Extrusion 3-2020

Konvektive Kühlung in der Blasfolienextrusion Bei der Blasfolienextrusion treten die Wärmetransportmecha- nismen Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung in un- terschiedlichen Verhältnissen auf [Wen11]. Wärmeleitung kann in Extrusionsrichtung und über dem Blasfolienumfang auf- grund der geringen Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen meist vernachlässigt werden. Auch die durch Strahlung abgeführte Wärmemenge ist im Vergleich zur erzwungenen Konvektion vernachlässigbar. Unter Berücksichtigung der oben getroffenen Annahmen lässt sich die konvektive Kühlleistung somit durch Gleichung (1) beschreiben [MP75]: Flexible Luftführungseinheit für mehr Massedurchsatz in der Blasfolienextrusion Eine effiziente Produktion von Blasfolien erfordert insbesondere hohe Massedurchsätze der Extrusionslinie. Da der Masse- durchsatz stark von der Wärme- abfuhr aus dem Folienschlauch abhängt, werden bestehende Kühlsysteme kontinuierlich weiterentwickelt und optimiert. 32 Blasfolienextrusion – Aus der Forschung Extrusion 3/2020 Bild 1: Im Strömungsspalt zwischen Folienblase und Luftführungseinheit wird die Kühlluftgeschwindigkeit gesteigert, was zu einer Abnahme des statischen Luftdruckes führt Bild 2: Konzeptskizze einer LFE (links) und Einsatz einer LFE bei laufender Extrusion (rechts) [Gla18] Für die Außenkühlung der Schlauchbildungszone haben sich Kühlringe etabliert, welche den Folienschlauch konvektiv küh- len. Um die Effizienz von Produktionsanlagen zu erhöhen, wer- den luftbasierte Kühlsysteme ständig weiterentwickelt. So sind beispielsweise Doppelstockkühlringe, Kühlringe mit zwei oder drei Lippen und höhenverstellbare Kühlringe erhältlich. Darüber hinaus wurden Systeme entwickelt, die speziell für eine Lang- halsfahrweise mit hochdichtem Polyethylen (PE-HD) ausgelegt sind. Ein wesentlicher Nachteil der konvektiven Kühlung ist der nied- rige Wärmeübergangskoeffizient α m der Kühlluft, der mit der Reynoldszahl des Luftstroms nach Gleichung (2) korreliert: übertragener Wärmestrom wärmeübertragende Fläche mittlerer Wärmeübergangskoeffizient Temperaturdifferenz der Kühlluft (Gl. 1) Wärmeleitfähigkeit der durchströmenden Flüssigkeit Repräsentative Länge des Festkörpers (Gl. 2)