DE3543198A1

DE3543198A1 - Schlauchfuehrungsvorrichtung fuer eine folie

Info

Publication number: DE3543198A1
Application number: DE19853543198
Authority: DE
Inventors: Jitsumi Tokio/Tokyo Shinmoto jun.
Original assignee: Tomi Machinery Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tomi Machinery Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1984-12-24
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1986-06-26
Also published as: JPS61148026A

Description

Schlauchführungsvorrichtung für eine Folie
Die Erfindung betrifft eine Schlauchführungsvorrichtung für eine Folie gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Um aus einer dünnen Folie aus thermoplastischem Material wie Polyäthylen, Vinylchlorid oder Polypropylen verwendet man im allgemeinen das Aufblasverfahren, wozu eine Aufblasvorrichtung dient.
Eine solche Aufblasvorrichtung bekannter Bauart ist in Fig. 1 im Grundprinzip dargestellt. Man erkennt dort einen Extruder a, eine Extruderdüse b, einen Rahmen c sowie Presswalzen d. Dabei wird ein Schlauch aus geschmolzenem, extrudierten Kunstharz aus dem ringförmigen Schlitz von Wse b zunächst in einem Luftring e abgekühlt und in der Gestalt eines Schlauches f nach oben gefordert. Der Schlauch wird dabei aufgeblasen und sodann durch die Presswalzen d hindurchgeführt. Eine Führungsvorrichtung mit zwei Stabilisatoren g in Gestalt von rechtwinkligen Platten ist der Presse d vorgeschaltet. Die beiden Platten sind mit ihrem oberen Ende am Rahmen c schwenkbar gelagert.
In Laufrichtung des Schlauches f konvergieren sie.
Durch die Presswalzen d wird der Schlauch flach zusammengelegt; er wandert sodann als kontinuierlicher Streifen zu einem Rollapparat h, wo er aufgewickelt wird.
Die Stabilisatoren bei der vorbekannten Ausführungsform haben somit die Gestalt ebener Platten, die einander zugewandt sind.
Beim Übergang aus dem im Querschnitt mehr oder minder kreisrunden Schlauch zum flach zusammengelegten, streifenförmigen Schlauch können sich leicht Falten j' und Runzeln j" bilden, meist im mittleren Bereich des geblasenen Filmes j, wie sich gut aus den Fig. 2 und 3 erkennen läßt. Dadurch wird natürlich ein anschließendes Bedrucken erschwert.
Insbesondere bei größeren Falienstärken sowie beim Aufwickeln von ordnungsgemäß gekühlten Folien als Mehrlagenfilm bilden sich diese Falten Runzeln in besonders starkem Maße.
Außerdem wird das Problem umso gravierender, je höher die Aufrollgeschwindigkeit ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlauchführungsvorrichtung gemäß dem Gattungsbegriff derart zu gestalten, daß Falten, Runzeln oder sonstige Unregelmäßigkeiten der Folie beim Übergang vom aufgeblasenen zum flachliegenden Schlauch vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptan -spruches gelöst.
Der Stand der Technik sowie die Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen die Figuren 1 bis 3 den Stand der Technik. Im einzelnen zeigen die Figuren folgendes: Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Blasfolienapparat.
Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Stück einer geblasenen Folie, erzeugt auf dem herkömmlichen Blasfolienapparat.
Fig. 3 zeigt die Blasfolie gemäß Fig. 2 in einem Querschnitt.
Fig. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Formapparat gemäß der Erfindung in größerem Maßstab.
Fig. 5 zeigt geblasene Folie im Bereich der Stabilisatoren, mit Blickrichtung auf die Mantelfläche einer der Preßwalzen.
Fig. 6 ist eine Ansicht des Gegenstandes von Fig. 5, jedoch mit Blick auf die Stirnflächen der Preßwalzen.
Fig. 7 ist eine Seitenansicht des Bereiches, in dem sich Stabilisatoren und geblasene Folie berühren.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht gemaß einer Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 7.
Fig. 9 zeigt eine Längsschnittlinie gemäß dem Schnitt XIX-XIX in Fig. 7.
Fig.10 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Winkel ~ der Stabilisatoren in Seitenrichtung der Bahn und der Länge v des Weges veranschaulicht.
Fig.11 veranschaulicht die Abhängigkeit zwischen dem Durchhang und der Länge S.
Fig.12 zeigt als Beispiele drei räumlich gekrümmte Kurven auf der Folienführung.
Die Fig. 13a bis 13f veranschaulichen den Verlauf gekrümmter Flächen entlang Schnittlinien in seitlicher Richtung gemaß Fig. 12.
Fig.14 ist eine Aufrißansicht einer Ausführungsform einer Schlauchführungsvorrichtung gemäß der Erfindung, angewandt bei einem Blasfolienformer.
Fig.15 ist eine Längsschnittansicht gemäß einem Schnitt XV-XV in Fig. 14.
Fig. 16 ist eine Längsschnittansicht gemäß einem Schnitt XVI-XVI in Fig. 15.
Fig.17 ist eine Längsschnittansicht gemäß einem Schnitt XVII-XVII in Fig. 15.
Fig.18 ist eine Querschnittsansicht gemäß einem Schnitt XVIII-XVIII in Fig. 15.
Fig.19 ist eine Querschnittsansicht gemäß einem Schnitt XIX-XIX in Fig. 15.
Fig.20 ist eine Schnittansicht einer der Walzen von Fig. 14.
Die Figuren 21 bis 23 sind Seitenansichten weiterer Ausführungsformen der Folienführung gemäß Fig. 15.
Im folgenden soll auf die Figuren 4 bis 13 eingegangen werden.
In Fig. 4 erkennt man einen geblasenen Film 2, der aus der Duse 1 eines Extruders ausgetreten ist, und der in einem Luftring 3 abgekühlt wird, so daß er einen Schlauch 2a bildet. Dieser Schlauch wird zwischen einem Paar Führungsplatten 4 hindurchgeführt und sodann zu einer Bahn 2b mittels Preßwalzen 5 zusammengelegt.
Aus den Figuren 5 und 6 erkennt man folgendes: Der Schlauch 2a hat an einer Basislinie AB einen Radius R und einen Durchmesser D; an dieser Stelle ist der Schlauch 2a im Querschnitt nach kreisförmig, beginnt aber, sich zu verändern. Im Bereich einer Linie EF ist der Schlauch zu einer Bahn 2b von der Breite W zusammengelegt. Das Maß zwischen den Linien AB und EF ist die Höhe H, S bedeutet die Länge einer Seitenkante und L die Länge der vorderen und der rückwärtigen Kanten. Nimmt man an, daß der geblasene Film 2 nach seinem Aushärten keine Längung erfährt, so gelten die folgenden Gleichungen: W = 9 D (1) Im folgenden sollen die Führungsplatten 4,4 sowie die Gestalt des geblasenen Films bei der Berührung mit diesen Platten erläutert werden Wird ein Schlauch - so wie in den Fig. 7 und 8 durch strichpunktierte Linien veranschaulicht, von einer geneigten Ebene geschnitten, so ergibt sich eine Kurve zweiten Grades, die einer Parabel oder einer Elipse ähnlich ist.
Ist yt gleich der halben Breite eines Schnittes zwischen einem Punkt M auf der Kurve zweiten Grades U' bei irgendeiner Höhe h von der Basislinie AB und ein weiterer Punkt # 1 auf der Mittellinie, und ist -0 der Winkel des Punktes M auf der Kurve zweiten Grades um den Mittelpunkt O im Verhältnis zum mittleren Vertikalschnitt, so gilt: y' = 2R sin 0 (4) Ferner läßt sich bei einem Schnittpunkt des mittleren Vertikalschnittes und einem Kreis vom Radius R = 03 ein Bogen PM ausdrücken durch PM = 2y' = 2ru (5) Im Falle der geblasenen Folie 2 stellt der Querschnitt eine Kurve zweiten Grades U dar, erkennbar aus Fig. 14; die Weite y im Verhältnis zur Höhe h ist geringfügig größer als die vorausgegangene Weite y'.
Nimmt man an, daß die Kurve zweiten Grades U eine Parabel ist, wobei y = CV h ist, und ist ferner h = H und y = R/2, so gilt 7UR/2 = C g Deshalb gilt das Folgende: C = #R/2#H y = #R#h/2#H .....(6) Der Abstand von einem Punkt bei einem Querschnitt der schlauchförmigen Folie bis zu den Walzen, so wie in Fig. 9 veranschaulicht, läßt sich durch die folgenden Ausdrücke beschreiben: denn es R/H = n/h, n = Rh/H gilt m = R - n = R(1 - h/H) m2 = R2(H - h) 2/H2 woraus sich ç = h + (1 - h/H)L ..... (7) ergibt Angenommen, der Öffnungswinkel der Stabilisatoren ist 2#, so gilt H/L = cos#, so that L/H = secp (8) = =H/cos# - h(l/cosX - 1) = H sec# - h(sec# - 1) ....(9) Ist die Weite W gleichmäßig vom Mittelpunkt G der Berührungslinie der Preßwalzen entfernt, so ergibt sich die Länge ,' für jede unterteilte Position aus der Gleichung wobei W = 800 mm, R = 250 mm, H = 1 980 mm und sin# = 250/1,980 = 0.125 und S = 1,935 mm ist, was in Gleichung (3) eingesetzt werden kann.
In diesem Falle werden die Werte und L/H in Beziehung zum gespaltenen Winkel - der Stabilisatoren unter Verwendung der Gleichung (8) und (9) in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1

bei p = 100

# 2,005 | 2,003 | 2,000 | 1,995 1,990 1,950

#/H

1.013 | 1.013 | 1.012| 1.010| 1.0081 1.005| 1.000

Tabelle 2

bei 95 = 7°10

1,996 1,995 | 1,993 1,990 | 1,986 1,980

#/H 1 1.008 1.0075| 1.007 1.005 1.003

Tabelle 3

bei # = 5°

1,988 1,988 1,987 1,985 1,983 1,980

#/H 1.004 1.004 1.004 1.003| 1.0021.000

Die Ergebnisse der obenstehenden Tafeln sind in Fig. 17 grafisch dargestellt. Die Darstellung zeigt ganz klar, daß der Unterschied von @ umso größer wird, je mehr der Wert von @ ansteigt. Dies bedeutet, daß ebenen Stabilisatoren der mittlere Bereich der geblasenen Folie durchhängt und die beiden Kantenbereiche gedehnt werden, was in der Folie zu Falten und Runzeln führt. Dies ändert sich auch nicht, solange die Stabilisatoren eben sind.
Um das Problem zu lösen, wird gemäR der Erfindung die Innenfläche des einzelnen Stabilisators derart gekrümmt, daß die Länge @ bei der obengenannten Gleichung, d.h. der Abstand eines Weges, dem der Schlauch während seiner Uberführung von der Schlauchform zur flachen Bahn stets folgt, stets gleich ist.
Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel einer gekrümmten Fläche angeführt werden, durch Berechnung ermittelt.
Ist in Fig. 11 S = 2 αr und H = 2r sin α, so gilt # = r(1 - cos α) ...................... (10) Im Falle der obenstehenden Tafel 2, wobei # = 7°10f, W = 800 mm und H = 2 000 mm ist, und bei einer Weite von W, die in zehn gleiche Teile unterteilt ist, werden die Durchhangwerte J für jeden Wegen der unterteilten Teile in der rechten Hälfte der Stabilisatoren in Frontansicht berechnet und dargestellt in Tabelle 4.
Ausgehend von diesen Werten werden die Frontansichten von e in der Seitenrichtung gemäß den Figuren 13(a) bis 13(f) beschrieben.
Beim Zusammenlegen der geblasenen Folie mittels der Preßwalze bilden sich somit Längenunterschiede zwischen den Wegen, ausgehend vom zentralen Bereich zu den beiden Seitenbereichen, innerhalb eines Feldes der geblasenen Folie, wo diese von den Stabilisatoren geführt ist. Der zentrale Bereich hängt sich somit durch, was zu den Falten führt.

Tabelle 4

#/H α 1-cosα S r=S/2α #=r(1-cosα)
l-coso( 5 r=S/2O( =r(1-coso()
1.013 0.279 0.0387 2,006 3,595 139
1.012 0.268 0.0360 2,004 3,739 124
1.011 0.255 0.0325 2,002 3,925 128
1.010 0.244 0.0297 2,000 4,098 122
1.010 0.244 0.0297 2,000 4,098 122
1.009 0.230 0.0265 1,998 4,343 115
1.008 0.217 0.0235 1,996 4,599 108
1.007 0.201 0.0205 1,994 4,960 101
1.006 0.186 0.0175 1,992 5,355 94
1.005 0.175 0.0152 1,990 5,686 86
1.004 0.157 0.0123 1,988 6,331 78
1.003 0.140 0.0097 1,986 7,093 69
1.002 0.122 0.0075 1,984 8,131 61

Wie man erkennt, lassen sich Falten oder Runzeln dadurch vermeiden, daß man den zentralen Bereich der Stabilisatoren als gekrümmte Fläche Q gestaltet, um die Zugspannung der geblasenen Folie während des Zusammenlegens konstant zu halten und durch Führen der Folie entlang der Stabilisatoren. Dabei ist die gekrümmte Fläche Q derart geformt, daß die Länge einer Wegstrecke von irgendeinem Punkt auf dem Umfang des Schlauches bis zur Berührungslinie der Preßwalzen gleich ist.

Im folgenden sollen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden. Dabei soll zunächst auf den Blasfolienformer (blown film molder) gemäß der Figuren 14 bis 20 eingegangen werden.
In Fig 14 erkennt man einen Extruder 6 für einen Blasfolienformer 7, ferner eine Düse (Werkzeug) mit ringförmigen Schlitzen auf ihrer oberen Fläche zum Bilden eines Schlauches 9, und schließlich einen Luftring.
Eine Strebe 11 steht auf einer hier nicht dargestellten Basis und ist an ihrem oberen Ende mit einem Rahmen 12 versehen. Dieser kragt horizontal vom Rahmen 11 aus, und zwar derart, daß er sich der Düse 8 gegenüber befindet. Der Rahmen ist von rechteckiger Gestalt, in Draufsicht gesehen, und mit Lagern 13 ausgerüstet. In den Lagern sind Preßwalzen 15, 15 mittels Wellen 14 gelagert. Die Wellen sind jeweils vorn und hinten angeordnet und mit einem Antrieb gekoppelt, der hier nicht dargestellt ist.
Eine Schlauchführungseinrichtung 16 umfaßt ein Paar einstellbare Gewindespindeln 17, 17. Diese sind durch eine Seitenwand des Rahmens 14 hindurchgeführt, hierin drehbar gelagert und übereinander angeordnet. Der mittlere Bereich der Gewindespindeln 17,17 trägt jeweils Kulissenstein 18,18. Man erkennt ferner ein Paar Falienführungen 20,20, die eine vorn, die andere hinten, und beide jeweils am oberen Ende der Kulissensteine 18, 18 mittels einer horizontalen Welle 19 schwenkbar gelagert.
Aus Fig. 15 sieht man, daß die Filmführung 20 ein Rahmenelement 21 umfaßt, das in Seitenansicht rechtwinklig ist, mit Endplatten 21a, 21a, die in Frontansicht nach einwärts gekrümmt sind. Man erkennt ferner horizontale Wellen 22, 22', 22" ..., die an beiden Enden von den Endplatten 21a getragen und derart angeordnet sind, daß sie den Rahmen von oben bis unten gleichmäßig unterteilen. Jede horizontale Welle ist mit unterschiedlicher Krümmung gekrümmt und mit einer Mehrzahl von Walzen 23 und Bünden 24 versehen, die abwechselnd in Längsrichtung auf der betreffenden Welle gelagert sind. Jeder Bund 24 ist mit einem wärmeisolierenden Film 23a überzogen - siehe Fig.
20.
Die miteinander verbundenen Innenflächen der Walzen 23 bilden die zuvor erwähnte, räumlich gekrümmte Fläche Q mit Durchhängen <S= r(l - cos pi) bei Anwendung der Gleichung (10), wobei die Länge ie= Hsec - - h(sec#-1) bei Anwendung von Gleichung (9) konstant ist.
Eine Justiereinrichtung 25 (in Fig. 14 gestrichelt dargestellt) dient dem Justieren des Öffnungswinkels der Folienführungen 20,20.
Die Justiereinrichtung umfaßt vertikale Platten 26, die sich von der Frontwand und der Rückwand des Rahmens 14 nach unten erstrecken, ferner eine vertikale Gewindespindel 28, die gelenkig an einer Tragplatte 27 angreift, welche sich ihrerseits von den Bodenenden der vertikalen Platten 26 nach einwärts erstreckt. Die Gewindespindel 28 hat einen Handgriff 28a an ihrem unteren Ende, eine Mutter 29 von der Gestalt einer Platte, die auf den mittleren Teil der Gewindespindel 28 aufgeschraubt ist sowie eine Verbindungsplatte 30, die die Mutter 29 und die Folienführung 20 miteinander verbindet. Im oberen Teil der Strebe 11 auf der gegenüberliegenden Seite des Rahmens sind Führungswalzen 31 vorgesehen.
Es wird erhitzter und erweichter Kunstharz durch die Schlitze aus Düse 8 ausgeblasen und durch den Luftring 10 abgekühlt, wobei Luft von innen her aufgeblasen wird, um einen Schlauch 9 zu bilden; der Schlauch wird an seinem oberen Ende von den Preßwalzen 15, 15 erfaßt.
Die geblasene Folie wird von den Walzen 23 entlang der dreidimensional gekrümmten Fläche Q der Folienführungen 20 der Schlauchführung geführt, die in Laufrichtung konvergieren und gekühlt sind; dabei wird der Schlauch kontinuierlich von seiner Schlauchform in die Form einer flachen Bahn zusammengelegt.
Der Öffnungswinkel der Filmführungen 20, 20 läßt sich verändern durch Verdrehen des Handgriffes 28a der Justiereinrichtung 25 in dem Sinne, daß die Mutter 29 nach oben oder nach unten wandert. Bei der bevorzugten Ausführungsform haben sich Winkel zwischen 10 und 20 Grad als am besten herausgestellt.
Wie man aus der obigen Beschreibung sieht, ist die Filmführung für die Schlauchführungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Führungsfläche versehen, die einer dreidimensionalen gekrümmten Fläche entspricht, und die den Schlauch berührt und ihn dabei aus seiner Schlauchform in die Form einer flachen Bahn zusammenlegt, und zwar derart, daß keine Falten. oder sonstige Unregelmäßigkeiten in der Folie entstehen.
Gemäß der Erfindung lassen sich Unregelmäßigkeiten der Folie selbst dann vermeiden, wenn diese mit höherer Geschwindigkeit hergestellt oder die Kehlung verstärkt wird, so daß der Ausstoß gesteigert wird.
Bei der obigen Ausführungsform wird die dreidimensionale gekrümmte Fläche zum Führen der Folie durch das Rahmenelement sowie durch eine Anzahl von Walzen geschaffen, die an einer Mehrzahl von horizontalen Wellen gelagert sind, welche ihrerseits am Rahmenelement in der Filmführung 20 vorgesehen sind. Es ist aber auch möglich, statt der Walzen oder Rollen zum Bilden der gekrümmten Fläche Gleitführungselemente zu verwenden.
In Fig. 21 ist eine weitere Schlauchführungsvarrichtung dargestellt.
Hierbei ist die dreidimensionale gekrümmte Fläche 32a zum Führen der geblasenen Folie aus einer Kunstharzplatte 32 gebildet, die am Rahmenelement 33 von rechtwinkliger Gestalt montiert ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die dreidimensionale, gekrümmte Fläche sehr leicht geformt werden kann.
Fig. 22 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schlauchführungsvorrichtung. Hierbei ist die dreidimensionale gekrümmte Fläche zum Führen der geblasenen Folie durch Querstäbe 35, 35', 35" ... gebildet, die innerhalb des Rahmens 34 von rechtwinkliger Gestalt angeordnet sind, und zwar in Abständen von oben nach unten. Die Querstäbe sind nach einwärts mit unterschiedlichen Krümmungsradien gekrümmt und auf ihren Mantelflächen mit wärmeisolierendem Werkstoff beschichtet.
Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß die Kahlwirkung der geblasenen Folie doch verbessert wird, da die Wärme der geblasenen Folie durch die Zwischenräume zwischen den Querstäben abgeführt werden kann.
Bei der in Fig. 23 dargestellten Schlauchführungsvorrichtung ist die dreidimensionale, gekrümmte Fläche 39 zum Führen der geblasenen Folie durch Rollen 39, 39', 39" ...gebildet. Diese Rollen sind Expansionsrollen aus Gummit oder dergleichen. Sie haben wiederum unterschiedliche Krümmungen und sind auf horizontalen Wellen 38, 38', 38" ... gelagert, die an ihren beiden Enden am Rahmen 37 angelenkt sind und unterschiedliche Krümmungen haben und in gekrümmtem Zustand umlaufen. Die Rollen 39, 39', 39" sind über ein Getriebe und einen Motor 40 angetrieben, beide am oberen Ende des Rahmens 37 angeordnet.
Durch Antreiben der Rollen 39, 39', 39" ... wird der Gleitwiderstand beim Kontakt zwischen geblasener Folie und den Rollen abgebaut.
In jedem Falle läßt sich die dreidimensionale gekrümmte Fläche zum Führen der geblasenen Folie am besten durch Berechnung mittels der oben beschriebenen Art ermitteln; man kann die gekrümmte Fläche jedoch auch empirisch entsprechend den Herstellungsbedingungen ermitteln.

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Schlauchführungsvorrichtung für Blasfolienformer, wobei ein Schlauch, der aus einer Duse (1) extrudiert wird, sodann gekühlt wird und anschließend Preßwalzen (5) mittels eines Paares von 5 Folienführungen zugeführt wird, die einander zugewandt sind, derart, daß der Schlauch nach dem flachen Zusammenlegen durch die Preßwalzen (5) aufgewickelt wird, wobei die Führungen an ihren oberen Enden an einem festen Teil angeordnet sind und in ihrem unteren Bereich einen Abstand zueinander einnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Flächen des Paares von Folienführungen (4), die einander zugewandt sind, als dreidimensionale Flächen gestaltet sind, wobei die Länge einer jeden Wegstrecke eines jeden Punktes auf dem Schlauchumfang bis zur Berührungslinie der beiden Preßwalzen (5) gleich ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Filmführungen konvex nach einwärts gekrümmt sind in Bezug auf eine Ebene, die sich aus der Verbindung der oberen und der unteren Kanten der Filmführungen ergibt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (Gleitflächen) der Filmführungen durch Außenflächen eine Anzahl von Walzen gebildet sind, die seitlich und in Längsrichtung angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Folienführungen aus einem Rahmen und einer Mehrzahl von Querstäben gebildet sind, und daß die Querstäbe unterschiedliche Krümmungen aufweisen und in Längsrichtung in Abständen innerhalb des Rahmens angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Folienführungen aus einem Rahmenelement und einer Anzahl von gekrümmten Walzen bestehen, und daß die Walzen an ihren beiden Enden am rahmenelement gelagert sind und Mantelflächen haben, die von Walze zu Walze unterschiedlich stark gekrümmt sind.