Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Schmelzekühler, eine Kunststoffformgebende Anlage und ein Verfahren zum Kühlen einer Schmelze.

Genauer betrifft die Erfindung Schmelzekühler für eine Blasfolienanlage mit einer Folienschlauchführung, wobei die Folienschlauchführung einen zentralen Durchtritt für einen im Betrieb der Blasfolienanlage durch den Schmelzekühler laufenden Folienschlauch aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Kunststoffformgebende Anlage, vor allem Blasfolienanlage oder Flachfolienanlage oder anderweitige zum Herstellen einer Folienbahn ausgelegte Anlage mit einer Behandlungsstrecke, wobei die Behandlungsstrecke über einen Schmelzekühler verfügt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen einer Schmelze eines Folienschlauchs einer Blasfolienanlage mit einem Schmelzekühler.

Blasfolienanlagen sind im Stand der Technik bekannt und bewährt: Kunststoffgranulat wird in einem Extruder aufgeschmolzen und über eine Vorverteilung einem Blaskopf mit einem Wendeiverteiler zugeführt. Über die Wendel gelangt die Schmelze in einen Ringspalt, der in eine Ringschlitzdüse mündet. Aus der Ringschlitzdüse wird die Schmelze als Folienschlauch extrudiert. Über einen erhöhten Innendruck im Folienschlauch weitet sich der Folienschlauch in einer sogenannten Schlauchbindungszone unmittelbar nach Austritt aus der Ringschlitzdüse und oft noch einem darauffolgenden Kühlring auf, was die Folie insbesondere quer zur Maschinenrichtung verstreckt. Die Folie wird anschließend abgekühlt, kalibriert, flachgelegt und anschließend in der Regel umgelenkt und aufgewickelt. Am Abzug, jenseits einer Frostlinie, einer Kalibrierung und einer Flachlegung, ist üblicherweise ein Quetschwalzenpaar vorgesehen, wobei mindestens eine Walze angetrieben ist und die Umfangsgeschwindigkeit der Walze größer ist als die Austrittsgeschwindigkeit des Schmelzschlauchs an der Ringschlitzdüse. Dadurch wird der Folienschlauch zusätzlich längs verstreckt. Jenseits des Abzugs befindet sich im Regelfall eine Reversierung mit Wendestangen. In der Reversierung drehen sich die Wendestangen zyklisch um die vertikale Achse, bevor die Folienbahn letztlich einer Wickelstation zugeführt wird und dort zu einem Folienwickel aufgewickelt wird.

Prozessbedingt hat die hergestellte Schlauchfolie meist ein nicht perfekt gleichmäßiges Dickenprofil über den Umfang.

Am Abzug kommt der Folienschlauch in bereits erstarrtem Zustand an. Dazu muss der Folienschlauch nach dem Austritt aus der Ringschlitzdüse abgekühlt werden.

Zum Abkühlen des Folienschlauchs können verschiedenste Mittel zum Einsatz kommen.

Kühlringe haben sich sehr bewährt. Ein Kühlring sitzt im Allgemeinen unmittelbar an, jedenfalls aber zumindest in der Nähe, der Ringschlitzdüse, um auf die möglichst heiße Schmelze einwirken zu können. Die meisten Kühlringe sind stationär, wobei ein Kühlring vorteilhaft auch in seiner Höhe verstellt werden kann.

Ein Kühlring wird außen um den Folienschlauch angeordnet und weist in seinem Inneren einen kreisrunden Durchtritt für den Folienschlauch auf. Kühlluft wird von außen in den Kühlring eingeblasen und tritt nach innen über eine Kühlluftdüse auf den durchlaufenden Folienschlauch aus. Ein Kühlring ist auch ein probates Mittel, um auf die Kühleigenschaften des Folienschlauchs Einfluss zu nehmen: So kann die Kühllufttemperatur geändert werden. Bei einigen Kühlringen gibt es sogar im Inneren der Kühlluftführung kleine mechanische Steller, die den Luftstrom der eingeblasenen Kühlluft beeinflussen, so dass über den Umfang des Kühlrings verteilt und die Kühlluft ungleichmäßig aus dem Kühlring beziehungsweise aus der Kühlluftdüse auf den Folienschlauch gerichtet werden kann. Hierdurch können Ungleichförmigkeiten in der Dicke des Folienschlauchs entlang des Umfangs ausgeriegelt werden.

Da die Anmelderin der hier vorliegenden Patentanmeldung gegenwärtig ihre Anlagen üblicherweise zum Extrudieren in vertikaler Richtung mit der Schwerkraft konstruiert, wird nachstehend vor allem auf diese Ausrichtung textlich Bezug genommen. Es sei aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung auch auf sämtliche übrigen Raumrichtungen anwenden lässt. Der Fachmann wird gegebenenfalls die hier offenbarten Merkmale analog anzupassen wissen.

Die Reversierung stellt zwar sicher, dass sich eine Ungleichmäßigkeit in der Foliendicke nicht als singuläre übermäßige Dickstelle im Folienwickel niederschlägt. Dennoch ist es für einige Folienprodukte wünschenswert, die Gleichmäßigkeit in der Foliendicke zu verbessern.

Durch die Extrusion mit der Schwerkraft ergeben sich Möglichkeiten zum Abkühlen des Folienschlauchs, welche sich bei einer Extrusion gegen die Schwerkraft, also nach oben, nicht ergeben. So ist es beispielsweise möglich, dass der Folienschlauch mit Wasser gekühlt wird. Hierfür wird der Folienschlauch nach der Ringschlitzdüse mit Luft aufgeblasen und durch eine Buchse geführt, über welche der Folienschlauch kalibriert, und damit in seinem Umfang definiert, wird. Durch den beschriebenen erhöhten Innendruck im Folienschlauchs weitet sich der Folienschlauch in dieser Schlauchbildungszone auf und legt sich an die Innenwandung der Buchse an. Eine derartige Buchse wird in der Regel neben dem Folienschlauchs auch von Kühlwasser durchströmt. Das Kühlwasser ist in der Regel zwischen dem Folienschlauch und der Büchse angeordnet, es verhindert ein Verkleben des Folienschlauchs mit der Mantelfläche der Buchse. Am Ende oder unmittelbar nach der Buchse wird das Kühlwasser wieder abgesaugt, so dass der Folienschlauch verhältnismäßig trocken entlang der Folienschlauchführung weiter transportiert werden kann.

Nach einem ersten Aspekt löst die gestellte Aufgabe ein Schmelzekühler für eine Blasfolienanlage. Die Blasfolienanlage verfügt über eine Folienschlauchführung, wobei die Folienschlauchführung einen zentralen Durchtritt für einen im Betrieb der Blasfolienanlage durch den Schmelzekühler laufenden Folienschlauch aufweist. Der Schmelzekühler verfügt über eine Kühlfluidführung, welche dazu eingerichtet ist, in die Kühlfluidführung eingeleitetes Kühlfluid auf den im Betrieb der Blasfolienanlage durch den Schmelzekühler laufenden Folienschlauch abzugeben. Die Kühlfluidführung verfügt über einen Verteiler, der einen Kühlfluidauslass zum Abgeben des Fluids aufweist. Der Kühlfluidauslass gibt das Kühlfluid zum Durchtritt ab. Begrifflich sei hierzu folgendes erläutert:

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben wie „ein...", „zwei..." usw. im Regelfall als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...", „mindestens zwei..." usw., sofern sich nicht etwa aus dem Kontext oder dem konkreten Text einer bestimmten Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...", „genau zwei..." usw. gemeint sein soll. Weiterhin sind alle Zahlenangaben sowie Angaben zu Verfahrensparametern und/oder Vorrichtungsparametern im technischen Sinne zu verstehen, d.h. als mit den üblichen Toleranzen versehen zu verstehen. Auch aus der expliziten Angabe der Einschränkung „wenigstens" oder „mindestens" o.ä. darf nicht geschlossen werden, dass bei der einfachen Verwendung von „ein", also ohne die Angabe von „wenigstens" o.ä., ein „genau ein" gemeint ist.

Unter einer Folienschlauchführung wird der Teil der Blasfolienanlage verstanden, der zwischen einem Blaskopf, aus welchem die zunächst viskose Kunststoffschmelze als Folienschlauch austritt, und einem Wickler, welcher letztlich die bis dahin erhärtete, zu einer Doppelfolienbahn flachgelegte und eventuell weiterverarbeitete Folienbahn aufwickelt.

Vorzugsweise ist der Schmelzekühler für die Anordnung in einer Schlauchbildungszone vorgesehen. Die Schlauchbildungszone ist der Bereich zwischen einer Ringschlitzdüse, aus welchem Schmelze als Folienschlauch extrudiert wird und anschließend über einen erhöhten Innendruck im Folienschlauch aufgeweitet wird. Oftmals ist ein auf die Ringschlitzdüse folgender Kühlring vorhanden, welcher den Folienschlauch von außen kühlt. In der Schlauchbildungszone wird der Folienschlauch insbesondere quer zur Maschinenrichtung verstreckt. Die Folie wird anschließend kalibriert, also in ihrem Außenumfang auf einen gewünschten Maß gebracht.

Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Schmelzekühler zur Positionierung innerhalb der Schlauchbildungszone zwischen der Ringschlitzdüse und der Kalibration des Folienschlauchs vorgesehen ist. Die Kühlfluidführung weißt vorzugsweise mindestens einen Anschluss für das Kühlfluid auf. Die Kühlfluidführung ist bevorzugt zur gleichmäßigen Verteilung des Kühlfluids ausgebildet. Hierfür können beispielsweise Kanäle vorgesehen sein, welche in ihrem Querschnitt derart angepasst sind, dass eine gleichmäßige Abgabe des Kühlfluids ermöglicht wird. Der Kühlfluidauslass ermöglicht ein Abgeben des Kühlfluids. Vorzugsweise wird der Kühlfluidauslass durch eine Vielzahl von Öffnungen gebildet, aus welchen das Kühlfluid austritt. Vorzugsweise wird das Kühlfluid direkt in Richtung des Durchtritts abgegeben. Es können beispielsweise Blenden oder Lippen vorgesehen sein, welche des Kühlfluid in eine bestimmte Richtung leiten. Es könnte durch derartige Leitelemente vorgesehen sein, dass das Kühlfluid nach dem Auftreten auf den Folienschlauch nach oben oder nach unten abgeleitet wird. Der Verteiler ist vorzugsweise derart ausgebildet, das durch das austretende Kühlfluid ein Polster gebildet wird so dass der vorbeilaufende Folienschlauch den Schmelzekühler berührungsfrei passieren kann. Durch ein derartiges Polster kann sichergestellt werden, das eine Oberfläche des Folienschlauchs nicht beschädigt wird.

In einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung verfügt der Schmelzekühler über einen Rahmen, welcher dazu ausgebildet ist, den Verteiler aufzunehmen.

Durch eine Gestaltung mit einem Rahmen, welcher den Verteiler aufnimmt, ist eine Montage und/oder Demontage des Schmelzekühlers besonders einfach.

Eine Montage und/oder Demontage findet beispielsweise statt, wenn der Schmelzekühler gereinigt werden soll. Hierfür kann der Verteiler aus dem Rahmen entnommen werden und beispielsweise von Monomerresten und anderen Rückständen befreit werden. Für die Reinigung ist es auch denkbar, dass der Schmelzekühler anstatt von einem Kühlfluid von einem Reinigungsfluid durchströmt wird. Eine derartige Reinigung findet vorzugsweise nicht im Betrieb der Blasfolienanlage statt. Der Rahmen kann mehrteilig ausgebildet sein und zwischen diesen Teilen den Verteiler aufnehmen. Der Rahmen kann die Kühlfluidführung umfassen, welche beispielsweise in einer Aussparung hinter dem Verteiler angeordnet sein kann. Zwischen dem Rahmen und dem Verteiler können Dichtelemente vorgesehen sein, welche ein Austreten des Kühlfluids an unerwünschten Stellen verhindern. In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers ist der Schmelzekühler als Ring ausgebildet ist, welcher um den Folienschlauch herum angeordnet ist.

Durch die Gestaltung des Schmelzekühlers als Ring ist dieser besonders vorteilhaft in der Schlauchbildungszone um den Folienschlauch anzuordnen. Da der sich bildende Folienschlauch in der Regel kreisrund ist, eignet sich ein als Ring ausgebildeter Schmelzekühler besonders zur gleichmäßigen Kühlung.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers ist der Schmelzekühler als Ring ausgebildet ist, welcher innerhalb des Folienschlauchs angeordnet ist.

Der Schmelzekühler kann zum Anordnen innerhalb des Folienschlauchs vorgesehen sein. Auch bei dieser Gestaltung ist es vorteilhaft, wenn der Schmelzekühler als Ring ausgebildet ist.

In einer Ausführungsform kann der Schmelzekühler sowohl einen inneren als auch einen äußeren Verteiler aufweisen, so dass der Folienschlauch von beiden Seiten, also von innen und von außen, durch den Schmelzekühler gekühlt wird. Der innere Schmelzekühler kann beispielsweise zentral an der Ringdüse montiert sein. Bevorzugt ist ein innerer Schmelzekühler zwischen einer Anlaufposition und einer Betriebsposition verfahrbar, so dass ein Anlaufen der Blasfolienanlage erleichtert wird.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers weist der Kühlfluidauslass Poren auf, durch welche das Kühlfluid abgegeben werden kann.

Bevorzugt ist der Verteiler offenporig. Durch eine offenporige Ausgestaltung kann das Kühlfluid durch die Poren hindurch abgegeben werden kann. Die Porosität ist vorliegend eine dimensionslose Messgröße und stellt das Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen eines Stoffes oder Stoffgemisches dar. Sie dient als klassifizierendes Maß für die tatsächlich vorliegenden Hohräume. Zur Anwendung kommt die Größe im Bereich der Werkstoff- und Bautechnik. Die Porosität hat großen Einfluss auf die Dichte eines Materials sowie auf den Widerstand bei der Durchströmung einer Schüttung (Darcy-Gesetz). Ursprünglich durch natürliche Gegebenheiten bedingt und in der Regel besoders bei der Herstellung anspruchsvoller Gußerzeugnisse unerwünscht gibt es heute auch eine künstlich herbeigeführte, insofern erwünschte Porosität. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verteiler um einen porösen Metallschaum, insbesondere bevorzugt handelt es sich um einen Aluminiumschaum.

Der Verteiler verfügt bevorzugt über eine Dichte von 1 bis 3 g/cm3, insbesondere bevorzugt verfügt der Verteiler über eine Dichte von 1,8 g/cm3.

Der Verteiler verfügt bevorzugt über eine Shore-Härte D nach DIN EN ISO 868 von 75 bis 95, insbesondere bevorzugt verfügt der Verteiler über eine Shore- Härte D von 85.

Der Verteiler verfügt bevorzugt über ein E-Modul DIN EN ISO 527 von 5000 N/mm2 bis 7000 N/mm2, insbesondere bevorzugt verfügt der Verteiler über ein E-Modul von 6000 N/mm2 bis 6200 N/mm2.

Der Verteiler verfügt bevorzugt über eine Druckfestigkeit nach DIN EN ISO 604 von 25 bis 36, insbesondere bevorzugt verfügt der Verteiler über eine Druckfestigkeit von 29 bis 33.

Eine Gesamtporösität des Verteilers ist bevorzugt zwischen 5 % und 45 %. Besonders bevorzugt liegt die Gesamtporösität zwischen 15 % und 25 %.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers handelt es sich bei den Poren um, welche einen mittleren Porendurchmesser von weniger als 50 pm aufweisen. Der Verteiler weist bevorzugt einen mittleren Porendurchmesser zwischen 2 pm und 50 pm auf. Besonders bevorzugt ist der mittlere Porendurchmesser zwischen 8 pm und 18 pm.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers verfügt der Verteiler über mehrere Segmente. Bevorzugt ist der Verteiler aus den mehreren Segmenten zusammengesetzt.

Insbesondere bei einer Reinigung ist ein segmentweiser Aufbau des Verteilers vorteilhaft, da dies ermöglicht, dass einzelne Segmente zeitlich nacheinander gereinigt werden können. Somit kann eine Reinigungsvorrichtung für den Verteiler kleiner dimensioniert werden. Weiterhin kann die Herstellung eines segmentierten Verteilers günstiger sein. Im Falle eines Defekts an einer Oberfläche des Verteilers kann durch einen segmentierten Aufbau lediglich ein einzelnes Segment ausgetauscht werden. Durch den segmentierten Aufbau muss nicht der gesamte Verteiler ausgetauscht werden, wenn ein Segment des Verteilers beschädigt ist

Die einzelnen Segmente können beispielsweise verklebt sein. Zum Zwecke der Reinigung ist es bevorzugt, dass derartige Verklebungen lösbar ausgebildet sind. Zur Vermeidung von sichtbaren Rückständen von Verklebungen oder aneinander angrenzenden Segmentkanten, können die Segmentkanten zwischen den Segmenten anstatt einem einfachen senkrechten Verlauf beispielsweise diagonal verlaufen. Durch einen derartigen diagonalen Verlauf wird ein Einfluss einer solchen Segmentkanten oder Verklebung auf eine Folienoberfläche des Folienschlauches minimiert.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers ist der Schmelzekühler derart ausgebildet, dass das Kühlfluid in Laufrichtung des Folienschlauchs abgegeben wird.

Durch diese Gestaltung kann das Kühlfluid besonders effizient genutzt werden, da es nicht in Bereiche entweicht, in denen es keine Kühlwirkung entfaltet, beziehungsweise in einem Bereich entweicht in denen es eine verminderte Kühlwirkung entfaltet.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers verfügt der Schmelzekühler über einen Aktor zum mechanischen Verstellen eines Volumenstroms des Kühlfluids während des Betriebs.

Durch eine derartige Gestaltung mit einem Aktor zum mechanischen Verstellen des Volumenstroms kann das Kühlfluid selektiv auf einzelne Bereiche eine Oberfläche des Folienschlauchs abgegeben werden. Durch ein selektives Abgeben des Kühlfluids auf die Oberfläche des Folienschlauchs ist ein Ausgleichen von Unebenheiten auf der Oberfläche des Folienschlauchs besonders präzise möglich. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass die Blasfolienanlage über ein Mittel zum Erfassen von Unebenheiten auf der Oberfläche des Folienschlauchs verfügt. Dieses kann sowohl in Produktionsrichtung vor dem Schmelzekühler angeordnet sein oder hinter dem Schmelzekühler. Wenn es hinter dem Schmelzekühler angeordnet ist, bedarf es einer vorzugsweisen automatischen Zuordnung von Unebenheiten auf der Oberfläche des Folienschlauchs zu einer korrespondierenden Position an dem Schmelzekühler.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers verfügt der Kühlfluidauslass bezogen auf eine Laufrichtung des Folienschlauchs über einen Gradienten, der eine definierte Verteilung eines Volumenstroms des Kühlfluids ermöglicht.

Es kann bevorzugt sein, dass der Kühlfluidauslass bezogen auf die Laufrichtung des Folienschlauchs unterschiedliche Mengen an Kühlfluid auf den Folienschlauch abgibt. Durch den Gradienten kann beispielsweise eine besonders schonende Kühlung der Schmelze erreicht werden, indem durch den Gradienten am Beginn des Schmelzekühlers bezogen auf die Laufrichtung des Folienschlauchs eine geringere Menge an Kühlfluid auf den Folienschlauch abgegeben wird und durch den Gradienten die Menge an Kühlfluid entlang der Laufrichtung des Folienschlauchs zunimmt. Umgekehrt ist es möglich, dass eine besonders schnelle Kühlung des Folienschlauchs erreicht wird, indem durch den Gradienten zunächst eine höhere Menge an Kühlfluid auf den Folienschlauch abgegeben wird und entlang der Laufrichtung des Folienschlauchs die Menge an Kühlfluid, welches auf den Folienschlauch trifft reduziert wird Punkt

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers verfügt dieser über ein Temperiermittel, über welchen das Kühlfluid auf eine vordefinierte Temperatur gebracht werden kann.

Das Temperierrmittel kann beispielsweise eine Heizeinrichtung sein, die das Kühlfluid vor einem Auftreffen auf den Folienschlauch auf eine vorher definierte Temperatur bringt. Gleichermaßen kann es sich bei dem Temperierrmittel auch um eine Kühlvorrichtung handeln. Es ist bevorzugt, dass das Temperierrmittel mit einer Sensorik gekoppelt ist. Die Sensorik ist bevorzugt dazu ausgebildet mittels ein oder mehreren Sensoren Temperaturen zu erfassen. Ein solcher Sensor der Sensorik kann beispielsweise dazu genutzt werden die Temperatur des Kühlfluid vor dem Temperierrmittel zu erfassen und/oder die Temperatur des Kühlfluids nach dem Temperierrmittel zu erfassen. Weiterhin kann ein solcher Sensor dazu genutzt werden, eine Temperatur einer Oberfläche des Folienschlauchs zu erfassen. Es kann von Vorteil sein die Oberfläche des Folienschlauchs vor und nach dem Schmelzekühler zu erfassen.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers verfügt dieser bezogen auf eine Laufrichtung des Folienschlauchs über mehrere übereinander angeordnete Verteiler. Durch die übereinander angeordneten Verteiler kann beispielsweise der bereits beschriebene Gradient auf besonders einfache Art und Weise realisiert werden. Weiterhin kann durch mehrere übereinander angeordnete Verteilern eine schonendere Kühlung ermöglicht werden.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers ist der Schmelzekühler in seiner Position in der Blasfolienanlage verstellbar ausgebildet, vorzugsweise ist der Schmelzekühler horizontal verfahrbar.

Durch die Verstellbarkeit ist der Schmelzekühler beispielsweise in eine Serviceposition überführbar. Diese Verstellbarkeit ist insbesondere im Stillstand der Blasfolienanlage relevant oder während des Anlaufens der Blasfolienanlage. In dieser Serviceposition kann beispielsweise auch die oben beschriebene Reinigung beziehungsweise die oben beschriebene Zerlegung des Schmelzekühlers geschehen.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers ist der Schmelzekühler während des Betriebs der Blasfolienanlage in seiner Position in der Blasfolienanlage verstellbar ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Schmelzekühler in seiner Querachse und/oder in seiner Längsachse und/oder in seiner Höhe bezogen auf die Laufrichtung des Folienschlauchs verstellbar ausgebildet.

Vorzugsweise ist der Schmelzekühler entlang seiner Hochachse verstellbar. Dadurch kann seine Position gegenüber dem Folienschlauch während dem Betrieb der Blasfolienanlage angepasst werden. Bei einer Verstellbarkeit entlang seiner Längsachse und/oder entlang seiner Querachse kann der Schmelzekühler durch Rollen und/oder nicken gegenüber dem Folienschlauch verlagert werden. Durch die Verstellbarkeit während des Betriebs der Blasfolienanlage kann der Schmelzekühler besonders präzise auf den Folienschlauch einwirken. Hierbei kann beispielsweise eine nicht horizontal verlaufende Frostlinie der Schmelze ausgeglichen und/oder korrigiert werden. In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers weist der Schmelzekühler einen Innendurchmesser von 200 mm bis 1800 mm auf. Bevorzugt ist der Innendurchmesser des Schmelzekühlers auf einen Kalibrierdurchmesser des Folienschlauchs angepasst.

Das Verhältnis von Innendurchmesser des Schmelzekühlers zu Kalibrierdurchmesser des Folienschlauchs kann 1: 1 sein. In Ausführungsformen kann der Innendurchmesser des Schmelzekühlers mit einer gewissen Einlaufformanpassung auch ein Untermaß aufweisen. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser des Schmelzekühlers maschinenabhängig anpassbar.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers weist der Verteiler bezogen auf eine Laufrichtung des Folienschlauchs eine Höhe von 4 mm bis 200 mm auf. Bevorzugt weist der Schmelzekühler einen Höhe von 50 mm bis 70 mm auf.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers weist der Kühlfluidauslass zum Abgeben des Fluids bezogen auf eine Laufrichtung des Folienschlauchs einen Winkel von 0° bis 40° auf, bevorzugt weist der Kühlfluidauslass zum Abgeben des Fluids bezogen auf die Laufrichtung des Folienschlauchs einen Winkel von 1° bis 10° auf. Bevorzugt ist der Kühlfluidauslass zum Abgeben des Fluids bezogen auf eine Laufrichtung des Folienschlauchs tangential zu der Laufrichtung des Folienschlauchs ausgebildet.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers verfügt der Schmelzekühler über eine Gegenstruktur, welche an einer ihm abgewandten Oberfläche des Folienschlauchs angeordnet ist.

Besonders bevorzugt ist der Schmelzekühler an einer Außenseite des vollen Schlauches angeordnet. Insbesondere in Verbindung mit einer Kalibration mit einer Wasserkühlung ist dieser außen angeordnete Schmelzekühler vorteilhaft, da er durch die Kühlung der Oberfläche das Folienschlauchs zu einer glatteren Oberfläche des Folienschlauchs führen kann.

Die Gegenstruktur kann beispielsweise als ein Innenkühlkörper ausgebildet sein. Die Gegenstruktur ist bevorzugt innerhalb des Folienschlauchs auf die Ringdüse folgend angeordnet. In einer besonders vorteilhafter Ausführungsform ist die Gegenstruktur bezogen auf die Laufrichtung des Folienschlauchs an eine Höhenposition des Schmelzekühlers anpassbar. Durch die Gegenstruktur kann beispielsweise vermieden werden, das durch das Aufbringen des Kühlfluids durch den Schmelzekühler zum Eindrücken des Folienschlauchs kommt. Die Gegenstruktur verfügt vorzugsweise über einen eigenen Schmelzekühler, der gemäß des Schmelzekühler der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und ein Kühlfluid auf die Oberfläche des Folienschlauchs abgibt.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers verfügt der Schmelzekühler über segmentierte Elemente, welche an die Position des Folienschlauchs herangeführt werden können.

Der Schmelzekühler kann also über mehrere segmentierte Elemente verfügen, welche radial zurückgezogen werden können. Die einzelnen Segmente sind derart angepasst, dass sie in einer Betriebsposition den zusammengesetzten Schmelzekühler bilden.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers umfasst das Kühlfluid ein Gas. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Kühlfluid um Luft.

Die Luft kann mittels Pumpen und/oder Kompressoren in den Schmelzekühler gefördert werden und über dessen Poren abgegeben werden. In Ausführungsformen kann es sich bei dem Gas auch um Edelgase und/oder Mischungen von gasförmigen Fluiden handeln. Zu Reinigungszwecken kann anstatt des Kühlflids ein Reinigungsfluid in das System eingebracht werden. Das Reinigungsfluid kann beispielsweise ein Lösungsmittel umfassen.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers ist der Schmelzekühler für einen Luft-Volumenstrom des Kühlfluids von 0,1 l/min/cm2 bis 1 l/min/cm2 bei 1 bar Druck ausgebildet.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers, ist der Schmelzekühler dazu ausgebildet eine Oberfläche des Folienschlauchs um 0,5° bis 20° Kelvin abzukühlen. Durch eine relativ geringe Kühlung der Oberfläche wird die Oberfläche bevorzugt nur soweit abgekühlt, dass diese eine ausreichende Festigkeit verfügt, um in einem anschließenden Kalibrierprozess nicht aufgewellt zu werden.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers wobei der Schmelzekühler zum Kühlen einer Schmelzeoberfläche ausgebildet ist. Als Schmelzeoberfläche des Folienschlauchs soll vorliegend bevorzugt eine Schicht des Folienschlauchs verstanden werden, welche im Bereich von 0.1 bis 4 pm einer Folienstärke liegt.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers ist der Schmelzekühler für eine Blasfolienanlage vorgesehen, bei dem der Folienschlauch von oben nach unten extrudiert wird.

Insbesondere bei dieser Gestaltung ist der Schmelzekühler vorteilhaft, da bei einer von oben nach unten gerichteten Extrusionen das Gewicht des Folienschlauchs den Folienschlauch nach unten zieht. Durch den Schmelzekühler kann die Oberfläche die Schmelzeoberfläche gekühlt und damit stabilisiert werden, um die Oberfläche weitgehend ohne Unebenheiten aushärten lassen zu können.

In einer Ausführungsform des Schmelzekühlers ist der Schmelzekühler bezogen auf eine Laufrichtung des Folienschlauchs zum Anordnen vor einer Wasserkühlung des Folienschlauchs vorgesehen.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine kunststoffformgebende Anlage, vor allem Blasfolienanlage oder Flachfolienanlage oder anderweitige zum Herstellen einer Folienbahn ausgelegte Anlage mit einer Behandlungsstrecke, wobei die kunststoffform gebende Anlage an der Behandlungsstrecke über einen Schmelzekühler der oben beschriebenen Art verfügt.

In einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung ist die kunststoffformgebende Anlage als eine Blasfolienanlage ausgebildet.

In einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung ist der

Schmelzekühler auf der Behandlungsstrecke nach einem Blasfolienkopf angeordnet. Vorzugsweise ist der Schmelzekühler nach dem Blasfolienkopf vor einer Kalibrierung angeordnet.

In einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung ist die Blasfolienanlage zur Extrusion eines Folienschlauchs von oben nach unten vorgesehen. Der Folienschlauch wird also bei einer solchen Anlage mit der Schwerkraft extrudiert und nicht wie in anderen Anlagen nach oben aufgeblasen.

In einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung verfügt die Blasfolienanlage über eine Kühleinheit des Folienschlauchs, bei der Wasser als Kühlmedium verwendet wird. Vorzugsweise ist diese Kühleinheit kombiniert mit einer Kalibrierung. Die Kühleinheit ist derart aufgebaut, dass der Folienschlauch durch eine Buchse läuft an welche sich der Folienschlauch von innen durch das Aufblasen anlegt und dabei auf einen definierten Umfang kalibriert wird. Zur gleichzeitigen Kühlung wird dabei Wasser auf den Folienschlauch und durch die Buchse geführt, so dass der Folienschlauch gekühlt wird und dabei die Schmelze zumindest teilweise erhärtet.

In einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung ist der Schmelzekühler auf der Behandlungsstrecke nach einem Blasfolienkopf und vor der Kühleinheit des Folienschlauchs angeordnet.

Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum Kühlen einer Schmelze eines Folienschlauchs einer Blasfolienanlage mit einem Schmelzekühler der oben beschriebenen Art. Bei dem Verfahren wird die Oberfläche des Folienschlauchs mittels eines Kühlfluids gekühlt.

In einer Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung wird die Oberfläche des Folienschlauchs im Bereich des Schmelzekühlers um 1° bis 30° Kelvin gekühlt.

Bevorzugt wird nur die Oberfläche des Folienschlauchs herab gekühlt und nicht der gesamte Folienschlauch. Der Schmelzekühler soll bevorzugt dafür sorgen, dass die Oberfläche des Folienschlauchs derart ausgehärtet ist, dass sie innerhalb der Kühleinheit nicht gestaucht wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Oberfläche des vollen Schlauchs besonders glatt bleibt. In einer Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung werden Unregelmäßigkeiten einer Oberflächentemperatur des Folienschlauchs durch eine Verstellbarkeit des Schmelzekühlers in dessen Längs- und/oder Querachse und/oder dessen Höhe bezogen auf die Laufrichtung des Folienschlauchs ausgeglichen. Bevorzugt können die Unregelmäßigkeiten einer Oberfläche des vollen Schlauchs durch die bereits beschriebene Verstellbarkeit des Schmelzekühlers indessen Längs-, Höhen- und/oder Hochachse ausgeglichen werden.

Die Erfindung sei nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dort zeigen

Fig. 1 eine Blasfolienanlage mit genereller Produktionsrichtung von unten nach oben in einer perspektivischen Darstellung

Fig. 2 eine Blasfolienanlage mit genereller Produktionsrichtung von oben nach unten in einer perspektivischen Darstellung

Fig. 3 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Blasfolienanlage mit Produktionsrichtung von oben nach unten von der Düse bis hinter den Kalibrierbereich als schematische Skizze

Fig. 4 einen Rahmen eines mehrteiligen Schmelzekühlers ohne Verteiler

Fig. 5 einen Verteiler eines mehrteiligen Schmelzekühlers ohne Rahmen

Fig. 6 einen Querschnitt des Verteilers aus Fig. 5

Fig. 7 einen Querschnitt eines mehrteiligen Schmelzekühlers mit Rahmen und einem darin eingespannten Vertieler.

Die in Fig. 1 gezeigte Blasfolienanlage weist eine generelle Produktionsrichtung x von unten nach oben auf. Die Blasfolienanlage hat den Extruderbereich 100 unten, d.h. ebenerdig auf dem Boden einer Produktionshalle, angeordnet. Mehrere Extruder 101 arbeiten auf einen Blaskopf mit einer Ringdüse 110 (in der Ansicht nicht gezeigt). Aus der Ringdüse 110 tritt ein Folienschlauch aus, der über die Ringdüse aufgeblasen wird, so dass aus dem Folienschlauch eine Folienblase 600 entsteht. Durch das Aufblasen wird der Folienschlauch radial gereckt.

In Produktionsrichtung x der Ringdüse 110 folgend befindet sich ein Kühlring 700. Kühlringe 700 sind in verschiedenen Ausführungen mit unterschiedlicher Lippenanzahl bekannt. So sind beispielsweise auch Kühlringe mit ein, zwei oder auch drei Kühlringlippen 704, 705 bekannt. Die Folienblase 600 wird in dem Kühlring 700 von außen gekühlt, indem durch eine Kühlfluiddüse 702, 703 Kühlfluid in Kontakt mit der Außenseite der Folienblase 600 in Kontakt gebracht wird. Der Produktionsrichtung x folgend schließt sich ein Kalibrierbereich 200 an, in dem der Außendurchmesser der Folienblase 600 kalibriert wird. An den Kalibrierbereich 200 schließt sich in Produktionsrichtung ein Abzugsbereich 300 an, in dem der Folienschlauch über ein Walzenpaar abgequetscht und abgezogen wird. Durch das Abquetschen wird der Aufblasdruck in der Folienblase 600 eingesperrt. Durch das Abziehen wird die Folienblase in axialer Richtung verstreckt, so dass hinter dem Abzugsbereich 300 eine biaxial verstreckter, zusammengelegter Folienschlauch vorliegt. Dem Abzugsbereich 300 schließt sich in Produktionsrichtung x ein Verstreckbereich 400 an, in dem der zusammengelegte Folienschlauch weiter axial verstreckt wird. Hinter dem Verstreckbereich wird der flachgelegte Folienschlauch umgelenkt und wieder auf die Ebene des Extruderbereichs 100, also ebenerdig auf dem Boden einer Produktionshalle, geführt, wo er in einem Aufwickelbereich 500 aufgewickelt wird. Die generelle Produktionsrichtung x von unten nach oben ist typisch für Blasfolienanlagen, in denen die Folienblase 600 mit Luft gekühlt wird.

Die in Fig. 2 gezeigte Blasfolienanlage weist eine generelle Produktionsrichtung x von oben nach unten auf. Die Blasfolienanlage hat den Extruderbereich 100 oben, d.h. oberhalb aller anderen Anlagenbestandteile, angeordnet. Mehrere Extruder 101 arbeiten auf einen Blaskopf mit einer Ringdüse 110 (in der Ansicht nicht gezeigt). Aus der Ringdüse 110 tritt ein Folienschlauch aus, der über die Ringdüse aufgeblasen wird, so dass aus dem Folienschlauch eine Folienblase 600 entsteht. Durch das Aufblasen wird der Folienschlauch radial gereckt. In Produktionsrichtung x der Ringdüse 110 folgend befindet sich ein Kühlring 700. Kühlringe 700 sind in verschiedenen Ausführungen mit unterschiedlicher Lippenanzahl bekannt. So sind beispielsweise auch Kühlringe mit einer, zwei oder auch drei Kühlringlippen 704, 705 bekannt. Die generelle Produktionsrichtung x von oben nach unten ist typisch für Blasfolienanlagen, in denen die Kühlung der Folienblase 600 im Kühlring 700 mit einem flüssigen Kühlfluid, beispielsweise Wasser, geschieht. Da hier üblicherweise ein flüssiger Kühlfluidfilm auf die Folienblase 600 aufgebracht wird, der bei dieser Produktionsrichtung x Schwerkraft folgen kann. Die Folienblase 600 wird in dem Kühlring 700 von außen gekühlt, indem durch eine Kühlfluiddüse 702, 703 Kühlfluid in Kontakt mit der Außenseite der Folienblase 600 in Kontakt gebracht wird. Der Produktionsrichtung x folgend schließt sich ein Kalibrierbereich 200 an, in dem der Außendurchmesser der Folienblase 600 kalibriert wird. An den Kalibrierbereich 200 schließt sich in Produktionsrichtung ein Abzugsbereich 300 an, in dem der Folienschlauch über ein Walzenpaar abgequetscht und abgezogen wird. Durch das Abquetschen wird der Aufblasdruck in der Folienblase 600 eingesperrt. Durch das Abziehen wird die Folienblase in axialer Richtung verstreckt, so dass hinter dem Abzugsbereich 300 eine biaxial verstreckter, zusammengelegter Folienschlauch vorliegt. Dem Abzugsbereich 300 schließt sich in der gezeigten Ausführungsform ein Verstreckbereich 400 an, in dem der zusammengelegte Folienschlauch weiter axial verstreckt wird, wobei der Folienschlauch zu dem Verstreckbereich umgelenkt wird, da in dieser Ausführungsform der Verstreckbereich 400 aus Platzgründen neben, aber oberhalb des Verstreckbereichs angeordnet ist. Hinter dem Verstreckbereich wird der flachgelegte Folienschlauch umgelenkt und wieder auf die Ebene des Verstreckbereichs 300, also ebenerdig auf dem Boden einer Produktionshalle, geführt, wo er in einem Aufwickelbereich 500 aufgewickelt wird.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Blasfolienanlage von der Düse 110 bis hinter den Kalibrierbereich 200 als schematische Skizze. Der aus der Düse 110 extrudierte Folienschlauch wird zur Folienblase 600 aufgeblasen und durchläuft zunächst einen Kühlring 700, in dem er mit einem Kühlfluid an der 10 Außenseite gekühlt wird, in dem ein Kühlfluid in Kontakt mit der Außenseite der Folienblase 600 gebracht wird.

Anschließend durchläuft die Folienblase 600 den Kalibrierbereich 200, in dem der Außendurchmesser der Folienblase kalibriert wird.

Figur 4 zeigt den Rahmen 810 eines mehrteiligen Schmelzekühlers. Der Schmelze kühler 800 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Ring ausgebildet. Der Schmelzekühler 800 ist für Luft als Kühlmedium konzipiert. Der Rahmen 820 ist ohne Verteiler 820 abgebildet. Der Rahmen 810 verfügt über mehrere Kühlfluideinlässe 824 an einer äußeren Mantelfläche 822. Der Rahmen 820 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Edelstahl gefertigt. Die Kühlfluideinlässe 824 sind für Luft als Kühlmedium ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel weisen sie einen Einlasswinkel auf,, welcher kleiner als 90° zum Radius beträgt, um einströmende Luft besser in einer Kühlfluidführung zu verteilen.

Figur 5 zeigt einen Verteiler 810 des Schmelzekühler 800. Der Verteiler 810ist aus einem porösen Aluminium gebildet. Der Verteiler 810 weist eine Dichte von 1,8 g/cm3auf. Der mittlere Porendurchmesser des Verteilers 810 beträgt 12 Mikrometer. Die Gesamtporosität beträgt 21%.

Figur 6 zeigt einen Durchschnitt durch den Verteiler 810 aus der Figur 5. Zu sehen ist, dass der Verteiler 810 über einen oberen Einlassbereich 812 verfügt, welcher einen geweiteten Einlass für den Folienschlauch 600 im Betrieb in einer Blasfolienanlage bildet. Durch diesen Einlassbereich 812 kann vermieden werden, dass der Folienschlauch 600 auf dem Verteiler 810 gestaucht wird und im schlimmsten Falle reißen kann.

Figur 7 zeigt den Schmelzekühler 800 im Querschnitt in einem zusammengesetzten Zustand. Der Verteiler 810 ist zwischen mehreren Bauteilen 830, 831 und 832 des Rahmens 820 eingespannt. Um eine einen Austritt des Kühlmediums zwischen dem Rahmen 820 und des Verteilers 810 zu verhindern, sind mehrere Dichtelemente 834, 836 zwischen dem Verteiler 810 und den Bauteilen 830 und 832 vorgesehen. Der dargestellte Schnitt des Verteilers 800 zeigt auch einen Kühlfluideinlass 824 an der äußeren Mantelfläche 822, der mit einer Kühlfluidführung 826 fluidisch verbunden ist. Der Folienschlauch 600 gleitet an einem Luftpolster 814 an dem Verteiler 810 vorbei.

Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst. Liste der verwendeten Bezugszeichen

100 Extruderbereich

101 Extruder 110 Ringdüse, Düse

200 Kalibrierbereich

300 Abzugsbereich

400 Verstreckbereich

500 Aufwickelbereich 600 Folienblase/ Folienschlauch

700 Kühlring, Doppellippenkühlring

800 Schmelzekühler

810 Verteiler

812 Einlassbereich 814 Luftpolster

820 Rahmen

822 Mantelfläche

824 Kühlfluideinlass 826 Kühlfluidführung

830 Bauteil des Rahmens

831 Bauteil des Rahmens

832 Bauteil des Rahmens 834 Dichtelement

836 Dichtelement x Produktionsrichtung