CH652340A5

CH652340A5 - Verfahren zur regelung der foliendicke an einer blasfolien-extruderanlage.

Info

Publication number: CH652340A5
Application number: CH563/81A
Authority: CH
Inventors: Hartmut Upmeier; Gerd Dr Klinge; Gerhard Winkler
Original assignee: Windmoeller & Hoelscher
Priority date: 1980-01-28
Filing date: 1981-01-28
Publication date: 1985-11-15
Also published as: BR8100137A; US4464318A; FI803765L; CA1163066A; FI74236C; IT8025991A0; SU1132802A3; FR2474390A2; DE3002903C2; DE3002903A1; FI74236B; IT1134280B; FR2474390B1; GB2070288A; GB2070288B; US4339404A; JPS56123826A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Foliendicke an einer Blasfolienextruderanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 21 40 194 ist bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Ringspaltdüse eines Extruders bekannt, die in getrennt regulierbare Temperiersektoren aufgeteilt ist. mit denen sich bei der Extrusion von Kunststoffen nach dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahren die Dickentoleranzvertei-lung über den Umfang des Extrudats beeinflussen lässt. Die Foliensektoren, über die die Dickentoleranzen gemessen worden sind, verlagern sich jedoch infolge von Dünn- und Dickstellen in Umfangsrichtung, so dass sie zu ihrer Beeinflussung nicht ohne weiteres lagerichtig den mit Stellgliedern versehenen Temperiersektoren des Düsenrings zugeordnet werden können.

Nach einem aus der DE-OS 29 47 293 bekannten älteren Vorschlag wird das Problem der lagerichtigen Zuordnung dadurch gelöst, dass der Foliensektor mit einem Dickenmaximum bzw. einem Dickenminimum zur Bestimmung des diesem zugeordneten Korrektursektors am Düsenring als lagerichtig extrudiert angenommen wird. Zuvor wurden Foliensektoren gleicher Querschnittsfläche gebildet, die der Reihe nach den folgenden Korrektursektoren zugeordnet werden. Zur Erzielung vergleichsmässiger Dickentoleranzen werden die Stellglieder entsprechend den gemessenen Abweichungen so lange beaufschlagt, bis die Umfangslängen der querschnitssflächengleichen Foliensektoren gleich lang sind. Nach dem in der DE-OS 29 47 293 beschriebenen Verfahren lassen sich Abweichungen von der Dickentoleranz der Folien schnell ausregeln, weil eine direkte Zuordnung aller Dick- und Dünnstellen der extrudierten Folie zu den entsprechenden Temperiersektoren des Düsenrings erfolgt, so dass auf diese mit unmittelbarer Wirkung zur Einstellung der Foliensektoren mit Dick- oder Dünnstellen auf die mittlere Foliendicke eingewirkt werden kann. Dieses Regelverfahren lässt sich zwar durch den Einsatz von Mikroprozessoren durchführen, es ist dennoch wegen des beträchtlichen Rechenaufwandes und der im wesentlichen gleichzeitigen Beaufschlagung sämtlicher Temperiersektoren verhältnismässig aufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein vereinfachtes Verfahren zur Regelung der Foliendicke an einer Blasfolienextruderanlage zu schaffen, bei dem die Foliensektoren über die Dickentoleranzen gemessen worden sind,

auch unter Berücksichtigung der Verlagerung der Foliensektoren in Umfangsrichtung infolge von Dünn- und Dickstellen den mit Stellgliedern versehenen Korrektursektoren des Düsenrings, aus denen diese extrudiert worden sind, lagerichtig zugeordnet sind.

Erfmdungsgemäss wird diese Aufgabe durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfmdungsgemässen Verfahren tritt dadurch eine wesentliche Vereinfachung ein, dass alle Foliensektoren, deren mittleren Dickenverteilungen geringer oder grösser sind als die des Foliensektors mit dem Dickenmaximum bzw. Dickenminimum als relative Dünn- bzw. Dickstellen aufgefasst werden.

Zweckmässigerweise wird bei der Regelung von dem Foliensektor mit dem Dickenminimum ausgegangen, weil von diesem am ehesten angenommen werden kann, dass es lagerichtig, also ohne seitliche Verdrängung durch die unterschiedlichen Dickenverteilungen über den Folienumfang, aus dem zugeordneten Temperiersektor am Düsenring extrudiert worden ist. Auch wenn die anschliessenden Foliensektoren den anschliessenden Temperiersektoren nicht voll lagerichtig zugeordnet worden sind, so ziehen sich die verdrängten Foliensektoren in dem Masse zunehmend in ihre den entsprechenden Kühlsektoren zugeordneten richtigen Lagen hin, in dem durch die Regelung die Dünnstellen beseitigt

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werden. Mit der Beseitigung der Dünnstellen werden aber auch die Dickstellen nach und nach abgebaut, so dass sich als Ergebnis der Regelung ein der mittleren Dicke weitgehend entsprechendes Dickenprofil einstellt.

Das gleiche Ergebnis wird in etwa auch erzielt, wenn von der Behandlung des Dickenmaximums durch zusätzliche Erwärmung ausgegangen wird.

Bei der vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsge-mässen Verfahrens nach Patentanspruch 2 ist sichergestellt, dass die Extremwerte der Toleranzabweichungen zu Beginn der Regelung besonders stark zurückgeführt werden, so dass sich schnell ein der mittleren Dicke entsprechendes Dickenprofil einstellt. Mit dem Abbau der Extremwerte gehen auch die überproportional grossen Stellbefehle zurück, bis sich nach Einstellung eines der mittleren Dicke entsprechenden Dickenprofils etwa gleichmässige Temperaturverhältnisse einstellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:

Fig. eine Seitenansicht einer Blasfolienanlage mit Einrichtungen zum Erfassen der Dickentoleranzen in schemati-scher Darstellung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Verknüpfung zwischen der Dickenmessvorrichtung und den Stellgliedern der Kühlsektoren am Düsenring und

Fig. 3 eine quantitative Darstellung der Zuordnung der einzelnen Foliensektoren zu den Kühlsektoren am Düsenring.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anlage fördert die Strangpresse 1 die zu verarbeitende thermoplastische Schmelze über den Anschluss 2 in den Folienblaskopf 3 mit dem Kühlring 4, der die Schmelze zu dem Folienschlauch 5 ausformt. In der Höhe der Folienerstarrungslinie 6 ist eine schematisch angedeutete Folienkalibriervorrichtung 7 angeordnet, die den Durchmesser des Folienschlauches 5 und damit die Breite der flachgelegten Folienbahn bestimmt. Mittels der Flachlegeplatten 8 wird der Folienschlauch 5 flachgelegt, durch die Abzugswalzen 9 und die nachfolgenden re-versierenden Walzen abgezogen und als flachgelegte Folienbahn 10 über die Leitwalzen 11 dem stationären Wickler 12 zugeführt und aufgewickelt.

Vorzugsweise oberhalb der Kalibriervorrichtung 7 ist der Messkopf 14 an einer Ringtraverse 15 angeordnet, wobei der Bewegungspfeil 16 die Messbewegung um ± 360° darstellt. Um Rückwirkungen der Folienverdrallung infolge des rever-sierenden Abzugs auf das Messergebnis zu vermeiden, wird die reversierende Bewegung kurz vor oder während der Messung angehalten. Diese Unterbrechnung der reversierenden Drehung kann in Kauf genommen werden, da die Reversier-geschwindigkeit 16 des Messkarussells 14, 15 um ein Vielfaches grösser ist als die Reversiergeschwindigkeit 13 der reversierenden Abzugsvorrichtung 8, 9. Zur Messung des Dik-kentoleranzprofils wird die Reversierbewegung des Abzugs 8, 9 kurzfristig angehalten und nach einer kurzen Wartezeit, die je nach Abzugsgeschwindigkeit der Folie grösser oder kleiner sein kann, und die zum Abbau des Verdrallwinkels der Folienblase dient, wird das Messkarussell 14,15 in Umlauf versetzt. Anschliessend wird die reversierende Abzugsvorrichtung 8,9 wieder in Betrieb genommen. Durch die Unterbrechung des reversierenden Abzugs 8, 9 wird die Wik-kelqualität nennenswert nicht verschlechtert, zumal bei Annäherung der Foliendickentoleranzen gegen Null auf jeglichen reversierenden Abzug 8, 9 zur Verteilung von Foliendick- und -dünnstellen verzichtet werden könnte.

Ein die einfache Foliendicke ermittelnder Messkopf 14 kann beispielsweise auch in einer der Flachlegeplatten 8 an der angedeuteten Stelle 14' oder hinter den reversierenden Abzugswalzen 9 an einem Randbereich der flachgelegten

Folienbahn 10 als Messsystem 14" angeordnet werden, wobei im letzten Fall die doppelte Foliendicke gemessen wird, die mit hinreichender Genauigkeit als Dickenmesswert für die einfach liegende Folienbahn 10 benutzt werden kann. Das Messsignal des drehend angeordneten Messkopfes 14 wird über die Messleitung 17 mit der die Reversierbewegung ermöglichenden Kabelschleife 17' zu dem Dickenprofilanzei-geschrank 18 geleitet und auf dem Dickentoleranzdiagramm 19 dargestellt.

Das Dickenmesssignal kann als elektrischer Wert über die Anschlussleitung 20 einem Mikroprozessor 21 zugeführt werden, der die Messsignale entsprechend umformt und die Stellbefehle über die Anschlussleitungen 22', 22" ... 22n den Stellgliedern 23'... 23n für die Temperiersektoren xK zuleitet.

Nach einem Umlauf des Messkarussells 14, 15 werden entsprechend der Anzahl der Temperiersektoren xK Foliensektoren xF abgeteilt und die Teil-Mittelwerte s'x gebildet. Die Werte s'x werden im Messwertspeicher 21' des Mikroprozessors 21 gespeichert. Durch die Zentraleinheit (CPU) des Mikroprozessors 21 werden diese Teil-Mittelwerte s'x auf die Linie bezogen, deren Abstand von der 0%- oder sm-Li-nie, also der Linie, die dem mittleren Foliendurchmesser entspricht, durch den Wert s'x max gebildet wird. In Fig. 3 trifft dies für den Korrektursektor 5 zu, der durch Einkreisung hervorgehoben ist. Durch den Mikroprozessor 21 wird sodann die Differenz

Asx = sxmax—s x gebildet und im Arbeitsspeicher des Mikroprozessors 21 gespeichert. Diese Werte stellen im Arbeitsspeicher des Mikroprozessors 21 ebenfalls den Verlauf der Toleranzkurve 19 des Dickenprofils in Stufenform gemäss den Teil-Mittelwer-ten s'x in Umkehrung dar. Es ergibt sich also ein auf eine 0-Linie bezogenes Profil, das den Ausgangspunkt für die Ermittlung der Korrekturbefehle für die Stellglieder 23'... 23n bildet.

Durch den Mikroprozessor 21 werden die Differenzen Asx an den Stellen s'x< sm überproportional vergrössert und an den Dickstellen mit s'x> sm unterproportional umgebildet. Diese Werte werden im Arbeitsspeicher des Mikroprozessors 21 als ungerechnete Teil-Mittelwerte s'"x gespeichert und als Stellbefehle nach dem ersten Messzyklus direkt an die den entsprechenden Foliensektoren zugeordneten Korrektur* oder Kühlsektoren xK weitergegeben. Jeder Messzyklus wird durch den Umlauf des Messkarussells 14,15 bestimmt.

Der dem Foliensektor mit der absoluten Foliendickstelle zugeordnete Kühlsektor 5 erhält somit keinen Kühlbefehl, während der dem Foliensektor mit der absoluten Toleranzdünnstelle zugeordnete Kühlsektor 10 den grössten Kühlbefehl erhält.

Durch die Umlaufzeit des Messkarussells 14, 15 ergibt sich eine gewisse Zeitkonstante, so dass es zweckmässig ist, nach mehreren Mess- und Regelzyklen, also nach mehreren Messkarussellumläufen, das Regelverfahren dem bereits verbesserten Dickentoleranzprofil anzupassen. Hierzu werden die Dickentoleranzabweichungen nicht mehr auf die Extremwerte, sondern auf die Mittelwertlinie (0% bzw. sm) bezogen und die jetzt noch festgestellten Toleranzabweichungen als kleine Korrekturschritte dem Arbeitsspeicher zuaddiert bzw. von diesem subtrahiert. Ohne komplizierten Regelalgorithmus ergibt sich dadurch ein quasi stetiges Regelverhalten, das seine messtechnische Zeitkonstante durch die Umlaufzeit des Messkarussells 14,15 erhält.

Durch die Definition der Bezugslinie durch den Messsektor mit dem Toleranz-Maximum wird somit unter Einsatz

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des Prinzips der Sektorenkühlung der gesamte Toleranzbereich unmittelbar erfasst und in wenigen Schritten gegen 0 gebracht. — Es gilt hierbei auch die Umkehrung des zuvor beschriebenen Verfahrens mit Einsatz nur der Sektorenheizung und Definition der Bezugslinie auf den Sektor mit dem Toleranz-Minimum. Ebenso gilt die Kombination beider Verfahren dadurch, dass als Bezugslinie auch beim ersten Messkarussell-Umlauf die Messwerte s'x auf den Mittelwert sm bezogen werden, wobei auch hier die Teil-Mittelwerte bei den Toleranz-Dünnstellen überproportional umgerechnet, bei den Dickstellen unterproportional umgerechnet und in den Arbeitsspeicher als Teil-Mittelwerte s"'x übernommen werden. — Insbesondere bei dem letzteren Verfahren werden entweder das Prinzip der Heiz-Kühl-Sektoren oder getriebe-

motorbetätigte Stellvorrichtungen zur Anwendung gebracht.

Das Regelverfahren berücksichtigt nicht die seitliche Verschiebung der Zwischen-Messsektoren gegenüber den Dünn- bzw. Dickstellen; durch die Toleranzprofil-Umkehr in den Arbeitsspeicher wird jedoch mit recht guter Genauigkeit schon im ersten Verfahrensschritt die endgültige Stellung der Temperier- bzw. Korrektursektoren xK erreicht, zumal die nachfolgenden Messkarussell-Umläufe mit den daraus resultierenden kleinen Korrekturschritten die dabei aufgetretene Messwert-Abweichung schnell schrittweise gegen 0 bringen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei Dickentoleranzen nahe0% die Foliensektoren xF zunehmend lagerichtig zu den Temperiersektoren xK liegen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

652 340 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Regelung der Foliendicke an einer Blas-folienextruderanlage mit einem in mit Stellgliedern versehenen Temperiersektoren aufgeteilten Düsenring, wobei der Mengendurchsatz durch die Temperatur des jeweiligen Temperiersektors geändert werden kann, bei dem die Foliendik-ken, über den Folienumfang gemessen, entsprechend der Anzahl der Temperiersektoren diesen Foliensektoren mit gleicher Umfangslänge zugeordnet werden, dadurch gekennzeichnet,

- dass der Foliensektor (xF) mit Dickenmaximum oder Dickenminimum zur Bestimmung des diesem zugeordneten Temperiersektors (xK) am Düsenring als lagerichtig extru-diert angenommen wird, und die folgenden umfangslängen-gleichen Foliensektoren (xF) der Reihe nach den diesem folgenden Temperiersektor (xK) zugeordnet werden,

- dass die Grösse der aus den Messungen ermittelten Teil-Mittelwerte (s'x) der Foliendicke über die einzelnen Foliensektoren (xF) abgeleiteten Korrekturbefehle für die Stellglieder (23'... 23") der Temperiersektoren (xK) auf den Foliensektor (xF) mit dem Dickenmaximum oder -minimum in der Weise bezogen wird,

- dass der diesem zugeordnete Temperiersektor (xK) keinen Korrekturbefehl erhält, und die Korrekturbefehle der anderen Temperiersektoren (xK) durch die jeweilige Abweichung (Asx) der mittleren Dickenverteilung der diesem zugeordneten Foliensektoren (xF) von dem Bezugsextremwert der mittleren Dickenverteilung

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gebildet werden,

- dass aufgrund der Korrekturbefehle entsprechend der Abweichung (Asx) eine Abkühlung der Temperiersektoren (xK), wenn der Bezugsextremwert ein Dickenmaximum ist, oder eine Erwärmung der Kühlsektoren (xK) erfolgt, wenn der Bezugsextremwert ein Dickenminimum ist, und

- dass nach einigen Mess- und Regelzyklen die aus nachfolgenden Messungen ermittelten Differenzen der mittleren Dickenverteilung der einzelnen Foliensektoren (xF) zur mittleren Foliendicke von den zuvor ermittelten Abweichungen (Asx) abgezogen oder zu diesen hinzuaddiert werden, und dass die so gebildeten Werte ein neues Mass für den Korrekturbefehl bilden.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Korrekturbefehle relativ zu den Abweichungen etwa für alle Temperiersektoren (xK), denen Foliensektoren (xF) zugeordnet sind, deren mittlere Dickenverteilungen unter der mittleren Foliendicke liegen, bis zu dem Temperiersektor (xK), der dem Foliensektor (xF) mit der der mittleren Foliendicke (sm) entsprechenden Dickenverteilung entspricht, überproportional und etwa beginnend mit diesem Temperiersektor für die Temperiersektoren (xK), die Foliensektoren (xF) mit über der mittleren Foliendicke liegenden Dickenverteilungen zugeordnet sind, unterproportional ansteigt.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig die den Foliensektoren (xF) mit Dünnstellen zugeordneten Temperiersektoren (xK) gekühlt und die den Foliensektoren (xF) mit Dickstellen zugeordneten Temperiersektoren (xK) erwärmt werden.