Kontaktkühlung in der Blasfolienextrusion

Bei der Blasfolienextrusion stellt die Kühlung einen limitierenden Faktor für den Massedurchsatz und damit die Effizienz des Verfahrens dar. In dieser Arbeit wird ein System zur Kontaktkühlung des Schmelzeschlauches vor dem Aufblasen untersucht, das ohne direkten Wasserkontakt zwischen Folie und Kühlsystem arbeitet. Die Ermittlung des Einflusses dieser Kontaktkühlung mittels einer Kühlhülse auf die Stabilität des Blasfolienprozesses, den erreichbaren Massedurchsatz sowie die mechanischen und optischen Folieneigenschaften stellen das Ziel dieser Arbeit dar. Um eine Auslegung dieses Prozesses zu ermöglichen, wird eine thermische Simulation des Schmelzeschlauchs innerhalb der Kühlhülse durchgeführt. Hierzu werden die Randbedingungen der Simulation angepasst und kalibriert. Die Validierung der Simulation zeigt eine hinreichend genaue Vorhersage der Temperatur im Schmelzeschlauch. Anhand der praktischen Erprobung der Kontaktkühlung werden die Einflüsse auf die Prozessstabilität, den maximalen Massedurchsatz und die Folieneigenschaften ermittelt. Der Vergleich des maximalen Massedurchsatzes von Kühlhülsen- und Referenzprozessen zeigt, dass eine signifikante Steigerung des Massedurchsatzes durch Einsatz der Kontaktkühlung bei PE-LD möglich ist. Die Prozessparametervariationen zeigen jedoch auch, dass die Höhe der Steigerung von verschiedenen Prozessparametern abhängig ist. Die Kontaktkühlung arbeitet am besten, wenn der Kühlring nicht bei seiner maximalen Leistung betrieben wird, das Aufblasverhältnis gering ist und eine hohe Massetemperatur vorliegt. Die Untersuchung der mechanischen Folieneigenschaften zeigt einen geringen Einfluss der Kontaktkühlung auf E-Modul, Reißdehnung, Reißspannung und Folienschrumpf. Der E-Modulist bei Einsatz der Kontaktkühlung gegenüber den Referenzfolien leicht verringert, die Reißdehnung ist ebenfalls geringer als bei den Referenzfolien. Die Reißspannung und der Folienschrumpfkönnen durch den Einsatz der Kontaktkühlung vergrößert werden. Der Einfluss der Kontaktkühlung auf den Folienschrumpf ist vor allem in Querrichtung und für dickere Folien ausgeprägt. Bei der Extrusion von Folien aus Polypropylen (PP) unter Einsatz der Kontaktkühlung zeigt sich, dass der vergleichsweise hohe Schmelzpunkt des PP dafür sorgt, dass nur ein schmales Prozessfenster zu einem stabilen Prozess führt. Dies erfordert wegen der starken Kühlung eine geringe Bauhöhe der Kühlhülse und hohe Kühlhülsen und Massetemperaturen. Bei den untersuchten Prozesspunkten kann eine Steigerung des Massedurchsatzes erreicht werden, die quantitativ jedoch unter der erreichbaren Steigerung bei der Extrusion von PE-LD liegt.