DE4218995C2 - Werkzeugaggregat für die Herstellung von Kunststoffolien aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugaggregat für die Her­ stellung von Kunststoffolien aus thermoplastischem Kunst­ stoff durch Aufblasen eines thermoplastifizierten Kunst­ stoffschlauches, - mit Werkzeugkopf aus Werkzeugkopfaußen­ teil und Werkzeugkopfinnenteil, die einen Ringspalt für die Schmelze aus dem thermoplastifizierten Kunststoff mit Ringspaltdüse für den Austritt dieser Schmelze bilden, mit einer Einrichtung für die in die Folienblase einzuführende bzw. aus der Folienblase abzuführende Blasluft und mit Außen­ kühleinrichtung, wobei die Außenkühleinrichtung ein um die Ringspaltdüse umlaufendes Kühlluftverteileraggregat mit Kühlluftaustrittsringspalt im Bereich der Ringspaltdüse aufweist und wobei die über den Kühlluftaustrittsringspalt austretenden Kühlluftmengenströme steuerbar und/oder regelbar sind.

Bei dem bekannten Werkzeugaggregat, von dem die Erfindung ausgeht (DE 36 23 548 C2) bilden die Kühlluftverteiler­ aggregate umlaufende Ringräume und Ringkammern, die in Strömungsrichtung in einen Kühlluftaustritt oder in einen Kühlluftaustrittsspalt auslaufen. Mengenstromsteuerorgane in Form von Ventilen, Schiebern und dergleichen steuern die in den Ringraum oder die Ringkammern eintretende Kühl­ luft. Das hat sich bewährt.

Aus der PCT-WO 90/15 707 ist es bekannt, beim Betrieb einer Kunststoffolienblasanlage eine Feinkorrektur des Dicken­ profils der Folienblase vorzunehmen und damit die Kunststoff­ folienquertoleranzen zu reduzieren. Dazu ist die Ringspalt­ düse von einer Außenkühleinrichtung umgeben, die einen unteren Kühlring und einen auf dessen Oberfläche aufgesetzten Zusatzkühlring aufweist. Aus dem unteren Kühlring tritt ein Hauptkühlluftstrom gleichförmig über den Umfang verteilt aus. Der Zusatzkühlring ist durch radiale Trennwände in eine Mehrzahl von einzelnen Segmenten unterteilt. Aus diesem austretend werden zusätzliche Kühlluftteilströme mit ver­ hältnismäßig großer Geschwindigkeit in den Hauptkühlluftstrom turbulenzerzeugend eingeblasen. Diese Teilströme sind in bezug auf ihren Mengenstrom und damit in bezug auf ihre Strömungsgeschwindigkeit steuerbar. Dazu ist in einzelnen Segmenten jeweils ein Radialgebläse mit gesondertem, elek­ tronisch gesteuertem Elektromotor zugeordnet. Das ist auf­ wendig und vom Ergebnis her verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Werkzeug­ aggregat des eingangs beschriebenen Aufbaus so weiter aus zu­ bilden, daß mit Hilfe der Kühlluft der Außenkühleinrichtung ausgleichend auch Dickentoleranzen der Kunststoffolie redu­ zierend beeinflußt werden können, um beispielsweise zu er­ reichen, daß beim Aufwickeln der Kunststoffolie zu einem Coil durch Addition von Dickenfehlern eine Faßreifenbildung nicht auftritt.

Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Werkzeugaggregat mit einem Werkzeugkopf aus Werkzeugkopf­ außenteil und Werkzeugkopfinnenteil, die einen Ringspalt für die Schmelze aus dem thermoplastifizierten Kunststoff mit Ringspaltdüse für den Austritt dieser Schmelze bilden, und mit einer Einrichtung für die in die Folienblase einzu­ führende bzw. aus der Folienblase abzuführende Blasluft, wobei für die Außenkühlung die Kombination der folgenden Merkmale verwirklicht ist:

• a) ein erstes Kühlluftverteileraggregat ist in Kühlluftverteilersegmente aufgeteilt, die als in radialer Richtung verlaufende Kühlluft­ strömungskanäle ausgeführt und außenseitig an eine Außenkühlluftzuführungseinrichtung ange­ schlossen sind, und in den Kühlluftströmungs­ kanälen sind selbständig steuerbare Ventilein­ richtungen für eine segmentale Mengenstrom­ regelung nach Maßgabe einer Dickenmessung an der hergestellten Kunststoffolie angeordnet,
• b) ein zweites Kühlluftverteileraggregat weist einen segmentteilungsfrei umlaufenden Kühlluft­ austrittsringspalt auf, aus dem die Kühlluft über den Umfang verteilt austritt,

wobei das zweite Kühlluftverteileraggregat in Laufrichtung an das erste Kühlluftverteileraggregat anschließt, wobei ferner die Kühlluftströmungskanäle über ihre gesamte Länge die gleiche Strömungskanalbreite von etwa 20 mm, bei in Strömungsrichtung zur Mündung hin bis auf etwa 5 mm ab­ nehmender Strömungskanalhöhe, aufweisen. - Grundsätzlich ist es bekannt (DE 26 58 518 C2), mit Hilfe einer Außenkühl­ einrichtung ausgleichend auch Dickentoleranzen der Kunst­ stoffolie reduzierend zu beeinflussen. Dazu sind bei der bekannten Ausführungsform mit Abstand von dem unteren Kühl­ luftverteileraggregat entsprechend einem den Folienschlauch umgebenden Kreis Korrekturluftdüsen angeordnet, wobei die einzelnen Korrekturluftdüsen gesteuerte Einstellventile aufweisen. Das ist aufwendig und in bezug auf die erreichte Wirkung verbesserungsfähig. Erfindungsgemäß wird demgegen­ über die den thermoplastifizierten Kunststoffschlauch bildende Schmelze beim Austritt aus der Ringspaltdüse mit der aus dem unteren Kühlluftverteileraggregat austretenden Kühlluft segmental beeinflußt, was in bezug auf die auszu­ gleichenden Dickentoleranzen sehr wirksam und sehr genau erfolgen kann. Zwar ist versucht worden, gleichsam sektorial bei einem in der Umgebung der Ringspaltdüse angeordneten, gleichsam als Kammer umlaufenden Kühlluftverteileraggregat die austretende Kühlluft zu steuern (DE 40 01 287 A1), dazu wird jedoch aus dem Kühlluftverteileraggregat vor der Kühl­ luftaustrittsdüse ein Teilstrom der Kühlluft abgezweigt und nach außen gelenkt, und zwar mit Hilfe von besonderen Leitschaufeln, die in die umlaufende Ringkammer dieses Kühl­ luftverteileraggregates eingeführt sind. Das ist in bezug auf Wirksamkeit und Genauigkeit beim Ausgleich der Dicken­ toleranzen der Kunststoffolie verbesserungsbedürftig, außer­ dem stört, daß ein erheblicher Teilstrom der Kühlluft un­ kontrolliert abströmt und auch störende Kühleffekte auslösen kann.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Mög­ lichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So empfiehlt es sich, zur Erzielung besonders definierter Kühl- und damit Ausgleichseffekte, in den Kühlluftströmungskanälen, in Strömungsrichtung vor den Ventileinrichtungen, Strömungs­ gleichrichter anzuordnen. Im Rahmen der Erfindung kann die Strömungskanalbreite sich auch ändern, um mit einem Kühlluft­ ring und mit unterschiedlichen Kühlluftlippen an unter­ schiedliche Werkzeugdurchmesser anpaßbar zu sein.

Um die Kühlluft den Kühlluftströmungskanälen zuzuführen, bestehen mehrere Möglichkeiten. So können die Kühlluft­ strömungskanäle an eine gemeinsame Außenkühlluftzuführungs­ einrichtung in Form eines Zuführungsringes angeschlossen sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die einzelnen Kühlluftströmungskanäle oder Gruppen von Kühlluftströmungs­ kanälen an separate Außenkühlluftzuführungseinrichtungen anzuschließen.

Im Rahmen der Erfindung steht der Ausdruck Ventileinrichtung allgemein für Absperrorgane für fluide, gasförmige Medien, die eine Mengenstromregelung zulassen. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Ventileinrichtungen als Hahnventile ausgeführt und über eine Schrittmotor/Ge­ triebeanordnung um ihre Achse verstellbar. Diese Ausführungs­ form läßt auf einfache Weise die Verstellung zu, die bei der Korrektur der Dickentoleranzen aus regeltechnischen Gründen sehr genau vorgenommen werden können. Es muß darauf geachtet werden, daß die Kühlluftströme auch den sich bildenden, aufzublasenden Schlauch aus thermoplastifiziertem Kunststoff und abschließend die sich bildende Folienblase erreichen. Dazu lehrt die Erfindung, daß die Strömungsge­ schwindigkeit und die Mengenströme der Kühlluft in den einzelnen Kühlluftströmungskanälen sowie die Mündungen der Kühlluftströmungskanäle so eingerichtet sind, daß den einzelnen Kühlluftströmen singuläre Kühleffekte an der fertigen Kunststoffolie zugeordnet werden können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Achse eines erfindungsge­ mäßen Werkzeugaggregates,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab den Ausschnitt A aus dem Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 3 schematisch den Schnitt B-B durch den Gegenstand nach Fig. 2, ausschnittweise und

Fig. 4 entsprechend der Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeugaggregates.

Das in den Figuren dargestellte Werkzeugaggregat ist für die Herstellung von Kunststoffen aus thermoplastischem Kunststoff durch Aufblasen eines thermoplastifizierten Kunststoffschlauches S bestimmt und eingerichtet. Zum grundsätzlichen Aufbau gehört zu­ nächst ein Werkzeugkopf aus einem Werkzeugkopfaußenteil 1 und einem Werkzeugkopfinnenteil 2, die einen Ringspalt 3 für die Schmelze aus dem thermoplastifizierten Kunststoff mit Ringspaltdüse 4 für den Austritt des Kunststoffschlauches S bilden. Es gehört fernerhin dazu eine nicht gezeichnete Einrichtung für die in die Folienblase einzuführende bzw. aus der Folienblase abzuführende Blasluft und eine Außenkühleinrichtung 5.

Die Außenkühleinrichtung 5 besitzt im Ausführungsbeispiel ein unteres, um die Ringspaltdüse 4 umlaufendes Kühlluftverteileraggregat 6 mit unterem Kühlluftaustrittsringspalt 7 im Bereich der Ringspaltdüse 4 und ein darüber angeordnetes, oberes, umlaufendes Kühlluftverteileraggregat 8 mit oberem, ringförmig umlaufenden Kühlluftaustritt 9. Die Anordnung ist so getroffen, daß die über den unteren Kühlluftaustrittsringspalt 7 sowie die über den oberen Kühlluftaustritt 9 austretenden Kühlluftmengenströme steuerbar und/oder regelbar sind. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 2 und 3 entnimmt man, daß dazu das untere Kühlluftverteiler­ aggregat 6 in Kühlluftverteilersegmente 10 aufgeteilt ist, die als in radialer Richtung verlaufende Kühlluftströmungskanäle 11 ausgeführt und außenseitig an eine Außenkühlluftzuführungseinrichtung 12 an­ geschlossen sind. In den Kühlluftströmungskanälen 11 sind selbständig steuerbare Ventileinrichtungen 13 für eine segmentale Mengen­ stromregelung der Kühlluft angeordnet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 erkennt man, daß in den Kühlluftströmungskanälen 11, in Strömungsrichtung vor den Ventileinrichtungen 13 Strömungs­ gleichrichter 14 angeordnet sein können.

Im Ausführungsbeispiel besitzen die Kühlluftströmungskanäle 11 über ihre gesamte Länge die gleiche Strömungskanalbreite b bei in Strömungsrichtung abnehmender Strömungskanalhöhe h. Im Ausführungsbeispiel sind die Kühlluftströmungskanäle 11 an eine gemeinsame Außenkühlluftzu­ führungseinrichtung 12 in Form eines Zuführungsringes angeschlos­ sen. Sie könnten aber auch einzeln oder gruppenweise separat an eine Kühlluftzuführungseinrichtung angeschlossen sein.

Im Ausführungsbeispiel sind die Ventileinrichtungen 13 als Hahnventile ausgeführt und über eine Schrittmotor/Getriebeanordnung 15 um ihre Achse feinfühlig verstellbar.

Die Strömungsgeschwindigkeit und die Mengenströme der Kühlluft in den einzelnen Kühlluftströmungskanälen 11 sowie die Mündungen 16 der Kühlluftströmungskanäle sind so eingerichtet, daß den einzelnen Kühlluftströmen singuläre Kühleffekte an dem Kunststoffschlauch S und damit an der fertigen Kunststoffolie zugeordnet werden können. In der Fig. 1 erkennt man zwischen dem oberen Kühlluftverteiler­ aggregat 8 und den Kühlluftströmungskanälen 11 des unteren Kühl­ luftverteileraggregates 6 Verbindungskanäle 17. Der Querschnitt der Verbindungskanäle 17 ist im Ausführungsbeispiel über Steuerschieber 18 steuerbar. Die Ventileinrichtungen 13 können auch auf und nieder verstellbare Ventilkörper aufweisen.

Bei dem beschriebenen Werkzeugaggregat ist es nicht erforder­ lich, zur Vermeidung einer Addition von Dickenfehlern beim Auf­ wickeln der fertigen Kunststoffolie zum Coil, den Werkzeugkopf und/oder eine Flachlegeeinrichtung für die Folienblase rotierend oder periodisch hin- und hergehend rotierend anzutreiben.

Claims (9)

1. Werkzeugaggregat für die Herstellung von Kunststoffolien aus thermoplastischem Kunststoff durch Aufblasen eines thermoplastifizierten Kunststoffschlauches,
mit Werkzeugkopf aus Werkzeugkopfaußenteil und Werkzeugkopfinnenteil, die einen Ringspalt für die Schmelze aus dem thermoplastifizierten Kunststoff mit Ringspaltdüse für den Austritt dieser Schmelze bilden, und mit einer Einrichtung für die in die Folienblase einzuführende bzw. aus der Folienblase abzuführende Blasluft,
wobei für die Außenkühlung die Kombination der folgenden Merkmale verwirklicht ist:

• a) ein erstes Kühlluftverteileraggregat (6) ist in Kühlluftverteilersegmente (10) aufgeteilt, die als in radialer Richtung verlaufende Kühl­ luftströmungskanäle (11) ausgeführt und außen­ seitig an eine Außenkühlluftzuführungseinrichtung (12) angeschlossen sind, und in den Kühlluft­ strömungskanälen (11) sind selbständig steuerbare Ventileinrichtungen (13) für eine segmentale Mengenstromregelung nach Maßgabe einer Dicken­ messung an der hergestellten Kunststoffolie angeordnet,
• b) ein zweites Kühlluftverteileraggregat (8) weist einen segmentteilungsfrei umlaufenden Kühlluft­ austrittsringspalt (9) auf, aus dem die Kühlluft über den Umfang verteilt austritt,

wobei das zweite Kühlluftverteileraggregat in Laufrichtung an das erste Kühlluftverteileraggregat anschließt, wobei ferner die Kühlluftströmungskanäle (11) über ihre gesamte Länge die gleiche Strömungskanalbreite (b) von etwa 20 mm, bei in Strömungsrichtung zur Mündung hin bis auf etwa 5 mm abnehmender Strömungskanalhöhe (h), aufweisen.

2. Werkzeugaggregat nach Anspruch 1, wobei zwischen dem oberen Kühlluftverteileraggregat (8) und den Kühlluft­ strömungskanälen (11) des Kühlluftverteileraggregates (6) Verbindungskanäle (17) vorgesehen sind.

3. Werkzeugaggregat nach Anspruch 1, wobei in den Verbin­ dungskanälen (17) Steuerschieber (18) angeordnet sind.

4. Werkzeugaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in den Kühlluftströmungskanälen (11) in Strömungsrichtung vor den Ventileinrichtungen (13) Strömungsgleichrichter (14) angeordnet sind.

5. Werkzeugaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kühlluftströmungskanäle (11) an eine gemeinsame Außen­ kühlluftzuführungseinrichtung (12) in Form eines Zuführringes angeschlossen sind.

6. Werkzeugaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die einzelnen Kühlluftströmungskanäle (11) oder Gruppen von Kühlluftströmungskanälen an separate Außenkühlluftzu­ führungseinrichtungen (12) angeschlossen sind.

7. Werkzeugaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ventileinrichtungen (13) als Hahnventile ausgeführt und über eine Schrittmotor/Getriebeanordnung (15) um ihre Achse verstellbar sind.

8. Werkzeugaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Strömungsgeschwindigkeit und die Mengenströme der Kühl­ luft in den einzelnen Kühlluftströmungskanälen (11) sowie die Mündungen der Kühlluftströmungskanäle (11) so einge­ richtet sind, daß den einzelnen Kühlluftströmen singuläre Kühleffekte an der fertigen Kunststoffolie zugeordnet werden können.