FOLIENAUFWICKELVORRICHTUNG, FOLIENHERSTELLUNGSANLAGE SOWIE VERFAHREN ZUM AUFWICKELN EINER FOLIENBAHN

Abstract

 Eine Folienaufwickelvorrichtung (10) zum Aufwickeln einer Folienbahn (12) zu einem Folienballen (28) mit einer Wickeleinrichtung (16) und einer Zuführeinrichtung (18) ist gezeigt. Die Zuführeinrichtung (18) weist einen Zuführschlitten (30), einen Kontaktierer (36) und wenigstens einen Spanner (38) auf, wobei der Spanner (38) am Zuführschlitten (30) befestigt ist und der Spanner (38) vor dem Kontaktierer (36) angeordnet ist, sodass der Spanner (38) einen Folienzug der Folienbahn (12) einstellen kann. Der Spanner (38) weist einen Zylinder (54) auf, wobei der Zylinder (54) zumindest im Bereich des Bogens (58) eine mikroporöse Oberfläche (62) aufweist.
Zudem sind eine Folienherstellungsanlage (100) sowie ein Verfahren zum Aufwickeln einer Folienbahn (12) gezeigt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Folienaufwickelvorrichtung, eine Folienherstellungsanlage sowie ein Verfahren zum Aufwickeln einer Folienbahn.

[0002] Folienherstellungsanlagen dienen dazu, aus einer Kunststoffschmelze eine Folienbahn herzustellen, die bestimmte Materialeigenschaften aufweist, um für bestimmte Zwecke eingesetzt werden zu können. Die Folienherstellungsanlagen umfassen dabei Folienreckanlagen mit Reckstufen in Längsrichtung und/oder in Querrichtung.

[0003] Die Anlagengeschwindigkeit solcher Folienreckanlagen nimmt immer mehr zu. In diesem Zusammenhang besteht eine der Herausforderungen darin, das fertige Ausgangsprodukt, nämlich die Folienbahn, aufzuwickeln.

[0004] Hierzu sind Folienaufwickelvorrichtungen bekannt, die die produzierte Folienbahn aufwickeln. Beim Aufwickeln ist zu beachten, dass keine Falten in der Folienbahn entstehen, sodass sich die einzelnen Lagen später leicht wieder voneinander trennen lassen. Dies wird durch einen möglichst konstanten Folienzug beim Aufwickeln erreicht.

[0005] Je nach Art der Folie, die hergestellt werden soll, müssen noch besondere Anlagenparameter eingehalten bzw. erreicht werden. Anspruchsvoll in der Herstellung sind Dünnstfilme oder Membranfolien, wie beispielsweise eine Batterieseparatorfolie (BSF). Im Gegensatz zu Folien, die beispielsweise aus PET oder PP bestehen, dürfen bei der Herstellung von Dünnstfilmen, wie BSF, nur geringe Folienzüge angelegt werden.

[0006] Dies führt jedoch zu Problemen, da bei geringen Folienzügen eine hohe Dynamik der Folienaufwickelvorrichtung notwendig ist, um Änderungen in den Folienzügen auszugleichen. Zudem ist die Einrichtung bekannter Folienaufwickelvorrichtungen äußerst aufwendig, da die verwendeten Rollen und Walzen präzise zueinander ausgerichtet werden müssen.

[0007] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Folienaufwickelvorrichtung, eine Folienherstellungsanlage sowie ein Verfahren zum Aufwickeln einer Folienbahn bereitzustellen, die möglichst niedrige Folienzüge gewährleisten können und einfach einzurichten sind.

[0008] Die Aufgabe wird gelöst durch eine Folienaufwickelvorrichtung zum Aufwickeln einer Folienbahn zu einem Folienballen, insbesondere einer Folienbahn aus Dünnstfilm. Die Folienaufwickelvorrichtung weist eine Wickeleinrichtung und eine Zuführeinrichtung auf, wobei die Wickeleinrichtung wenigstens eine Wickelhülse aufweist und dazu eingerichtet ist, einen Folienballen auf der Wickelhülse aufzuwickeln. Die Zuführeinrichtung weist einen Zuführschlitten, einen Kontaktierer und wenigstens einen Spanner auf, wobei der Kontaktierer am Zuführschlitten befestigt ist und derart benachbart zur Wickelhülse angeordnet ist, dass der Kontaktierer die Folienbahn zur Wickelhülse oder zum Folienballen auf der Wickelhülse führen kann. Der Spanner ist am Zuführschlitten befestigt und ist in Laufrichtung der Folienbahn derart vor dem Kontaktierer angeordnet, dass der Spanner einen Folienzug der Folienbahn einstellen kann. Der Spanner weist einen Zylinder mit einer Mantelfläche auf, wobei der Zylinder im Querschnitt einen Bogen aufweist und die Mantelfläche zumindest im Bereich des Bogens eine mikroporöse Oberfläche aufweist.

[0009] Durch die Verwendung eines Zylinders als Spanner ist eine dynamischere Regelung des Folienzugs möglich, da der Spanner aufgrund des Zylinders und der mikroporösen Oberfläche nicht durch die Folienbahn in Rotation versetzt werden muss und somit nur eine geringe Massenträgheit hat.

[0010] Beispielsweise ist der Zylinder zumindest teilweise hohl, insbesondere vollständig hohl.

[0011] Beispielsweise ist die Zuführeinrichtung in Laufrichtung der Folienbahn vor der Wickeleinrichtung angeordnet. Insbesondere führt der Spanner die Folienbahn zum Kontaktierer.

[0012] Im einem Aspekt ist der Zuführschlitten relativ zur Wickeleinrichtung auf die Wickeleinrichtung hin und von der Wickeleinrichtung weg linear beweglich. Denkbar ist auch, dass der Zuführschlitten relativ zur Wickeleinrichtung unbeweglich ist.

[0013] Die Länge des Kontaktierers, insbesondere der Kontaktwalze, und des Zylinders entsprechen zumindest der Breite der Folienbahn. Die Breite der Folienbahn liegt beispielsweise zwischen 1,5 m und 15 m, wie 6,2 m, 10,4 m oder 12 m.

[0014] Denkbar ist auch, dass die Wickeleinrichtung zwei oder mehr Wickelhülsen aufweist, wobei die Folienbahn stets nur zu einer der Hülsen geführt und auf dieser Hülse ein Folienballen aufgewickelt wird.

[0015] Mittels der erfindungsgemäßen Folienaufwickelvorrichtung, der erfindungsgemäßen Folienherstellungsanlage sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich monoaxial oder biaxial verstreckte Dünnstfilme, insbesondere Batterieseparatorfolien (BSF), PPK-Folien (PP-Kondensatorfolie), PETK-Folien (PET-Kondensatorfolie) und Membranen, wie PTFE-Membranen (Polytetrafluorethylen), herstellen und aufwickeln.

[0016] Auch lassen sich dickere Folien mittels der erfindungsgemäßen Folienaufwickelvorrichtung, der erfindungsgemäßen Folienherstellungsanlage sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellen.

[0017] Unter Dünnstfilmen werden beispielsweise Filme oder Folien mit Dicken verstanden, die kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 5 µm sind. Auch BSF sind Dünnstfilme in diesem Sinne.

[0018] Insbesondere ist die Folienaufwickelvorrichtung eine Folienaufwickelvorrichtung zum Aufwickeln einer Batterieseparatorfolie (BSF) zu einem Folienballen.

[0019] Die durch eine erfindungsgemäße Folienaufwickelvorrichtung erreichbaren Folienzüge liegen im Bereich von 1 N/m bis 200 N/m, insbesondere im Bereich von 5 N/m bis 15 N/m.

[0020] Beispielsweise kann durch die viskoelastischen Eigenschaften von Batterieseparatorfolien eine hohe Anpresskraft einer Kontaktwalze an den Folienballen (Wickelballen) bzw. an die Wickelhülse nicht verwendet werden. Die Anpresskraft liegt für die Aufwicklung von BSF beispielsweise im Bereich von 0 N/m bis 100 N/m, insbesondere im Bereich von 1 N/m bis 10 N/m.

[0021] Die Folienaufwickelvorrichtung kann beispielsweise Folienbahnen mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 40 m/min bis 350 m/min aufwickeln, insbesondere mit einer Geschwindigkeit von 150 m/min.

[0022] Der Bogen ist insbesondere ein Kreisbogen. Der Bogen kann jedoch auch auf einer anderen Geometrie als einem Kreis basieren. Zum Beispiel kann der Bogen eine elliptische oder klothoidische Form haben.

[0023] In einer Ausgestaltung entspricht der Bogen einem Winkel von wenigstens 90°, insbesondere wenigstens 180°, besonders wenigstens 200°, wodurch die Umwicklung des Zylinders mit der Folienbahn groß und somit die Belastung auf die Folienbahn dabei klein ist.

[0024] Dies gilt ebenso für den Zylinder des Umlenkers.

[0025] Der Querschnitt des Zylinders des Spanners und/oder des Zylinders des Umlenkers ist beispielsweise ein Kreissektor mit Kreisradien und dem Bogen.

[0026] In einer Ausgestaltung weist die mikroporöse Oberfläche eine Vielzahl an Öffnungen auf, die einen Durchmesser kleiner als 900 µm haben, insbesondere kleiner als 500 µm, wodurch ein besonders homogenes Luftpolster erreicht wird.

[0027] Die Öffnungen sind insbesondere gleichmäßig über die mikroporöse Oberfläche verteilt.

[0028] Beispielsweise erstreckt sich die mikroporöse Oberfläche entlang wenigstens 80%, insbesondere wenigstens 90% der Länge des Zylinders.

[0029] In Umfangsrichtung erstreckt sich mikroporöse Oberfläche zum Beispiel entlang wenigstens 80%, insbesondere wenigstens 90% der Umfangslänge des Bogens.

[0030] In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Zuführeinrichtung zumindest einen Umlenker auf, der am Zuführschlitten befestigt ist und der in Laufrichtung der Folienbahn vor dem Spanner oder in Laufrichtung der Folienbahn zwischen dem Spanner und dem Kontaktierer angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Umlenker einen Zylinder mit einer Mantelfläche aufweist, wobei der Zylinder im Querschnitt einen Bogen aufweist und die Mantelfläche zumindest im Bereich des Bogens eine mikroporöse Oberfläche aufweist. Auf diese Weise kann der Laufweg der Folienbahn freier gewählt werden.

[0031] Der wenigstens eine Umlenker ist zum Beispiel unbeweglich am Zuführschlitten befestigt.

[0032] Beispielsweise weist die Zuführeinrichtung wenigstens zwei Umlenker auf, wobei einer der Umlenker in Laufrichtung der Folienbahn vor dem Spanner angeordnet ist und ein anderer der Umlenker in Laufrichtung der Folienbahn zwischen dem Spanner und dem Kontaktierer angeordnet ist.

[0033] In einer Ausgestaltung weist der Zylinder des Spanners und/oder des Umlenkers einen Druckluftanschluss auf, mittels diesem Druckluft ins Innere des Zylinders einleitbar ist, wodurch der Zylinder flexibel mit Druckluft versorgt werden kann.

[0034] Beispielsweise ist eine Druckluftquelle der Folienaufwickelvorrichtung oder der Folienherstellungsanlage derart mit dem Druckluftanschluss verbunden, dass die Druckluftquelle einen Überdruck im Inneren des Zylinders erzeugt.

[0035] In einer Ausgestaltung ist die Dicke der Folienbahn kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 5 µm. Somit können auch Dünnstfolien bzw. Dünnstfilme aufgewickelt werden.

[0036] Um den gewünschten Anpressdruck präzise zu gewährleisten, kann der Kontaktierer eine Kontaktwalze aufweisen.

[0037] In einer Ausführungsform weist der Kontaktierer wenigstens einen Verstellmechanismus mit einer Verstellschiene und einem Verstellschlitten auf, wobei die Kontaktwalze mittels des wenigstens einen Verstellmechanismus beweglich am Zuführschlitten befestigt ist, insbesondere linear beweglich, wodurch die Kontaktwalze äußerst dynamisch bewegt werden kann, sodass auch der Anpressdruck äußerst dynamisch eingestellt werden kann.

[0038] Die Bewegungsrichtung des Verstellmechanismus ist zum Beispiel parallel zur Bewegungsrichtung des Zuführschlittens und/oder die Kontaktwalze ist am Zuführschlitten befestigt.

[0039] In einer Ausgestaltung weist der Spanner wenigstens einen Verstellmechanismus mit einer Verstellschiene und einem Verstellschlitten auf, wobei der Zylinder mittels des wenigstens einen Verstellmechanismus beweglich am Zuführschlitten befestigt ist, insbesondere linear beweglich. Auf diese Weise kann der Folienzug besonders präzise eingestellt werden.

[0040] Die Bewegungsrichtung des Verstellmechanismus ist insbesondere parallel zur Bewegungsrichtung des Zuführschlittens.

[0041] Beispielsweise weist die Verstellschiene und/oder der Verstellschlitten Luftaustrittsöffnungen derart auf, dass ein Luftlager für den Verstellschlitten bereitgestellt werden kann. Insbesondere sind die Verstellschiene und/oder der Verstellschlitten mit der Druckluftquelle verbindbar.

[0042] Denkbar ist auch, dass die Verstellschiene und der Verstellschlitten ein hydrostatisches Lager bereitstellen.

[0043] Zur weiteren Verringerung von zu bewegender Masse kann der Spanner und/oder der Kontaktierer zwei der Verstellmechanismen aufweisen, wobei der Zylinder bzw. die Kontaktwalze mit je einer seiner Stirnseiten mit je einem der Verstellmechanismen befestigt ist.

[0044] Zur besonders präzisen Einstellung kann der wenigstens eine Verstellmechanismus zumindest einen Verstellaktuator aufweisen, der mit dem Verstellschlitten verbunden ist und der dazu eingerichtet ist, den Verstellschlitten linear zu bewegen.

[0045] Denkbar ist auch, dass die Verstellmechanismen einen gemeinsamen Verstellaktuator haben.

[0046] In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Zuführeinrichtung zumindest eine Zuführschiene für den Zuführschlitten auf, insbesondere wobei die Zuführschiene und/oder der Zuführschlitten Luftaustrittsöffnungen derart aufweist, dass ein Luftlager für den Zuführschlitten bereitgestellt werden kann, wodurch der Kontaktierer über einen großen Bereich verschoben werden kann, um dem größer werden Folienballen auf der Folienhülse Rechnung zu tragen.

[0047] Die Zuführschiene und/oder der Zuführschlitten sind insbesondere mit der Druckluftquelle verbunden.

[0048] Denkbar ist auch hier, dass die Zuführschiene und der Zuführschlitten ein hydrostatisches Lager bilden.

[0049] Zur präzisen Einstellung kann die Zuführeinrichtung zumindest einen Zuführaktuator aufweisen, der mit dem Zuführschlitten verbunden ist und der dazu eingerichtet ist, den Zuführschlitten linear zu bewegen.

[0050] In einer Ausgestaltung weist die Folienaufwickelvorrichtung eine Steuervorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die Zuführeinrichtung derart anzusteuern, dass der Kontaktierer, insbesondere die Kontaktwalze, mit einem vorbestimmten Anpressdruck an der Wickelhülse oder am Folienballen auf der Wickelhülse anliegt, insbesondere durch Steuerung des Zuführaktuators und/oder des Verstellaktuators des Kontaktierers, und/oder derart anzusteuern, dass der Spanner, insbesondere der Zylinder des Spanners, einen bestimmten Folienzug auf die Folienbahn aufbringt, insbesondere durch Steuerung des Verstellaktuators des Spanners. Auf diese Weise ist eine Steuerung oder Regelung des Anpressdrucks und/oder des Folienzugs möglich.

[0051] Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Folienherstellungsanlage mit wenigstens einer Folienreckanlage und einer Folienaufwickelvorrichtung wie zuvor beschrieben.

[0052] Die zur Folienaufwickelvorrichtung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten gleichermaßen für die Folienherstellungsanlage und umgekehrt.

[0053] Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Aufwickeln einer Folienbahn, insbesondere einer Folienbahn aus Batterieseparatorfolie, mittels einer Folienaufwickelvorrichtung wie zuvor beschrieben und/oder einer Folienherstellungsanlage wie zuvor beschrieben, insbesondere wobei der Kontaktierer, insbesondere die Kontaktwalze, mit einem vorbestimmten Anpressdruck an der Wickelhülse oder am Folienballen auf der Wickelhülse anliegt, und/oder ein bestimmter Folienzug durch den Spanner, insbesondere den Zylinder, auf die Folienbahn aufgebracht wird.

[0054] Die zur Folienaufwickelvorrichtung und/oder zur Folienherstellungsanlage beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten gleichermaßen für das Verfahren und umgekehrt.

[0055] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1

eine Folienherstellungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Folienaufwickelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Ansicht,

Fig. 2

eine schematische Ansicht der Folienaufwickelvorrichtung gemäß Figur 1,

Figs. 3, 4

die Teile der Folienaufwickelvorrichtung gemäß Figur 2, die die Folienbahn führen in Seitenansicht bzw. in perspektivischer Ansicht,

Fig. 5

eine schematische Darstellung des Spanners der Folienaufwickelvorrichtung gemäß Figur 2,

Fig. 6

eine vergrößerte Ansicht einer der Verstellmechanismen gemäß Figur 5, und

Fig. 7

eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform der Folienaufwickelvorrichtung.

[0056] Figur 1 zeigt eine Folienherstellungsanlage 100 mit einer erfindungsgemäßen Folienaufwickelvorrichtung 10 und einer Folienreckanlage 110. Die Folienreckanlage 110 kann als Längsreckanlage oder Querreckanlage oder sequenzielle Reckanlage mit einer Längsreck-Stufe und einer Querreck-Stufe oder als Simultanreckanlage ausgebildet sein.

[0057] Die Folienreckanlage 110 dient zum Herstellen einer Kunststofffolienbahn, die im Rahmen dieser Offenbarung vereinfacht als Folienbahn 12 bezeichnet wird. Hierfür ist die Folienreckanlage 110 in verschiedene Zonen 110a, 110b, 110c, 110d und 110e aufgeteilt. Jedoch müssen nicht alle diese Zonen 110a, 110b, 110c, 110d und 110e tatsächlich vorhanden sein.

[0058] In den verschiedenen Zonen 110a bis 110e ist die Folienbahn 12 unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt, um gewisse Folieneigenschaften zu generieren oder einzustellen. Die erste Zone 110a wird dabei auch als Vorheizzone bezeichnet. Die zweite Zone 110b wird als Reckzone bezeichnet, wohingegen die dritte Zone 110c als Weiterheizzone bezeichnet wird. Die vierte Zone 110d wird auch als Neutralzone bezeichnet und die fünfte Zone 110e als Kühlzone. Grundsätzlich können sich zwischen den einzelnen Zonen 110a bis 110e noch weniger oder weitere Neutralzonen befinden, um eine Trennung der Zonen 110a bis 110e sicherzustellen, sodass sich die einzelnen Zonen 110a bis 110e weniger stark beeinflussen (die Luft strömt von einer Zone 110a bis 110e in die andere). Mit der Folienreckanlage 110 ist es möglich, Folienbahnen 12 mit einer Breite herzustellen, die größer ist als 2 m, 3 m, 4 m, 5 m, 6 m, 7 m, 8 m, 9 m, 10 m, 11 m, 12 m, 13 m oder größer als 14 m, aber die beispielsweise kleiner ist als 15 m, 14 m, 13 m, 12 m, 11 m, 10 m, 9 m, 8 m, 7 m, 6 m, 5 m, 4 m oder kleiner ist als 3 m.

[0059] Beispielsweise ist die Arbeitsbreite, d.h. die Breite der Folienbahn 12, der Folienreckanlage 110 und der Folienaufwickelvorrichtung 10 gleich 6,2 m, 10,4 m, oder 12 m.

[0060] Die Folienreckanlage 110 umfasst einen Eingangsbereich 111, wobei der Folienreckanlage 110 an ihrem Eingangsbereich 111 eine zu reckende Folie zuführbar ist. Am Ende der Folienreckanlage 110, also an ihrem Ausgangsbereich 112, tritt die gereckte Folienbahn 12 aus. Der Ausgangsbereich 112 der Folienreckanlage 110 ist mit einem Folieneintrittsbereich 14 der erfindungsgemäßen Folienaufwickelvorrichtung 10 verbunden.

[0061] Wie eingangs ausgeführt, sollten unterschiedliche Folientypen unterschiedlich aufgewickelt werden, weil nur dann sichergestellt ist, dass das Aufwickeln faltenfrei erfolgt und genügend Luft zwischen die einzelnen Lagen eingebracht wird, damit in späteren Prozessschritten ein Abwickeln der Folienbahn 12 problemlos möglich ist. Auch wird durch die erfindungsgemäße Art des Aufwickelns sichergestellt, dass die Folienbahn 12 nicht einreißt.

[0062] Die Folienbahn 12 ist insbesondere eine Folienbahn mit einer Dicke kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 5 µm. Zum Beispiel ist die Folienbahn 12 aus einer Batterieseparatorfolie (BSF), jedoch kann die Folienbahn 12 auch aus einem anderen Material sein.

[0063] Wie eingangs erwähnt ist das Aufwickeln von Batterieseparatorfolien besonders anspruchsvoll. So darf das Aufwickeln nur mit einer geringen Anpresskraft und einem geringen Folienzug erfolgen.

[0064] In Figur 2 ist die Folienaufwickelvorrichtung 10 schematisch dargestellt.

[0065] Die Folienaufwickelvorrichtung 10 weist eine Wickeleinrichtung 16 und eine Zuführeinrichtung 18 auf.

[0066] Denkbar ist ebenfalls, dass die Folienaufwickelvorrichtung 10 eine Druckluftquelle 20, wie einen Luftkompressor, aufweist. Die Druckluftquelle 20 kann auch als einen oder mehrere Anschlüsse an eine zentrale Druckluftversorgung ausgeführt sein, beispielsweise an eine zentrale Druckluftversorgung der Folienherstellungsanlage 100.

[0067] Die Folienaufwickelvorrichtung 10 weist zudem eine Steuervorrichtung 22 auf, die die Zuführeinrichtung 18, die Wickeleinrichtung 16 und die Druckluftquelle 20 ansteuert. Beispielsweise ist die Steuervorrichtung 22 separat oder als Teil einer Steuervorrichtung für die Folienherstellungsanlage 100 ausgebildet.

[0068] Die Zuführeinrichtung 18 ist in Laufrichtung der Folienbahn 12 vor der Wickeleinrichtung 16 angeordnet. Die Zuführeinrichtung 18 erhält daher die Folienbahn 12 mittels des Folieneintrittsbereichs 14 und übergibt die Folienbahn 12 an die Wickeleinrichtung 16.

[0069] Die Wickeleinrichtung 16 weist wenigstens eine Wickelhülse 24 auf, im gezeigten Ausführungsbeispiel sind es zwei Wickelhülsen 24.

[0070] Die Wickelhülsen 24 können dabei jeweils um ihre Mittelachse rotieren, insbesondere sind sie angetrieben.

[0071] Die Wickelhülsen 24 sind gemeinsam auf einem rotierbaren Grundkörper der Wickeleinrichtung 16 angeordnet, mittels dem eine der Wickelhülsen 24 in eine Wickelposition (in Figur 2 die Position der Linken der beiden Wickelhülsen 24) gebracht werden kann. In der Wickelposition kann die entsprechende Wickelhülse 24 die Folienbahn 12 von der Zuführeinrichtung 18 empfangen und aufwickeln, sodass ein Folienballen 28 auf der Wickelhülse 24 erzeugt wird.

[0072] Die Zuführeinrichtung 18 weist in der gezeigten Ausführungsform einen Zuführschlitten 30, wenigstens eine Zuführschiene 32, einen Zuführaktuator 34, einen Kontaktierer 36, einen Spanner 38 sowie zwei Umlenker 40 auf.

[0073] Der Kontaktierer 36, der Spanner 38 und die beiden Umlenker 40 sind am Zuführschlitten 30 befestigt.

[0074] Die beiden Umlenker 40 sind fest, also unbeweglich, am Zuführschlitten 30 befestigt.

[0075] Der Kontaktierer 36, der Spanner 38 und die beiden Umlenker 40 führen die Folienbahn 12 zur Wickeleinrichtung 16 und sind in den Figuren 3 und 4 isoliert dargestellt.

[0076] Vom Folieneintrittsbereich 14 ausgehend und der Laufrichtung der Folienbahn 12 folgend läuft die Folienbahn 12 aus dem Folieneintrittsbereich 14 zunächst zu einem ersten der Umlenker 40 und wird dort in Richtung zum Spanner 38 hin umgelenkt.

[0077] Am Spanner 38 erfährt die Folienbahn 12 eine weitere Umlenkung und läuft anschließend zum zweiten Umlenker 40, der zwischen dem Spanner 38 und dem Kontaktierer 36 angeordnet ist.

[0078] Am zweiten Umlenker 40 wird die Folie zum Kontaktierer 36 gelenkt und der Kontaktierer 36 führt die Folienbahn 12 der Wickeleinrichtung 16 zu. Genauer gesagt führt der Kontaktierer 36 die Folienbahn 12 auf die Wickelhülse 24 bzw. auf einen bereits auf der Wickelhülse 24 gebildeten Folienballen 28. Der Kontaktierer 36 ist somit benachbart zur Wickelhülse 24 angeordnet.

[0079] Der Kontaktierer 36 weist eine Kontaktwalze 42 und einen Verstellmechanismus 44 auf. Die Kontaktwalze 42 ist mittels des Verstellmechanismus 44 linear beweglich am Zuführschlitten 30 befestigt.

[0080] Der Spanner 38 und die beiden Umlenker 40 weisen im gezeigten Ausführungsbeispiel keine Walzen auf, sondern haben jeweils einen Zylinder 54, der jeweils hohl und nicht drehbar ist.

[0081] Die Länge der Zylinder 54 zumindest des Spanners 38 aber auch der Umlenker 40 quer zur Laufrichtung der Folienbahn 12 ist größer als die Breite der Folienbahn 12.

[0082] Beispielsweise haben die Kontaktwalze 42 und die Zylinder 54 des Spanners 38 und der Umlenker 40 die gleiche Länge in Richtung quer zur Laufrichtung der Folienbahn 12.

[0083] Jeder der Zylinder 54 hat eine Mantelfläche 56, die nicht kreisförmig ist. Die nachfolgenden Ausführungen gelten, sofern nicht anders angegeben, insbesondere für jeden der Zylinder 54 des Spanners 38 und der Umlenker 40.

[0084] Der Querschnitt des Zylinders 54 weist zumindest einen Bogen 58 auf, d.h. einen Abschnitt der Mantelfläche 56 der einen Bogen beschreibt. Beispielsweise ist der Bogen 58 ein Kreisbogen. Der Bogen 58 kann jedoch auch eine andere Form haben, zum Beispiel eine elliptische oder klothoidische Form.

[0085] Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt des Zylinders 54 ein Kreissektor mit dem Bogen 58 und zwei Kreisradien 60, die sich an den Enden des Bogens 58 zum Mittelpunkt des Kreises hin erstrecken.

[0086] Zwischen den Kreisradien 60 ist ein Winkel eingeschlossen, der dem Winkel des Bogens 58 entspricht.

[0087] Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Winkel, der dem Bogen 58 des Zylinders 54 des Spanners 38 entspricht größer als 180°, insbesondere größer als 200°.

[0088] Beispielsweise ist der Winkel, der den Bogen 58 des Zylinders 54 des ersten Umlenkers 40 entspricht, ebenfalls größer als 180°, insbesondere größer als 200°.

[0089] Der Winkel, der dem Bogen 58 des Zylinders 54 des zweiten Umlenkers 40 entspricht, ist kleiner als 180° aber größer als 90°.

[0090] Die Mantelfläche 56 ist im Bereich des Bogens 58 eine mikroporöse Oberfläche 62, sodass die Mantelfläche 56 eine Vielzahl an Öffnungen aufweist, die sich durch die Mantelfläche 56 erstrecken. Beispielsweise ist der Durchmesser der Öffnungen je kleiner 900 µm, insbesondere kleiner als 500 µm.

[0091] Die Öffnungen sind insbesondere gleichmäßig über die mikroporöse Oberfläche 62 verteilt, zum Beispiel in einem Raster oder Gitter.

[0092] Beispielsweise erstreckt sich die mikroporöse Oberfläche 62 entlang wenigstens 80%, insbesondere wenigstens 90% der Länge des Zylinders 54, d.h. in axialer Richtung des Zylinders 54.

[0093] In Umfangsrichtung um die Achse des Zylinders 54 hat die mikroporöse Oberfläche 62 beispielsweise eine Ausdehnung derart, dass sie wenigstens 80%, insbesondere wenigstens 90% der Ausdehnung des Bogens 58 in Umfangsrichtung bedeckt.

[0094] Die Mantelfläche 56 des Zylinders 54 ist so ausgestaltet, dass die poröse Oberfläche 62 in denjenigen Abschnitten vorgesehen ist, an denen die Folienbahn 12 anliegen würde, wenn die Folienbahn 12 in die Zuführeinrichtung 18 eingespannt würde.

[0095] Der Zylinder 54 weist zudem einen Druckluftanschluss 64 auf, der mit dem Inneren des Zylinders 54 in fluidischem Kontakt steht.

[0096] Der Druckluftanschluss 64 ist mit der Druckluftquelle 20 fluidisch verbunden, sodass mittels des Druckluftanschlusses 64 Druckluft ins Innere des Zylinders 54 einleitbar ist, um einen Überdruck im Zylinder 54 zu erzeugen.

[0097] Durch die Einleitung von Druckluft in den Zylinder 54 strömt Luft durch die Öffnungen der porösen Oberfläche 62 nach außen, sodass die Folienbahn 12, die die poröse Oberfläche 62 passiert, nicht in Kontakt mit der Mantelfläche 56 kommt, sondern auf einem Luftkissen bewegt wird.

[0098] Auf diese Weise werden Beschädigungen, wie Kratzer oder Defekte der Folienbahn 12 vermieden, wodurch die Qualität der Folienbahn 12 vergrößert und der Ausschuss verringert wird. Zudem ist keine aufwendige Ausrichtung von Walzen zueinander notwendig, da das Luftpolster etwaige Fehlstellungen der Zylinder 54 zueinander und zur Kontaktwalze 42 zu einem gewissen Grad ausgleichen kann.

[0099] Ebenso wie die Kontaktwalze 42 ist auch der Zylinder 54 des Spanners 38 mittels wenigstens eines Verstellmechanismus 44 linear beweglich gegenüber dem Zuführschlitten 30 befestigt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Verstellmechanismen 44 zur Befestigung je einer der Stirnseiten des Zylinders 54 des Spanners 38 vorgesehen.

[0100] Figur 5 zeigt die Befestigung des Zylinders 54 des Spanners 38 mittels zwei Verstellmechanismen 44 exemplarisch, und Figur 6 einen der Verstellmechanismen 44 im Detail.

[0101] Die Kontaktwalze 42 ist in gleicher Weise mittels einem oder zwei Verstellmechanismen 44 des Kontaktierers 36 am Zuführschlitten 30 befestigt.

[0102] Der Verstellmechanismus 44 weist eine Verstellschiene 46, einen Verstellschlitten 48 sowie einen Verstellaktuator 50 auf, wobei die Verstellschiene 46 fest mit der Zuführschiene 32 verbunden ist und der Zylinder 54 auf dem Verstellschlitten 48 befestigt ist.

[0103] Der Verstellschlitten 48 ist auf der Verstellschiene 46 linear gelagert, sodass der Zylinder 54 linear gegenüber dem Zuführschlitten 30 bewegbar ist.

[0104] Der Verstellmechanismus 44 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Luftlagerung ausgebildet. Hierzu weist die Verstellschiene 46 und/oder der Verstellschlitten 48 beispielsweise eine Vielzahl an Luftaustrittsöffnungen auf, sodass ein Luftlager zwischen dem Verstellschlitten 48 und der Verstellschiene 46 bereitgestellt werden kann. Hierzu sind der Verstellschlitten 48 bzw. die Verstellschiene 46 mit der Druckluftquelle 20 verbunden, beispielsweise über einen Druckluftanschluss 52.

[0105] Denkbar ist jedoch auch, dass die Verstellmechanismen 44 ein hydrostatisches Lager bereitstellen.

[0106] Der Zylinder 54 des Spanners 38 ist an jeder seiner Stirnseiten mit einem der Verstellschlitten 48 jeweils einer der beiden Verstellmechanismen 44 befestigt.

[0107] Der Verstellaktuator 50 ist mit dem verstellbaren Schlitten 48 verbunden und dazu eingerichtet, den Verstellschlitten 48 linear zu bewegen. Der Verstellaktuator 50 ist beispielsweise ein Elektromotor oder ein Piezoaktuator.

[0108] Der Verstellaktuator 50 ist mit der Steuervorrichtung 22 zur Übertragung von Daten und/oder Steuerbefehlen verbunden, beispielsweise kabellos oder kabelgebunden.

[0109] Denkbar ist, dass die beiden Verstellmechanismen 44 einen gemeinsamen Verstellaktuator 50 aufweisen.

[0110] Die zur Befestigung des Zylinders 54 des Spanners 38 gemachten Ausführungen gelten in gleicher Weise für die Kontaktwalze 42 des Kontaktierers 36.

[0111] Auch der gesamte Zuführschlitten 30 mitsamt dem Kontaktierer 36, dem Spanner 38 und den Umlenkern 40 ist gegenüber der Wickeleinrichtung 16 linear verschiebbar, nämlich auf die Wickeleinrichtung 16 zu oder von der Wickeleinrichtung 16 weg.

[0112] Beispielsweise weist die Zuführschiene 32 und/oder der Zuführschlitten 30 Luftaustrittsöffnungen auf, sodass - wie zu den Verstellmechanismen 44 beschrieben - ein Luftlager für den Zuführschlitten 30 bereitgestellt wird.

[0113] Hierzu sind die Zuführschiene 32 bzw. der Zuführschlitten 30 mit der Druckluftquelle 20 fluidisch verbunden.

[0114] Denkbar ist jedoch auch hier, dass die Zuführschiene 32 und der Zuführschlitten 30 ein hydrostatisches Lager darstellen.

[0115] Zur Bewegung des Zuführschlittens 30 ist der Zuführaktuator 34 vorgesehen, der den Zuführschlitten 30 linear bewegen kann.

[0116] Die lineare Bewegung des Zuführschlittens 30 verläuft parallel zu den linearen Bewegungen der Verstellmechanismen 44.

[0117] Der Zuführaktuator 34 ist ebenso wie die Verstellaktuatoren 50 mit der Steuervorrichtung 22 zur Übertragung von Daten und/oder Steuerbefehlen verbunden, beispielsweise kabellos oder kabelgebunden.

[0118] Während des Betriebs der Folienaufwickelvorrichtung 10 wird das Verfahren durchgeführt, das mittels der Doppelpfeile in Figur 1 illustriert ist.

[0119] Die Steuervorrichtung 22 ist derart ausgebildet, dass sie das Verfahren durchführen kann.

[0120] Die Steuervorrichtung 22 steuert den Zuführaktuator 34, den Verstellaktuator 50 des Spanners 38 und/oder den Verstellaktuator 50 des Kontaktierers 36 an, um den Zylinder 54 des Spanners 38, die Kontaktwalze 42 des Kontaktierers 36 oder, durch Bewegung des gesamten Zuführschlittens 30, gleichzeitig den Zylinder 54 des Spanners 38 und die Kontaktwalze 42 des Kontaktierers 36 linear zur Wickeleinrichtung 16 hin oder von der Wickeleinrichtung 16 weg zu bewegen und somit auch zur Wickelhülse 24 bzw. zum darauf befindlichen Folienballen 28 hin bzw. weg zu bewegen.

[0121] Die Ansteuerung der Aktuatoren 34, 50 erfolgt dabei derart, dass mittels des Zylinders 54 des Spanners 38 die Folienbahn 12 mit einem bestimmten, insbesondere einem vorbestimmten Folienzug beaufschlagt wird. Der Spanner 38 bringt daher den bestimmten Folienzug auf die Folienbahn 12 auf und übernimmt die Funktion, die im Stand der Technik eine Tänzerwalze erfüllt.

[0122] Zudem wird die Position der Kontaktwalze 42 des Kontaktierers 36 durch die Steuervorrichtung 22 derart eingestellt, dass die Kontaktwalze 42 mit einem vorbestimmten Anpressdruck an der Wickelhülse 24 bzw. am darauf befindlichen Folienballen 28 anliegt.

[0123] Durch die Verwendung der Zylinder 54, die beispielsweise leichter sind als vergleichbare Walzen, wird das Gewicht des Spanners 38 und auch des Zuführschlittens 30 mitsamt Aufbauten reduziert, wodurch eine dynamischere Regelung des Folienzugs der Folienbahn 12 ermöglicht wird. Außerdem drehen sich die Zylinder 54 nicht, da die Folienbahn 12 auf dem Luftkissen gleitet. Die Folienbahn 12 muss daher nicht erst durch die zwischen der Folienbahn 12 und einer Walze entstehende Reibung die Massenträgheit der Walze überwinden, um diese in die Rotation zu versetzen. Der Folienzug lässt sich somit dynamischer einstellen und die Qualität der hergestellten Folie wird damit weiter verbessert.

[0124] In Figur 7 ist eine zweite Ausführungsform der Folienaufwickelvorrichtung 10 dargestellt, die im Wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht. Im Folgenden werden daher lediglich die Unterschiede beschrieben. Gleiche und funktionsgleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0125] Die Folienaufwickelvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform weist lediglich einen Umlenker 40 auf, nämlich den ersten Umlenker 40, der in Bezug zur Laufrichtung der Folienbahn 12 vor dem Spanner 38 angeordnet ist.

[0126] Die Folienbahn 12 läuft somit vom Spanner 38, genauer gesagt dem Zylinder 54 des Spanners 38, zum Kontaktierer 36, genauer gesagt der Kontaktwalze 42. Durch Verzicht auf den zweiten Umlenker 40 wird die Komplexität der Zuführeinrichtung 18 verringert und das Gewicht weiter reduziert, wodurch eine noch dynamischere Einstellung des Anpressdrucks möglich ist.

Ansprüche

1. Folienaufwickelvorrichtung zum Aufwickeln einer Folienbahn (12) zu einem Folienballen (28), insbesondere einer Folienbahn (12) aus Dünnstfilm, mit einer Wickeleinrichtung (16) und einer Zuführeinrichtung (18),

wobei die Wickeleinrichtung (16) wenigstens eine Wickelhülse (24) aufweist und dazu eingerichtet ist, einen Folienballen (28) auf der Wickelhülse (24) aufzuwickeln,

wobei die Zuführeinrichtung (18) einen Zuführschlitten (30), einen Kontaktierer (36) und wenigstens einen Spanner (38) aufweist,

wobei der Kontaktierer (36) am Zuführschlitten (30) befestigt ist und derart benachbart zur Wickelhülse (24) angeordnet ist, dass der Kontaktierer (36) die Folienbahn (12) zur Wickelhülse (24) oder zum Folienballen (28) auf der Wickelhülse (24) führen kann,

wobei der Spanner (38) am Zuführschlitten (30) befestigt ist und der Spanner (38) in Laufrichtung der Folienbahn (12) derart vor dem Kontaktierer (36) angeordnet ist, dass der Spanner (38) einen Folienzug der Folienbahn (12) einstellen kann,

wobei der Spanner (38) einen Zylinder (54) mit einer Mantelfläche (56) aufweist, wobei der Zylinder (54) im Querschnitt einen Bogen (58) aufweist und die Mantelfläche (56) zumindest im Bereich des Bogens (58) eine mikroporöse Oberfläche (62) aufweist.

2. Folienaufwickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogen (58) einem Winkel von wenigstens 90°, insbesondere wenigstens 180°, besonders wenigstens 200° entspricht.

3. Folienaufwickelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Oberfläche (62) eine Vielzahl an Öffnungen aufweist, die einen Durchmesser kleiner als 900 µm, insbesondere kleiner als 500 µm haben.

4. Folienaufwickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (18) zumindest einen Umlenker (40) aufweist, der am Zuführschlitten (30) befestigt ist und der in Laufrichtung der Folienbahn (12) vor dem Spanner (38) oder in Laufrichtung der Folienbahn (12) zwischen dem Spanner (38) und dem Kontaktierer (36) angeordnet ist,
wobei der wenigstens eine Umlenker (40) einen Zylinder (54) mit einer Mantelfläche (56) aufweist, wobei der Zylinder (54) im Querschnitt einen Bogen (58) aufweist und die Mantelfläche (56) zumindest im Bereich des Bogens (58) eine mikroporöse Oberfläche (62) aufweist.

5. Folienaufwickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (54) des Spanners (38) und/oder des Umlenkers (40) einen Druckluftanschluss (52) aufweist, mittels diesem Druckluft ins Innere des Zylinders (54) einleitbar ist.

6. Folienaufwickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Folienbahn (12) kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 5 µm ist.

7. Folienaufwickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierer (36) eine Kontaktwalze (42) aufweist, insbesondere wobei der Kontaktierer (36) wenigstens einen Verstellmechanismus (44) mit einer Verstellschiene (46) und einem Verstellschlitten (48) hat, wobei die Kontaktwalze (42) mittels des wenigstens einen Verstellmechanismus (44) beweglich am Zuführschlitten (30) befestigt ist, insbesondere linear beweglich.

8. Folienaufwickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spanner (38) wenigstens einen Verstellmechanismus (44) mit einer Verstellschiene (46) und einem Verstellschlitten (48) hat, wobei der Zylinder (54) mittels des wenigstens einen Verstellmechanismus (44) beweglich am Zuführschlitten (30) befestigt ist, insbesondere linear beweglich.

9. Folienaufwickelvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellschiene (46) und/oder der Verstellschlitten (48) Luftaustrittsöffnungen derart aufweist, dass ein Luftlager für den Verstellschlitten (48) bereitgestellt werden kann.

10. Folienaufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verstellmechanismus (44) zumindest einen Verstellaktuator (50) aufweist, der mit dem Verstellschlitten (48) verbunden ist, und der dazu eingerichtet ist, den Verstellschlitten (48) linear zu bewegen.

11. Folienaufwickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (18) zumindest eine Zuführschiene (32) für den Zuführschlitten (30) aufweist, insbesondere wobei die Zuführschiene (32) und/oder der Zuführschlitten (30) Luftaustrittsöffnungen derart aufweist, dass ein Luftlager für den Zuführschlitten (30) bereitgestellt werden kann.

12. Folienaufwickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (18) zumindest einen Zuführaktuator (34) aufweist, der mit dem Zuführschlitten (30) verbunden ist, und der dazu eingerichtet ist, den Zuführschlitten (30) linear zu bewegen.

13. Folienaufwickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienaufwickelvorrichtung (10) eine Steuervorrichtung (22) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Zuführeinrichtung (18) derart anzusteuern, dass der Kontaktierer (36), insbesondere die Kontaktwalze (42), mit einem vorbestimmten Anpressdruck an der Wickelhülse (24) oder am Folienballen (28) auf der Wickelhülse (24) anliegt, insbesondere durch Steuerung des Zuführaktuators (34) und/oder des Verstellaktuators (50) des Kontaktierers (36), und/oder derart anzusteuern, dass der Spanner (38), insbesondere der Zylinder (54) des Spanners (38), einen bestimmten Folienzug auf die Folienbahn (12) aufbringt, insbesondere durch Steuerung des Verstellaktuators (50) des Spanners (38).

14. Folienherstellungsanlage mit wenigstens einer Folienreckanlage (110) und einer Folienaufwickelvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

15. Verfahren zum Aufwickeln einer Folienbahn (12), insbesondere einer Folienbahn aus Batterieseparatorfolie, mittels einer Folienaufwickelvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 und/oder einer Folienherstellungsanlage (100) gemäß Anspruch 14, insbesondere wobei der Kontaktierer (36), insbesondere die Kontaktwalze (42), mit einem vorbestimmten Anpressdruck an der Wickelhülse (24) oder am Folienballen (28) auf der Wickelhülse (24) anliegt, und/oder ein bestimmter Folienzug durch den Spanner (38), insbesondere den Zylinder (54), auf die Folienbahn (12) aufgebracht wird.

Zeichnung