuse. Durch eine Pumpe 36 wird ein Medium, vorzugsweise Luft, über eine Leitung 38 in das Innere 40 der Ringe 32 geführt. Dieses Medium trifft dann durch die Verteilerkanäle 42a über Öffnungen 43 auf den extrudierten Schlauch 16, wie dies aus Fig. 4 deutlich wird. Dies führt zu einer Druckverringerung zwischen den Öffnungsreihen (in dem mit 44 bezeichneten Bereich) und bewirkt, dass das Kühlmedium aus dem System durch die Auslässe 46 zwischen benachbarten Ringen austritt. Der verringerte Druck zieht den noch in geschmolzenem Zustand befindlichen extrudierten Schlauch 16 nach aussen zu den Ringen 32, jedoch bildet das austretende Medium ein Polster zwischen den Ringen und dem Schlauch, so dass ein Kontakt zwischen Schlauch und Ringen und ein Ankleben desselben, während er sich noch in geschmolzenem Zustand befindet, verhindert werden.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist ein Endkühlring 30 oberhalb der mit zahlreichen Öffnungen versehenen Ringe 32a, 32b und 32c angeordnet. Dem Ring 30 wird über Pumpe 36a Luft unter Druck zugeführt. Die Luft tritt aus Ring 30 durch die kontinuierliche ringförmige Öffnung 34 aus und trifft auf den Schlauch 16. Der Luftstrom wird vom Ring 30 durch eine Lippe oder einen Flansch, die am unteren Umfang der Öffnung 34 angeordnet sind, nach innen und oben gerichtet. Alternativ kann der Luftstrom nur nach innen oder nur nach oben gerichtet werden. Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform sind die Vorkühlringe 32a, 32b und 32c mit einer zylindrischen Innenseite ausgestattet, die im wesentlichen senkrecht, d. h. parallel zur Achse des austretenden Schlauches 16, angeordnet ist. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform haben die Ringe 32b und 32c eine Innenfläche, die von der Senkrechten des extrudierten Schlauches 16 nach aussen

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

627 401

geneigt ist, so dass eine Vergrösserung des Durchmessers des Schlauches 16 bei dessen Passieren der Ringe 32b und 32c erfolgt. Der Schlauch wird aufgrund des Teilvakuums, das aufgrund der divergierenden Strahlen des Kühlmediums, das aus den Öffnungen der Kühlringe austritt, gebildet wird, nach aussen gezogen bzw. expandiert.

s

3 Blatt Zeichnungen

Claims

627 401

1. Vorrichtung zur Herstellung einer schlauchförmigen Folie aus thermoplastischem Kunststoff, bestehend aus einer Ringextruderdüse (18) zum Extrudieren eines Schlauches aus thermoplastischem Kunststoff, ferner aus Abnahmewalzen, die im Abstand zur Düse angeordnet sind, zum Zusammendrük-ken des extrudierten Schlauches und zur Aufrechterhaltung eines Mediumdrucks innerhalb des Schlauches, sowie aus Einrichtungen (22) zur Einführung eines Mediums unter Druck in den extrudierten Schlauch zur Expansion desselben und zur Verringerung dessen Wandstärke, ferner aus einem ersten Kühlgehäuse (32), das zwischen der Düse und den Abnahmewalzen und koaxial zur Düse angeordnet ist, wobei das erste Kühlgehäuse paarweise Reihen von Öffnungen (43) aufweist, um Strahlen von Kühlmedium derart gegen den Schlauch zu führen, dass die Strahlen jeder Reihe eines Reihenpaares mit den Strahlen der anderen Reihe des Paares divergieren und dadurch ein Teilvakuum bilden, das den extrudierten Schlauch vom ersten Kühlgehäuse nach aussen wegzieht, und wobei zwischen benachbarten Reihenpaaren ein Auslass vorgesehen ist, sowie aus Einrichtungen zur Zuführung von Kühlmedium zu den Öffnungen des Kühlgehäuses, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches Kühlgehäuse (30) auf dem ersten Kühlgehäuse (32) vorgesehen ist, dass das zusätzliche Kühlgehäuse (30) eine durchgehende ringförmige Öffnung (34) aufweist, um einen ringförmigen Kühlmediumstrom gegen den von ihr umgebenen, extrudierten Schlauch (16) zu führen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Kühlgehäuse (30) so ausgestaltet ist, dass der kreisförmige Kühlmediumstrom nach innen gegen den extrudierten Schlauch (16) gerichtet ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Kühlgehäuse (30) so ausgestaltet ist, dass der kreisförmige Strahl des Kühlmediums nach oben gegen den extrudierten Schlauch (16) gerichtet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kühlgehäuse (32) eine den extrudierten Schlauch (16) umgebende, zylindrische Innenfläche aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kühlgehäuse (32) eine den extrudierten Schlauch (16) umgebende, konisch ausgebildete Innenfläche aufweist.