Extrusion 8-2018

zahl, welche die Effizienz des Luftfüh- rungssystems im Vergleich zur konven- tionellen Kühlung ohne Luftführungssys- tem bewerten soll, wird daher das Ab- kühlverhalten, in Form der gemessenen Temperatur des Extrudats in einem defi- nierten Abstand zum Werkzeugaustritt, herangezogen. Das Messen der Folien- temperatur erfolgt mittels eines fest installierten Infrarotthermometers. Die- ses befindet sich für alle Versuchspunkte auf einer Höhe von 370 mm oberhalb des Werkzeugaustritts ( ). Inbetriebnahme und Validierung Der Fokus bei der Untersuchung des Pro- totypens liegt zum einem darauf, wie das Luftführungssystem generell das Ab- kühlverhalten der Folienblase und damit die Effizienz der Anlage beeinflusst und zum anderen, welche Auswirkung eine Geometrieanpassung der luftführenden Membran auf die Prozessstabilität be- sitzt. Dafür werden Validierungsversuche durchgeführt, bei denen grundsätzlich drei unterschiedliche Setups miteinander verglichen werden: • Ohne Luftführungssystem • Mit Luftführungssystem in Grundein- stellung • Mit angepasstem Luftführungssystem Die Grundeinstellung des Luftführungs- systems entspricht der Geometrie, bei welcher alle Schrauben gleich weit her- ausgedreht sind, sodass eine maximale Öffnung zwischen Folienblase und der Membran realisiert wird. zeigt den Einfluss der unterschiedlichen Setups auf die Folientemperatur in Abhängigkeit unterschiedlicher Massedurchsätze. Es ist bei allen drei Setups eine Tempera- turerhöhung der Folienblase mit steigen- dem Durchsatz zu erkennen. Steigende Massedurchsätze führen bei sonst kons- tanten Prozessparametern zu einer kür- zeren Verweilzeit des Extrudates in der Schlauchbildungszone und somit zu ei- ner reduzierten Kühlzeit des Folien- schlauches, sodass sich als Folge höhere Endtemperaturen der Folie einstellen. Die Massetemperatur am Werkzeugaus- tritt beträgt konstant 190 °C. Das Auf- blasverhältnis wird mit 3,2, die Gebläse- leistung mit 50 % und die Foliendicke mit circa 120 µm konstant gehalten. Mit steigenden Massedurchsätzen ergeben sich in Abhängigkeit der untersuchten Setups größere Unterschiede in den ge- messenen Folientemperaturen. Bei ei- nem Durchsatz von 25 bis 26 kg/h liegt die Folientemperatur mit angepassten Luftführungssystem bei ungefähr 84,5 °C, während sie sich ohne Luftfüh- rungssystem und mit Luftführungssys- tem in Grundeinstellung oberhalb von 110 °C befindet. Bei einer weiteren Stei- gerung des Durchsatzes auf 28 kg/h bis 29 kg/h steigt die Folientemperatur mit angepasstem Luftführungssystem wei- terhin vergleichsweise gering auf 87 °C, während sie ohne Luftführungssystem auf 118 °C steigt. Eine weitere Durch- satzsteigerung mit Luftführungssystem in Grundeinstellung ist nicht möglich, da die Blase innerhalb des Luftführungssys- tems anfängt zu wandern und in Kontakt mit der luftführenden Membran tritt. Ins- gesamt zeigt sich, dass durch den Einsatz des adaptiven Kühlrings signifikante Sen- kungen der Folientemperatur möglich sind, was wiederum bedeutet, dass hö- here Durchsätze bei gleichbleibender Frostlinie erreicht werden können. Die Spaltweite ist entscheidend Die Folientemperaturen mit Luftfüh- rungssystem in Grundeinstellung liegen stets oberhalb denen ohne Luftführungs- system. Als Ursache für diese hohen Temperaturen und des somit verschlech- terten Wärmeentzugs könnte der soge- nannte Coanda-Effekt, welcher durch ei- nen zu großen Spalt zwischen luftfüh- render Membran und Folienblase hervor- gerufen wird, angesehen werden. Der Coanda-Effekt tritt auf, wenn eine Strö- mung sich in unmittelbarer Nähe zu ei- ner Oberfläche befindet. Die Strömung „haftet“ dann an der Oberfläche und fließt zu einem gewissen Grad entlang Bild 4: Beurteilung der Effizienz des Luftführungssystems Bild 5: Einfluss des Luftführungssystems auf die Folientemperatur bei unterschiedlichen Massedurchsätzen 38 Aus der Forschung – Blasfolienextrusion Extrusion 8/2018