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Title:
METHOD AND DEVICE FOR PREPARING AN EXTRUDATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/069186
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for producing an extrudate (2), in particular of flat web products, in particular films or sheets, comprising at least one roller (3, 7), around which the flat web product runs. According to said method, a roller sleeve (9) and/or a roller surface are heated (9) by means of an induction heating element (8) exclusively in a circular sector that runs parallel to the roller axis (N, M).

Inventors:
BREYER WALTER (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/005895
Publication Date:
May 31, 2012
Filing Date:
November 23, 2011
Export Citation:
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Assignee:
BREYER GMBH (DE)
BREYER WALTER (DE)
International Classes:
B29C43/24; B29C43/52; B29C47/88; B29C48/35; B29C48/92; B29C33/06; B29C43/58
Foreign References:
US20090297649A12009-12-03
US20090297777A12009-12-03
DE102004044981A12005-08-18
DE3920171A11990-07-05
DE1038671B1958-09-11
DE102006012398A12006-09-28
DE3429695A11986-02-13
DE2039359A11971-03-04
JP2010017943A2010-01-28
Attorney, Agent or Firm:
WEISS, Peter et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Extrudats (2), insbesondere von flächigen Bahnwaren, insbesondere Folien oder Platten, mit zumindest einer Walze (3, 7, 13), um welche die flächige Bahnware läuft, wobei ein Walzenmantel (9) und/oder eine Walzenoberfläche (15, 16) erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Walzenmantel (9) und/oder Walzenoberfläche (15, 16) nur in einem parallel zur Walzenachse (N, M, O) verlaufenden Kreisbogenabschnitt (10.1 , 10.2, 10.3) erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Walzenmantel (9) und/oder Walzenoberfläche (15, 16) in anderen Kreisbogenabschnitten (10.1 , 10.2, 10.3) gekühlt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung induktiv durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des eigenen Walzenmantels (9) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der Walzenoberfläche (16) einer mitwirkenden passiven Walze (3) erfolgt.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudat zumindest eine aktive Walze (7, 7.1 , 7.2) mit einer Induktionsheizung (8), welche den Walzenmantel (9) der aktiven Walze (7, 7.1 , 7.2) zumindest teilweise erwärmt, zumindest teilweise umläuft.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudat (2) zumindest eine passive Walze (3, 3.3) umläuft, der eine Induktionswalze (13) mit einer Induktionsheizung (14) zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine passive Walze (3, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6) mit einer Walzenoberfläche (16) mit einer

Induktionswalze (13) und/oder einer aktiven Walze (7, 7.1) einen Walzenspalt (4, 19) ausbildet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionswalze (13) die Walzenoberfläche (16) der passiven Walze (3, 3.3) zumindest teilweise, bevorzugt in dem Walzenspalt (4), erwärmt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsheizung (8, 14) entlang einer Parallelen einer Walzenachse (M, O) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsheizung (8, 14) eine Mehrzahl von Leiterschlaufen (11.1, 11.2, 11.3) aufweist, so dass Kreisbogenabschnitte (10.1 , 10.2, 10.3) der passiven Walze (3, 3.3) und/oder der aktiven Walze (7, 7.1 , 7.2) einzeln erwärmbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass jede der Leiterschlaufen (11.1 , 11.2, 11.3) einen eigenen Stromanschluss (12) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Inkrementalgegeber, geeignet eine Winkellage der Induktionsheizung (8, 14) zu erkennen, so dass Walzenmantel und/oder Walzenoberfläche nur kreisbogenabschnittsweise erwärmt wird.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel (9) der aktiven Walze (7, 7.1 , 7.2) und/oder die Walzenoberfläche (16) der passiven Walze (3, 3.3) zumindest teilweise ferromagnetisch ausgebildet ist, geeignet durch die Induktionsheizung (8, 14) auf eine Temperatur (Tmax) erwärmt zu werden. 15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kühlung, geeignet den Walzenmantel der aktiven Walze (7, 7.1 , 7.2,) und/oder die Walzenoberfläche der passiven Walze (3, 3.3), insbesondere ausserhalb der Walzenspalte, auf eine Temperatur unterhalb der Klebetemperatur (Τκ) zu kühlen.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine dritte oder weitere Walze umfasst, die eine passive Walze (3.5, 3.6), eine aktive Walze (7, 7.2) oder eine Induktionswalze (13) ist.

Description:
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM HERSTELLEN EINES EXTRUDATS

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Extrudats, insbesondere von flächigen Bahnwaren nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 , sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 6 und 7.

STAND DER TECHNIK

Bei der Extrusion von Kunststoffformmassen und der damit verbundenen Herstellung flächiger Bahnwaren, wie Folien oder Platten, durch Walzen in Kalandern, Glättwerken oder ähnlichen Vorrichtungen besteht eine Einschränkung bezüglich der Walzentemperaturen derart, dass die einzelnen

BESTÄTIGUNGSKOPIE Walzentemperaturen nicht höher sein können als die Klebetemperatur des zu verarbeitenden Kunststoffs. Klebetemperatur meint hierbei die Temperatur des Kunststoffs, oberhalb derer dieser beim Übergang der Bahn von einer zur nächsten Walze an der vorigen Walze kleben bleibt und unterhalb derer der Übergang auf die nachfolgende Walze sicher gewährleistet ist.

Des Weiteren sind die Walzen in Kalandern, Glättwerken oder ähnlichen Vorrichtungen in aller Regel homogen temperiert. Das bedeutet, sie weisen eine über dem Umfang und über die Breite gleiche Temperatur auf. Für den Prozess der Folien- oder Plattenherstellung bedeutet dies, dass die gewählte Walzentemperatur unterhalb der oben definierten Klebetemperatur sein muss, zu dem Zeitpunkt zu dem die Folie bzw. Platte die Walze verlässt und folglich auch zu dem Zeitpunkt zu dem die Folie bzw. Platte die Walze anfänglich berührt.

Versuche beim Spritzgiessen haben jedoch gezeigt, dass gerade bei Wandtemperaturen oberhalb der Klebetemperatur insbesondere im Bereich der Glasübergangstemperatur bis hin zur Schmelzetemperatur des verarbeiteten Kunststoffs die Abformung von Mikrostrukturen stark verbessert wird. Der Grund hierfür ist die mit der höheren Wandtemperatur verbundene bessere Fliessfähigkeit des Kunststoffs, insbesondere direkt an der Werkzeugwand also in den Mikrostrukturen. Beim konventionellen Spritzgiessprozess mit Werkzeugwandtemperaturen unterhalb der Klebetemperatur friert die eingespritzte Schmelze ein, sobald sie mit der kalten Werkzeugwand in Berührung kommt, wodurch die Abformung der Mikrostrukturen zumindest verschlechtert, wenn nicht vollständig verhindert wird. Die Problematik, die sich beim Spritzgiessen mit Werkzeugwandtemperaturen im Bereich zwischen Glasübergangstemperatur und Schmelzetemperatur also oberhalb der Klebetemperatur ergibt, ist, dass das Formteil bei diesen hohen Wandtemperaturen nicht sicher entformt werden kann. Es ist daher erforderlich die Wandtemperatur des Werkzeugs vor der Entformung des Bauteils wieder unter die Klebetemperatur abzusenken. Dieser Prozess des Formfüllens bei hohen Temperaturen und des Entformens bei niedrigen Temperaturen wird im Spritzgiessen als„variotherm" bezeichnet.

Die Idee, die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegt, ist, die variotherme Prozessführung des Spritzgiessens auf den Bereich der Folien- und Plattenextrusion zu übertragen. Auch bei der Extrusion besteht die Schwierigkeit bei der Abformung von mikrostrukturierten Walzen die Mikrostruktur vollständig auf die Folie bzw. Platte zu übertragen. Denn auch hier friert die Schmelze an der Oberflache ein, sobald sie die kalte Walze berührt, und fliesst somit nicht mehr in die Mikrostrukturen. Die Übertragung der variothermen Prozessführung auf den Extrusionsprozess bedeutet, dass die Walze beim Auftreffen der Folie bzw. Platte eine Temperatur oberhalb der Klebetemperatur aufweisen muss (um die Abformung der Mikrostrukturen zu verbessern), während sie beim Ablösen der Folie bzw. Platte eine Temperatur unterhalb der Klebetemperatur haben muss (damit diese sich sicher und ohne zu Kleben von der Walze löst).

Als nächstliegender Stand der Technik ist die DE 2 039 359 zu nennen. Diese offenbart eine Walze, die mittels Induktion über einen Induktor von aussen erwärmt und durch ein Kühlmedium im Inneren gekühlt wird. Da die Erwärmung über dem Umfang nur an einer Stelle durchgeführt wird, die Kühlung hingegen über dem kompletten Umfang aktiv ist, ist es mit der Vorrichtung nach der DE 2039359 möglich eine oszillierende Walzentemperatur zu erzielen. Der Induktor wird bei diesem Verfahren im Bereich vor dem einziehenden Spalt, also auch vor dem Ort des Auftreffens der Folie bzw. Platte, angebracht.

Eigene Versuche des Anmelders haben jedoch gezeigt, dass mit dem Verfahren bzw. der Vorrichtung nach der DE 2 039 359 die Amplitude der Walzenoberflächentemperatur vom Auftreffen der Folie bzw.: Platte im Walzenspalt bis zum Ablösen von der Walze nur sehr gering ist. Dies hat folgenden Grund: Die Eindringtiefe der über den Induktor mittels Induktion eingebrachten Wärme in die Walze ist nur wenige Zehntel-Millimeter bis einige Millimeter tief. Der Abfluss der Wärme ins Walzeninnere mittels Wärmeleitung ist jedoch sehr groß und führt dazu, dass bereits wenige Winkelgrade später ein Grossteil der mittels Induktion eingebrachten Wärmeenergie an das Walzeninnere und damit an das Kühlmedium abgeflossen ist. Für die Walzenoberflächentemperatur bedeutet dies, dass diese bereits wenige Winkelgrade nach dem Induktor wieder unter die Schmelzetemperatur abgesunken ist.

Das Problem, dass mit der Vorrichtung nach DE 2 039 359 die Walzenoberflächentemperatur im Walzenspalt nicht über die Schmelzetemperatur angehoben werden kann, lässt sich nicht durch Annäherung des Induktors an den Spalt beheben, denn dies ist aus geometrischen Gründen nicht möglich. Zum einen hat der Induktor eine bestimmte Baugrösse, um diesen stabil auszuführen, zum anderen nimmt die Extrusionsdüse zum Ausbringen der Kunststoffschmelze den überwiegenden Teil im Bereich des einziehenden Walzenspaltes ein. Das Problem, dass mit der Vorrichtung nach DE 2 039 359 die Walzenoberflächentemperatur im Walzenspalt nicht über die Schmelzetemperatur angehoben werden kann, lässt sich auch nicht durch Erhöhung der Induktionsleistung beheben. Wollte man die Induktionsleistung derart erhöhen, dass die Oberflächentemperatur der Walze im Walzenspalt noch auf Schmelzetemperatur ist, müsste man die Temperatur im Bereich des Induktors auf Temperaturen erhöhen, bei denen der Walzenwerkstoff thermisch überbeansprucht wird, was zu Festigkeitsverlust oder Gefügeänderungen führen kann. Des Weiteren müsste eine immer grössere Kühlleistung installiert werden, um die erhöhte Induktionsleistung abzuführen, hierdurch die Walze vor Überhitzung zu schützen und somit die Oszillation der Wandtemperatur zu gewährleisten. Dies würde den ganzen Prozess zunehmend unwirtschaftlich gestalten.

Des weiteren ist aus der JP 2010/017943 eine induktiv beheizte Walze für das Folienextrusionsverfahren von Kunststoffen bekannt. Ziel dieser Erfindung ist es jedoch, eine über die Breite unterschiedliche Temperatur zu erzeugen, die dafür über den Umfang homogen ist und sich zeitlich auch nicht ändert. Zu diesem Zweck ist der Induktor in verschiedenen Abschnitten tangential um die Walze herumgewickelt. Ziel ist, dass die Dicke und die Oberflächeneigenschaften der Folie über die Breite gleichmässiger ausgeführt werden.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, die o.g. Nachteile zu beheben oder zumindest zu minimieren.

Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung soll die Walzenmantel nur in einem parallel zu einer Walzenachse verlaufende Kreisbogenabschnitt erwärmt werden. Die Walze muss daher über eine oszillierende Wandtemperatur verfügen. Hierbei schwingt die Temperatur der Oberflache bei jedem Umlauf der Walze zwischen einer Temperatur oberhalb der Schmelzetemperatur (Auftreffen der Folie bzw. Platte) und einer Temperatur unterhalb der Klebetemperatur (Ablösen der Folie bzw. Platte). Damit umfasst die Aufgabe und Lösung die technologische Umsetzung der oszillierenden Walzentemperatur. Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, mit denen es möglich ist, eine hohe Frequenz und Amplitude der Temperaturoszillation zu erreichen und nur die oberflächennahen Schichten des Walzenmantels oszillierend zu temperieren.

Bei einem Verfahren zum Herstellen von flächigen Bahnwaren, insbesondere Folien oder Platten, mit zumindest einer Walze, um welche die flächige Bahnware läuft, wird die Walzenoberfläche in Kreisbogenabschnitten erwärmt. Bevorzugt schliesst ein Kreisbogenabschnitt einen Winkel zwischen 1 ° und 90°, noch bevorzugter einen Winkel zwischen 5° und 45° und am bevorzugtesten einen Winkel zwischen 10° und 30°, ein. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Walzenmantel und/oder die Walzenoberfläche nur in einem Bereich erwärmt wird, in dem die erhöhte Temperatur gewünscht wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die gewünschte ideale oszillierende Temperatur des Walzenmantels erreicht wird.

Wie die Erwärmung erfolgt, soll von untergeordneter Bedeutung sein, im Rahmen der Erfindung liegen viele denkbare Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Walze, radial gesehen, in Kreisbogensegmente unterteilt und diese mit einem wärmetragenden Medium gefüllt werden. Denkbar ist auch die Anordnung von achsparallel verlaufenden oder in Schleifen geführten Schläuchen oder Rohren, die von einem wärmetragenden Medium durchströmt werden. Hier sind viele Möglichkeiten denkbar und sollen von der Erfindung umfasst sein. Bevorzugt wird allerdings die induktive Erwärmung.

Bei einem typischen Ausführungsbeispiel wird der Walzenmantel und/oder die Walzenoberfläche in anderen Kreisbogenabschnitten gekühlt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die ideale gewünschte oszillierende Temperaturverteilung unabhängig von der Aussentemperatur oder von einem Material des Walzenmantels erreicht wird und Kreisbogenabschnitte, in denen eine niedrige Temperatur benötigt wird, insbesondere dem Ablöspunkt, tatsächlich auf diese niedrige Temperatur abgekühlt werden können. Gesondert wird Schutz beansprucht für eine Vorrichtung zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens. Zweckmässigerweise umfasst die Vorrichtung in einem einfachsten Ausführungsbeispiel nur eine aktive Walze. Im Folgenden ist mit dem Begriff „aktive Walze" immer eine Walze gemeint, die eine Induktionsheizung umfasst, welche geeignet ist, einen Walzenmantel der aktiven Walze zumindest teilweise zu erwärmen.

Zweckmässigerweise umfasst dieser Walzenmantel der aktiven Walze ein ferromagnetisches Material, das geeignet ist, induktiv erwärmt zu werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Walzenmantel sehr schnell erwärmt werden kann. Bevorzugt weist die aktive Walze einen Antrieb auf. Vom Erfindungsgedanken ist auch umfasst, dass die aktive Walze keinen eigenen Antrieb aufweist, sondern von anderen Walzen angetrieben wird. Das Ausführungsbeispiel mit nur einer einzigen aktiven Walze eignet sich insbesondere zur Giessfolienextrusion. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung neben zumindest einer aktiven Walze auch eine passive Walze. Im Folgenden ist mit dem Begriff „passive Walze" immer eine Walze gemeint, die keine Heizung umfasst, die geeignet ist, die Oberfläche der passiven Walze oder andere Walzen zumindest bereichsweise zu erwärmen. Des Weiteren umfasst die passive Walze auch keine Einrichtung die geeignet ist, Wärme in anderen Bauteilen zu induzieren. Es ist jedoch vom Erfindungsgedanken durchaus umfasst, dass die passive Walze über ihren gesamten Umfang gleichmässig temperiert sein kann.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Durchführung des o. g. Verfahrens eine Induktionswalze. Mit dem Begriff „Induktionswalze" ist im Folgenden eine Walze gemeint, die eine Induktionsheizung umfasst, die eine Walzenoberfläche einer der Induktionswalzen zugeordneten anderen passiven Walze zumindest teilweise induktiv erwärmt.

Zweckmässigerweise umfasst die Vorrichtung neben der Induktionswalze eine passive Walze mit einer Walzenoberfläche, welche mit der Induktionswalze einen Walzenspalt ausbildet und die durch die Induktionswalze sektionsweise erwärmt werden kann.

In typischen Ausführungsbeispielen wird mit der Induktionsheizung der Induktionswalze ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Bevorzugt wird das elektromagnetische Feld so erzeugt, dass es im Bereich des Walzenspalts liegt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Walzenoberfläche der passiven Walzen im Walzenspalt durch das elektromagnetische Feld läuft bzw. im elektromagnetischen Feld liegt und induktiv erwärmt wird. Alternativ kann die Induktionswalze auch ein elektromagnetisches Feld erzeugen, das sich konzentrisch zu einem Mittelpunkt der Walzenachse ausbildet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Mehrzahl von passiven Walzen, mit der Induktionswalze kombiniert, und deren Kreisbogenabschnitte, die einen Walzenspalt mit der Induktionswalze ausbilden, induktiv erwärmt werden können.

Vorzugsweise ist die Induktionsheizung entlang einer Parallelen einer Walzenachse angeordnet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Walzenmantel entlang einem parallel zur Walzenachse verlaufenden Kreisbogenabschnitt erwärmt wird. Die Walzenoberfläche wird so über die gesamte Länge der Walze segmentweise aber in dem Segment gleichmässig erwärmt. Bevorzugt weist die Induktionsheizung eine Mehrzahl von Leiterschleifen auf. Bevorzugt sind die Leiterschleifen so beschaltbar, dass mit der Induktionsheizung einzelne Kreisbogenabschnitte erwärmt werden können. Besonders bevorzugt weist jede der Leiterschlaufen einen eigenen Stromanschluss auf. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Induktionsheizung kreisbogenabschnittsweise beheizbar ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass nur eine punktuelle Erwärmung des Walzenmantels in den gewünschten Kreisbogenabschnitten möglich ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die gewünschte optimale oszillierende Temperaturverteilung erreicht werden kann.

Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung einen Inkrementaigeber auf. Bevorzugt ist der Inkrementaigeber geeignet, eine Winkellage der Induktionsheizung zu erkennen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Induktionsheizung bzw. die einzelnen Leiterschlaufen der Induktionsheizung so aktiviert werden können, dass nur bestimmte Kreisbogenabschnitte erwärmt werden. Besonders bevorzugt werden nur Kreisbogenabschnitte erwärmt, die den Walzenspalt mit ausbilden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Temperaturverteilung gemäss der optimalen gewünschten oszillierenden Walzentemperatur erreicht wird.

In typischen Ausführungsbeispielen beinhaltet der Walzenmantel und/oder die Walzenoberfläche der aktiven Walze ferromagnetische Elemente, geeignet durch die Induktionsheizung auf eine Temperatur erwärmt zu werden.

Zweckmässigerweise beinhaltet die Walzenoberfläche der passiven Walze ferromagnetische Elemente, geeignet durch die Induktionswalze auf eine maximale Temperatur erwärmt zu werden.

Bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Kühlung. Besonders bevorzugt ist die Kühlung geeignet, den Walzenmantel bzw. die Walzenoberfläche der aktiven Walze und/oder der passiven Walze insbesondere ausserhalb des Walzenspalts auf eine Temperatur unterhalb der Klebetemperatur zu kühlen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die optimale gewünschte oszillierende Temperaturverteilung erreicht werden kann und sichergestellt wird, dass sich die Temperatur des Walzenmantels bis zum Ablösepunkt so abkühlt, dass ein Ablösen des Extrudats möglich ist.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Mehrzahl von Walzen, bevorzugt drei Walzen. Beispielsweise wird ein erster Walzenspalt durch eine Induktionswalze und eine passive Walze gebildet. Bevorzugt wird der zweite Walzenspalt zwischen der passiven Walze und einer aktiven oder einer weiteren passiven Walze ausgebildet. In typischen weiteren Ausführungsbeispielen wird der erste Walzenspalt zwischen einer passiven Walze und eine aktiven Walze ausgebildet. Der zweite Walzenspalt wird dann zwischen der aktiven Walze und einer weiteren passiven Walze oder einer weiteren aktiven Walze ausgebildet. Hier sind viele Variationen denkbar. FIGURENBESCHREIBUNG

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung kurz beschrieben; diese zeigt in

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen von flächigen Bahnwaren, insbesondere Folien, nach dem Stand der Technik;

Figur 2 eine Abwicklung eines Walzenmantels der Vorrichtung nach Figur 1 und einer darüber dargestellten optimalen gewünschten Temperaturverteilung;

Figur 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Herstellen von flächigen Bahnwaren mit einer aktiven Walze und einer passiven Walze;

Figur 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Herstellen von flächigen Bahnwaren mit einer Induktionswalze und einer passiven Walze; Figur 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Herstellen von flächigen Bahnwaren mit einer aktiven Walze als einzige Walze;

Figuren 6 bis 9 schematische Darstellungen möglicher Ausführungsbeispiele von erfindungsgemässen Vorrichtungen mit einer Mehrzahl von Walzen in unterschiedlichen Kombinationen von passiven Walzen, aktiven Walzen und/oder Induktionswalzen;

Figur 10 eine schematische perspektivische Darstellung einer Induktionsheizung mit einer Mehrzahl von Leiterschlaufen für eine aktive Walze und/oder eine Induktionswalze. Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Herstellen von flächigen Bahnwaren aus einem Extrudat 2 nach dem Stand der Technik. Die Vorrichtung 1 umfasst eine erste passive Walze 3.1 und eine zweite passive Walze 3.2. Mit„passiver Walze" ist im folgenden gemeint, dass die Walze keine eigene Heizeinrichtung aufweist, die geeignet ist, eine Walzenmantel oszillierend zu erwärmen.

Die beiden passiven Walzen 3.1 und 3.2 schliessen einen Walzenspalt 4 ein. In den Walzenspalt 4 wird mittels einer Düse 5 das Extrudat 2 eingebracht. Zum Walzen bzw. Bearbeiten des Extrudats 2 können die Walzen 3.1 und 3.2 angetrieben und zueinander verstellt werden.

An einem Ablösepunkt 6 löst sich die flächige Bahnware 2 von der Walze 3.1 ab und wird dann in eine weitere, nicht dargestellte Bearbeitungseinrichtung oder weitere Walzenkombination übergeben. Eine Position des Ablösepunktes 6 auf einem Umfang der Walze 3.1 hängt insbesondere von der Weiterverarbeitung und Positionierung der nachfolgenden Bearbeitungsstationen ab.

Figur 2 zeigt eine Abwicklung einer Oberfläche der Walze 3.1 mit einer entsprechenden optimalen gewünschten Temperaturverteilung, um optimale Produkteigenschaften und Abformungen des Extrudats 2 zu erzielen. In X- Achsen-Richtung ist ein Walzenumlauf angegeben. Dabei entspricht die Masseinheit„1" einer vollständigen Walzenumdrehung von 360°. In Y-Richtung ist die optimale gewünschte Temperatur des Walzenmantels der Walze 3.1 aufgetragen.

Idealerweise soll die Oberfläche der Walze 3.1 in dem Walzenspalt 4 die höchste Temperatur nämlich T max aufweisen. Die Temperatur T max liegt über der Schmelztemperatur T s des zu verarbeitenden Materials. In dem Ablösepunkt 6 soll eine Temperatur T m j n unterhalb einer Klebetemperatur T K liegen, um ein optimales Ablösen der Bahnware von der Walze und optimale Abformergebnisse zu erzielen. Zwischen der Schmelztemperatur Ts und der Klebetemperatur Τκ liegt die Glasübergangstemperatur T G .

Eine solche optimale Temperaturverteilung nach dem Diagramm der Figur 2 kann durch eine der erfindungsgemässen Vorrichtungen 1.1 bis 1.7, wie in den Figuren 3 bis 9 dargestellt, erreicht werden.

Die Vorrichtung 1.1 gemäss Figur 3 umfasst eine passive Walze 3 und eine aktive Walze 7. Die aktive Walze 7 und die passive Walze 3 bilden den Walzenspalt 4 aus. Die passive Walze 3 dreht sich um eine Mittelachse N. Die aktive Walze 7 dreht sich um eine Mittelachse M und besitzt einen Walzenmantel 9 mit einer Walzenoberfläche aus ferromagnetischem Material, der eine Induktionsheizung 8 umschliesst. Die Induktionsheizung 8 ist in einer perspektivischen schematischen Darstellung der Figur 10 näher dargestellt. Sie zeigt die aktive Walze 7 ohne den Walzenmantel 9, so dass die Induktionsheizung 8 gut zu erkennen ist. Die aktive Walze 7 ist radial bzw. im Querschnitt betrachtet, in eine Mehrzahl von Kreisbogenabschnitten unterteilt. Bevorzugt schliesst jeder Kreisbogenabschnitte einen Winkel zwischen und 90°, besonderes bevorzugt zwischen 5° und 45° und noch bevorzugter zwischen 10° und 30° ein. In Figur 10 sind drei Kreisbogenabschnitte 10.1 , 10.2 und 10.3 erkennbar. In jedem der Kreisbogenabschnitte ist eine separate Leiterschlaufe verlegt. Im Kreisbogenabschnitt 10.1 ist die Leiterschlaufe 11.1 , in dem Kreisbogenabschnitt 10.2 die Leiterschlaufe 11.2 und in den Kreisbogenabschnitt 10.3 die Leiterschlaufe 11.3 angeordnet. Jede der Leiterschlaufen weist einen separaten Anschluss 12 auf, so dass an jede Leiterschlaufe unabhängig von anderen Leiterschlaufen einzeln oder auch kurz zeitweise überlappend ein elektrischer Strom zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes angelegt werden kann. Dadurch wird dann nur der Walzenmantel in dem Kreisbogenabschnitt, in dem die mit strombeaufschlagte Leiterschlaufe liegt, beheizt. Die Leiterschlaufen 11.1 bis 11.3 sind in axialer Richtung entlang der aktiven Walze 7 angeordnet. Bevorzugt sind die Leiterschlaufen 1 .1 bis 1 .3 entlang einer Parallelen zu der Mittelachse M der aktiven Walze 7 angeordnet.

Analog zur Vorrichtung 1 umfasst auch die Vorrichtung 1.1 die Düse 5 zum Einbringen des Extrudats 2 in den Walzenspalt 4. Nicht dargestellt ist ein einer Welle der Walze 7 zugeordneter Inkrementalgeber, so dass erkannt wird, in welcher Position sich die Walze gerade befindet. Dadurch kann von einem Steuerelement erkannt werden, welcher der Kreisbogenabschnitte gerade den Walzenspalt 4 mit ausbildet und beheizt werden soll.

Die Funktionsweise der Vorrichtung 1.1 gemäss Figur 3 ist folgende: Das Extrudat 2 bzw. die flächige Bahnware wird mit der Düse 5 in den Walzenspalt 4 der Vorrichtung 1.1 eingebracht. Immer der Kreisbogenabschnitt des Walzenmantels 9 der aktiven Walze 7, der nach Angabe des nicht dargestellten Inkrementaldrehgebers den Walzenspalt 4 mit ausbildet, wird mittels der Induktionsheizung 8 erwärmt, so dass sich eine oszillierende Walzenmanteltemperatur nach Figur 2 ergibt. Um die gewünschte Abkühlung des Walzenmantels 9 bis zu dem Ablösepunkt 6 zu erreichen, kann die aktive Walze 7 eine nicht dargestellte Kühlung umfassen.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1.2. Die Vorrichtung 1.2 umfasst eine Induktionswalze 13 mit einer Mittelachse O und die passive Walze 3. Die Induktionswalze 13 und die passive Walze 3 bilden den Walzenspalt 4 aus. Die Vorrichtung 1.2 umfasst ebenfalls die Düse 5 mittels der das Extrudat 2 in den Walzenspalt 4 eingebracht wird. Die Induktionswalze 13 umfasst eine Induktionsheizung 14. Sie kann analog zur Induktionsheizung 8 der aktiven Walze 7 nach Figur 10 aufgebaut sein, allerdings ohne einen ferromagnetischen Walzenmantel. Alternativ kann jedoch die Induktionsheizung 14 die Induktionswalze 13 vollständig ummanteln. Eine Walzenoberfläche 15 der Induktionswalze 13 muss nicht aus einem induktiv erwärmbaren bzw. ferromagnetischen Material bestehen, denn es ist nicht notwendig sie zu erwärmen, was allerdings auch möglich sein kann. Mit der Induktionswalze 13 wird in dem Walzenspalt 4 ein elektromagnetisches Feld 17 erzeugt.

In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die Induktionswalze 13 ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das konzentrisch zu einem Umfang der Induktionswalze 13 liegt, dadurch kann ein ähnlicher Effekt erzielt werden, dass nämlich nur eine Erwärmung der passiven Walze 3 im Bereich des Walzenspaltes 4 erfolgt. Das elektromagnetische Feld 17 im Walzenspalt 4 bzw. der Bereich des elektromagnetischen Feldes der im Walzenspalt 4 liegt, erwärmt eine Walzenoberfläche 16 der passiven Walze 3 induktiv.

Des Weiteren umfasst die passive Walze 3 der Vorrichtung 1.2 bevorzugt eine nicht dargestellte Kühlung. Damit kann die Walzenoberfläche 16 der Walze 3 oszillierend gemäss der in Figur 2 dargestellten Temperaturverteilung erwärmt und abgekühlt werden.

Figur 5 zeigt eine weitere erfindungsgemässe Vorrichtung 1.3. Sie umfasst nur die aktive Walze 7 mit der Induktionsheizung 8 und dem Walzenmantel 9. Die Vorrichtung 1.3 aus der einzigen aktiven Walze 7 eignet sich insbesondere zur Giessfolienextrusion. Bei der Giessfolienextrusion wird keine zweite Walze benötigt. Der Walzenmantel 9 der aktiven Walze 7 wird durch die Induktionsheizung 8 und vorzugsweise in Kombination mit einer nicht dargestellten Kühlung gemäss der optimalen Temperaturverteilung der Figur 2 erwärmt und abgekühlt. Des Weiteren zeigen die Figuren 6 bis 9 Vorrichtungen 1.4 bis 1.7 mit unterschiedlichen Kombinationen aus aktiven Walzen, passiven Walzen und Induktionswalzen. Die Vorrichtung 1.4 gemäss Figur 6 umfasst die Induktionswalze 13. Diese bildet mit einer passiven Walze 3.3 einen ersten Walzenspalt 4 aus. Als dritte Walze bildet eine weitere passive Walze 3.6 mit der passiven Walze 3.3 einen zweiten Walzenspalt 19 aus. Die Induktionswalze 13 weist die Induktionsheizung 14 auf. Diese erzeugt das magnetische Feld 17. Mittels der Düse 5 wird das Extrudat 2 in den ersten Walzenspalt 4 der Vorrichtung 1.4 eingebracht. Analog zur Vorrichtung 1.2 wird die Walzenoberfläche der passiven Walze 3.3 induktiv erwärmt. Die Vorrichtung 1.5 umfasst eine Induktionswalze 13. Diese bildet mit der passiven Walze 3 den ersten Walzenspalt 4, in den das Extrudat 2 mittels der Düse 4 eingebracht wird, aus. Die Walzenoberfläche der passiven Walze 3 wird in dem elektromagnetischen Feld 17 erwärmt. Die Vorrichtung 1.5 umfasst als dritte Walze eine aktive Walze 7. Diese bildet mit der passiven Walze 3 den zweiten Walzenspalt 19 aus. Die aktive Walze 7 erwärmt ihren eigenen Walzenmantel. Bevorzugt erwärmt die aktive Walze 7 ihre eigene Walzenmantel nur im zweiten Walzenspalt 19.

Die Vorrichtung 1.6 gemäss Figur 8 umfasst eine passive Walze 3.4. Diese bildet mit der aktiven Walze 7 den ersten Walzenspalt 4 aus. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1.6 als dritte Walze eine weitere passive Walze 3.5.

Dieses bildet mit der aktiven Walze 7 den zweiten Walzenspalt 19 aus.

Bevorzugt ist die Induktionsheizung 8 der aktiven Walze 7 so geschaltet, dass immer nur Kreisbogenabschnitte, die sich im Walzenspalt 4 und im Walzenspalt 19 befinden, beheizt werden. Die Vorrichtung 1.7 gemäss Figur 9 umfasst die passive Walze 3. Diese bildet mit einer aktiven Walze 7.1 den ersten Walzenspalt 4 aus. Mittels der Induktionsheizung 8 der aktiven Walze 7.1 wird die Oberfläche der aktiven Walze 7.1 in dem Walzenspalt 4 erwärmt. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1.7 als dritte Walze eine zweite aktive Walze 7.2. Diese bildet mit der aktiven Walze 7.1 den zweiten Walzenspalt 19 aus. Beide Walzen sind dann so geschaltet, dass die beiden Walzenmäntel immer nur beim Bilden des jeweiligen Walzenspalts 4, 19 erwärmt sind.

Bezugszeichenliste

Vorrichtung 34 67

Extrudat 35 68

passive Walze 36 69

Walzenspalt 37 70

Düse 38 71

Ablösepunkt 39 72

aktive Walze 40 73

Induktionsheizung 41 74

Walzenmantel 42 75

Kreisbogenabschnitte 43 76

Leiterschlaufen 44 77

Anschluss 45 78

Induktionswalze 46 79

Induktionsheizung 47

Walzenoberfläche 48

Walzenoberfläche 49

Feld 50

51

zweiter Walzenspalt 52

53 M Mittelachse

54 N Mittelachse

55 O Mittelachse

56

57 P Pfeilrichtung

58

59

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