CN112996647A - 用于控制平膜机出口喷嘴的喷嘴缝隙的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制用于平膜机(100)的薄膜幅材(FB)的出口喷嘴(110)的喷嘴缝隙(112)的方法，具有以下步骤：检测喷嘴缝隙(112)的实际轮廓(IP)，采集薄膜幅材(FB)的厚度轮廓(DP)，将薄膜幅材(FB)的所采集的厚度轮廓(DP)与规定轮廓(VP)相比较，确定作为比较结果的轮廓偏差(PA)，执行控制干预以基于所述轮廓偏差(PA)和实际轮廓(IP)改变该喷嘴缝隙(112)。

Description

用于控制平膜机出口喷嘴的喷嘴缝隙的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制平膜机薄膜幅材用出口喷嘴的喷嘴缝隙的方法以及一种用于执行这种方法的控制装置。
背景技术
已知的是采用平膜机来生产薄膜产品。这种薄膜产品具有大量不同的材料组成和层间比。各层分别可以具有彼此不同的材料组成，从而总体上根据材料组合和层间组成的不同，所述薄膜幅材作为薄膜产品能满足不同的功能性能和质量标准。为了生产而设置有多个挤出装置，以按照期望的材料组成和期望的层分布以大的宽度从出口喷嘴的喷嘴缝隙中输出熔体。接着，所述熔融材料被施加至冷却辊并且由其旋转拉延，其中，该薄膜幅材变冷。接着，可以通过辊系统继续输送制造好的薄膜幅材并卷绕到卷绕轴上。也还可以涂覆或层合熔体。因此例如可以为此将一个或多个平面幅材施加至该熔体。
在已知解决方案中通常重要的是要控制或调整薄膜幅材的厚度轮廓。关于薄膜产品的质量而言，此时重要的是在厚度轮廓内不会随着时间和地点的变化而出现过大的波动。否则在局部有厚点的情况下，这将会导致所述厚点在相互重叠卷绕到卷绕轴上时累积，从而将会出现所谓的活塞环。薄点、即厚度轮廓内的材料过少的区域可能导致薄膜幅材内的疵点乃至孔洞或功能减弱区域。
在迄今的解决方案中，为此采用厚度调整。监测在薄膜幅材净宽区域内的厚度轮廓，以便在该部段中能识别并补偿与厚度轮廓目标值的偏差。已知的调整系统在此具有调整回路，其可以作用于出口喷嘴的调节机构。该调节机构例如是所谓的热敏销，热敏销根据调整方法的期望控制干预而能承受呈温度、加热功率、加热时间、加热间隔期和/或加热电压形式的作用，从而通过热膨胀或通过热收缩来实现对出口喷嘴的喷嘴缝隙的形状设计的直接干预。
但已知解决方案的缺点是，它在此情况下只是基于所识别的厚度轮廓再调整各个调节机构。在再调整时根本不考虑各个调节机构的实际初始状况或者喷嘴缝隙实际轮廓的实际初始状态。这一方面有以下缺点，即，在起点未知情况下所述调整不太可能造成期望效果，因此通常需要更多的调整步骤以获得调整效果。另一方面，这可能导致在厚度轮廓的一位置处以局部方式进行控制干预时会因沿着横向的交叉作用而产生不希望的且不可预测的对厚度轮廓的另一位置的影响。
发明内容
本发明的任务是至少部分消除前述缺点。本发明的任务尤其是以简单且廉价的方式改善喷嘴缝隙的调控可能性。
现有任务将通过一种具有权利要求1的特征的方法和一种具有权利要求11的特征的控制装置来完成。本发明的其它特征和细节来自从属权利要求、说明书和附图。在此，关于本发明的方法所描述的特征和细节也与本发明的控制装置相关地是适用的，反之亦然，因此关于对各个发明方面的公开内容总是相互参照或可相互参照。
根据本发明的方法用于控制用于平膜机薄膜幅材的出口喷嘴的喷嘴缝隙。这种方法具有以下步骤：
-检测喷嘴缝隙的实际轮廓，
-测定薄膜幅材的厚度轮廓，
-将所测定的薄膜幅材厚度轮廓与预设轮廓相比较，
-确定作为比较结果的轮廓偏差，
-执行控制干预以便基于轮廓偏差和实际轮廓来改变喷嘴缝隙。
因此，本发明的方法基于原则上已知的用于监测薄膜幅材厚度轮廓的解决方案。为此，在本发明方法中也测定薄膜幅材的厚度轮廓。所述测定可以在沿薄膜幅材横向的整个宽度上、但至少在薄膜幅材横向的局部范围内进行。基于厚度轮廓，现在可以与相应的规定轮廓进行比较。在此，该规定轮廓可以具有阈值，因此也能借助上阈值和下阈值将规定轮廓设计成目标值域。当例如超出目标值上限或下限时，相应的轮廓偏差可以被定义为比较结果。因此，如果厚度轮廓在一位置处超出相应的规定轮廓，则不仅可以定性地、也可以定量地确定超出规定轮廓范围的轮廓偏差。根据本发明，作为最终步骤采取控制干预，从而喷嘴缝隙将被改变，使得又能补偿不希望有的大的轮廓偏差。因此，控制干预的目的是调节该厚度轮廓或保持厚度轮廓与预设轮廓之间的规定关系或者在预先规定的目标值域内。
但是，不同于已知解决方案，用于调节厚度轮廓的控制干预基于两个彼此不同的单独输入值。在此，它一方面是轮廓偏差，其定性地和/或定量地能够提供该控制干预的方向和特性。但另一方面，该实际轮廓也被纳入控制干预中。在此，在本发明意义上，喷嘴缝隙的实际轮廓以直接方式或间接方式呈现喷嘴缝隙形状初始状况，用于后续的控制干预。在此，实际轮廓也在出口喷嘴的横向上延伸，尤其在整个宽度范围内。因此，根据各个调节机构的设定的不同，由不同的厚度轮廓构成实际轮廓。在此，就与薄膜幅材厚度轮廓的关系而言，重要的是在上喷嘴唇的各个局部部位处的实际隆起和弯曲。视相应的调节机构以多大强度从上方以机械方式作用于喷嘴缝隙上方的喷嘴唇而定，以相应方式通过在喷嘴缝隙内的熔体反压而出现针对喷嘴唇的弹性变形。这在沿平膜机横向的整个宽度上不仅发生在单独的调节机构中，也发生在全部相邻的调节机构中。因此得到如下实际轮廓，其以复合方式依据自下方的熔融材料反压状况和自上方的多个调节机构机械作用方式而在横向关联中作为力平衡来出现。这在已知解决方案中尤其不被考虑，但在本发明方法中现在可以对控制干预造成额外影响。
如前所看到地，实际轮廓是复杂的几何形状设计，它尤其是喷嘴缝隙的喷嘴唇的无规则构形。这种构形可以是局部的，例如以在所述销之间的局部弯曲曲线来呈现，和/或这种构形可以是全局的，例如以在熔体内压下整个喷嘴体弯曲的形式。它不仅源于单独的作用关系，也涉及在调节机构的多重机械相邻作用和熔体相应作用于喷嘴唇底侧的反向力二者之间的复杂关联性。
由于现在按照本发明的方式不仅该轮廓偏差定性地和/或定量地被考虑用于控制干预，而且呈喷嘴缝隙实际轮廓形式的真实初始状况也被提供用于控制干预，故以明显更好的方式来产生具有更好结果的控制干预。即，因为在本发明方法中已知所需控制干预的起点，故不仅可以定性地、也可以定量地获得更好的作用。例如现在可以识别出调节机构在哪里和以何种关系达成在喷嘴缝隙的实际轮廓中的相应的当前变形。例如在已识别出向下的轮廓偏差、即薄膜幅材的非期望薄点的一位置处，如果在喷嘴缝隙的实际轮廓中也是具有相应少的熔体流出量的闭合位置，则进一步向下调整该调节机构可能导致该薄点的不希望有的变薄。在这种情况下，控制干预因此将从调节机构的相对显著的闭合位置起可能沿着轮廓偏差定性和定量地向上移动，以便能够在不希望有的薄点区域内使更多材料从侧面加入。但当该薄点处的厚度轮廓内有相同的几何形状状况时，如果在喷嘴缝隙的实际轮廓中处于调节机构和所属喷嘴缝隙打开相对大的位置，则在所述位置的喷嘴缝隙的进一步打开仅提供微弱效果或甚至未提供效果。但在这种情况下，未考虑实际轮廓的传统方法将正好优选此调节过程，结果就是厚度轮廓没有移动或甚至可能导致不希望有的厚度轮廓移动连同薄点进一步减小。现在，仅通过本发明的方法就可以通过该实际轮廓立即提供有所改动的控制干预，其例如进一步闭合相邻的调节机构，以便在局部轮廓偏差处将相应的熔融材料移入或压入已打开的调节机构。
如从前面的例子中清楚知道地，现在可以在相同的轮廓偏差下、即在厚度轮廓的相同的调节必要性情况下产生不同的控制干预，其中，所述差异基于喷嘴缝隙的、即真正实际轮廓的初始状况。从该例子中也可以清楚看到，现在按照本发明的方式该控制干预可以明显更有目的性且以结果为导向地进行。在已知解决方案中因为未知的初始状况而使控制干预可能获得低于预期的效果或甚至相反效果，而控制干预按照本发明的方式现在可以更快速、简单且尤其更有针对性地导致期望的调节结果。结果，这导致不仅可以更稳定地生产薄膜幅材，也可以更可靠地或在更窄的规定轮廓极限内保持薄膜质量。
可能有利的是，在本发明方法中，控制干预的作用连同实际轮廓作为结果轮廓被存储，用作后续控制干预的实际轮廓。因此可行的是，实际轮廓近似在连续更新中以控制干预形式产生结果轮廓，并且该结果轮廓又作为实际轮廓被提供给本发明方法的下一次执行过程。因此以级联方式执行该方法，在这里，结果轮廓总是代替先前的实际轮廓。这是特别简单廉价的解决方案，因为该方法在初次校准后能以初始实际轮廓连续进行。因此例如可以在机器设置时机械测量第一校准轮廓，以便随后作为初始实际轮廓提供给所述连续更新过程。当在平膜机长期运行之后实际轮廓与结果轮廓之间的偏差增大时，进一步的校准可能是需要的或有意义的。也可行的是在其间执行随后还要解释的标准化步骤，以便减小或甚至最小化由连续更新造成的不希望有的偏差。
进一步的优点是在本发明方法中该实际轮廓至少部分通过喷嘴缝隙模拟来测知。这种模拟例如可测知平膜机输入参数和/或薄膜幅材产品参数。在此，它可以例如是数学模拟，其作为模拟模型被存储在相应的监控装置中。通过预先规定喷嘴缝隙的和相应作用的调节销构件的材料的力学基本值以及基于熔体材料组成的反力，现在可以模拟真实的喷嘴缝隙或相应的实际轮廓。这种模拟显然也可以用相应的力传感器来验证或补充。因此可以采用平膜机工作输入值、但也可以采用专为模拟而布置的识别传感器来提供用于实际轮廓的这种模拟检测的基础。
当在本发明方法中针对控制干预还将在出口喷嘴之后的薄膜幅材的伸展比纳入考虑时，带来进一步的优点。通常，与通过喷嘴缝隙相应挤出材料相比，更快速地由冷却辊拉延薄膜幅材。由此，薄膜幅材在生产方向上伸长或就长度而言被伸展。伸展或伸长通过伸展比来限定并且是明确期望的，以通过长形聚合分子的取向来产生不同的薄膜性能、尤其是薄膜幅材的不同的力学性能。伸展比因此可被用作控制干预中的基础或至少可能被纳入考虑。在这里能看到，可以通过根据本发明所执行的控制干预来直接影响薄膜幅材质量。相比于由平膜机操作者进行的已知的人工干预，这在这里以自动或半自动方式进行并带来相应改善的控制效果。
进一步的优点是，在本发明方法中就伸展速度和/或伸展加速度而言来考虑伸展比。在此存在更精确的可能方式，即根据伸展速度和伸展加速度的时间偏移来监测薄膜幅材的产品性能和质量。也可以通过这种方式不仅调整或控制、也记录和留存产品性能，以实现无间隙的存档记录。
也有利的是，在本发明方法中该喷嘴缝隙的实际轮廓至少部分作为出口喷嘴的调节机构的调节轮廓来测知。该调节轮廓因此允许间接测知该实际轮廓，因为该调节机构的调节轮廓产生或造成喷嘴缝隙的真实的实际轮廓。因此，在这里也可以考虑数学的或其它的模拟手段，以便将热作用或各个调节机构的调节作用纳入考虑。因此可以在本发明意义上想到对各个调节机构的形状的测量或者销温度的测量。因此，通过这种方式可直接反馈实际轮廓还有先前提及的结果轮廓。显然，喷嘴缝隙的实际轮廓的这种直接影响或测知可能方式也能与喷嘴缝隙的真实实际轮廓的其它测知可能方式组合。
当在本发明方法中该喷嘴缝隙的实际轮廓至少部分作为平均值来测知时，带来进一步优点。这允许减小在喷嘴缝隙表面处的小幅波动或细微变化并显著降低所需计算成本。通过这种方式，平均值或波动的平均值可实现如下控制干预的基础，其现在可借助降低的计算成本和进而还有降低的速度来提供。
也有利的是，在本发明方法中至少部分存储实际轮廓的时间曲线。它一方面允许在本发明方法的进程中总是准备好实际轮廓并且用于后续的控制和调节干预。通过这种方式，也可以提供所谓的反馈用于下一次控制干预，因此可以参照相应进行的控制干预来动用已知的结果轮廓。相应的数据库的建立允许将该方法设计成学习系统。通过这种方式，也可以针对未来平膜机设计进行反馈，从而该出口喷嘴或其熔体流变分布和喷嘴缝隙或在喷嘴缝隙前的流道未来能相应更好、更稳定或以力学方面不同的方式来设计。
当在本发明方法中该控制干预还将该薄膜幅材的至少一个产品参数纳入考虑时，带来进一步的优点。这种产品参数例如可以从数据库中读取。它例如可以是材料组成、各层的层间比或层厚度比。在这里，平膜机生产参数也可以被附加地或替代地采用。
也可能有利的是，在本发明的方法中执行标准化步骤、尤其作为标准化的控制干预。当为了实际轮廓采集精度的提升而又需要校准时，这尤其作为中间步骤进行。例如在从初期产品改变为后续产品时，还可以附加执行这种标准化步骤，因为在此时间段内无法影响待售最终产品。例如，标准化步骤可以考虑采用数字标准化，从而在数字分析中将各个调节机构的调节值标准化，即例如设定为零。但是，标准化步骤也可以意味着真正调整该调节机构至共同的零值。这可能是指提供标准化，使所有调节机构移动至相同的零值。但是，针对各个调节机构采用不同调节量的标准化规定条件也可以预先设定专用于每个单独调节机构的这种标准化位置。
本发明的主题也是一种控制用于平膜机薄膜幅材的出口喷嘴的喷嘴缝隙的控制装置。这种控制装置具有用于检测喷嘴缝隙的实际轮廓的检测模块。还设有用于采集薄膜幅材厚度轮廓的采集模块。另外，该控制装置配备有比较模块，用于比较所采集的薄膜幅材厚度轮廓与规定轮廓。借助于确定模块，可以确定作为比较结果的轮廓偏差。通过干预模块，可以执行控制干预以基于实际轮廓的轮廓偏差来改变喷嘴缝隙。所述检测模块、采集模块、比较模块、确定模块和/或干预模块优选设计用于执行本发明的方法。因此，本发明的控制装置带来与关于本发明方法所明确描述的一样的优点。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节来自以下参照附图详细描述本发明实施例的说明。在此，在权利要求书和说明书中提到的特征可以分别单独地或在任何组合中对本发明而言是重要的，附图示意性示出：
图1示出在平膜机上的本发明控制装置的实施方式，
图2以横截示意图示出图1的实施方式，
图3示出可能的厚度轮廓的视图，
图4示出喷嘴缝隙的可能实际轮廓的视图，
图5示出在厚度轮廓处的轮廓偏差的视图，
图6示出在实际轮廓中的调节轮廓可能方式，
图7示出作为结果轮廓的图6的实施方式，
图8示出具有标准轮廓的图6和图7的实施方式，
图9示出薄膜幅材的伸展比的俯视图。
具体实施方式
图1和图2示意性示出平膜机100。它沿着横向QR配备有多个调节机构120。调节机构120例如可以是热感销。它们允许机械作用于出口喷嘴110的喷嘴唇，以便能够相应改变喷嘴缝隙112处的出口厚度。通过喷嘴缝隙112，呈薄膜幅材FB形式的材料熔体沿生产方向PR被输出。
借助于采集模块30，控制装置10能够在局部或薄膜幅材FB的整个横向QR范围内采集厚度轮廓DP。在此，采集模块30也可运动地安装，以便能够通过沿横向QR的横移而在薄膜幅材FB的尽量大范围内采集厚度轮廓DP。所测知的厚度轮廓DP可以通过采集模块30被实际汇集和进一步处理。
可借助于检测模块20直接或间接地测知喷嘴缝隙的实际轮廓。在此，它可以是单独的、与调节机构120间隔开的但或者安置在其上的传感器机构。借助于检测模块30，厚度轮廓DP可以被测知。因此可能的是测知呈实际轮廓IP形式和呈厚度轮廓DP形式的两个输入值。借助于比较模块40和确定模块50，通过与规定轮廓VP相比较现在能够得出轮廓偏差PA。基于轮廓偏差PA且借助实际轮廓IP，干预模块60现在可给调节机构120提供相应的控制干预。图2在此示出可能的横截面，其清楚示出喷嘴缝隙112及其借助于调节机构120的厚度调整。
图3示意性示出这种在横向QR上的厚度轮廓DP可如何构形。两个边缘部在这里具有相对大的偏差并与此相应地具有比较宽的规定轮廓VP。所谓的中心净宽区对所生产的且应具有高质量的薄膜幅材FB是重要的，该中心净宽区按照相应窄的规定值作为规定轮廓VP来提供。相应的偏差在例如图5中的细节图示中被示出。在那里有厚度轮廓DP，其在一位置超出规定轮廓VP。在这里，因此它是薄膜幅材印的具有过大厚度的厚点，这在这里因更大的轮廓偏差PA而引人注意。轮廓偏差PA现在可以定性和定量地成为控制装置10内的控制干预的基础。
图4示出如何通过借助于调节机构120的机械作用和来自喷嘴缝隙112的熔体的相应机械反压来作为实际轮廓IP而形成出口喷嘴110的形状复杂的弹性变形。在此，单独的力造成横向关联，即，两个调节机构120彼此并排影响，同样地，反力也能够在熔体分布中横向影响。结果出现很复杂的实际轮廓IP，就像在图4中示意性示出的那样。除了实际轮廓IP的所示的局部变化外，也可以想到全局改变。
尽管根据图4可通过测量、模拟或其它手段直接测知这种实际轮廓IP，但间接可能方式也可将实际轮廓IP提供给本发明方法。图6、图7和图8在此示出以下可能，即，采用调节机构120的调节轮廓SP。为此能够以间接方式采用位置传感器、热传感器、但还有控制干预的反馈。图6在此示出以中心线为中心作为平均值形成的实际轮廓IP。这些现在可以从实际轮廓起且基于所识别的轮廓偏差PA(例如根据图5)对各个调节机构120施以控制干预。控制干预导致每个调节机构120或至少部分调节机构120运动，如图7在其最终位置所示出的那样。因此，它在这里是结果轮廓RP，其表示控制干预的结果。现在，结果轮廓RP可作为实际轮廓IP被用于根据本发明方法的下一轮控制干预。
图8现在示出在多次进行本发明方法之后有可能出现更多的误差源。因此，现在可以用标准化步骤将所有的调节机构120基于数字或现实方式置入根据标准轮廓NP的标准位置。从标准轮廓NP起，它本身只能作为实际轮廓IP被用于本发明方法的下一次执行过程。
图9还示出该伸展比可能与本发明方法相关。因此可行的是，发生所谓颈缩，即，当以相应较高速度由冷却辊拉延薄膜幅材FB时，薄膜幅材印的薄膜宽度在生产方向PR的方向上且关于横向QR递减。
以上对实施方式的解释仅在例子范围内描述本发明。显然，实施方式的各个特征只要在技术上有意义就可以相互自由组合，而没有脱离本发明范围。
附图标记列表
10 控制装置
20 检测模块
30 采集模块
40 比较模块
50 确定模块
60 干预模块
100 平膜机
110 出口喷嘴
112 喷嘴缝隙
120 调节机构
FB 薄膜幅材
IP 实际轮廓
RP 结果轮廓
NP 标准轮廓
SP 调节轮廓
DP 厚度轮廓
VP 规定轮廓
PA 轮廓偏差
QR 横向
PR 生产方向

Claims (12)

1.一种控制用于平膜机(100)的薄膜幅材(FB)的出口喷嘴(110)的喷嘴缝隙(112)的方法，具有以下步骤：
-检测该喷嘴缝隙(112)的实际轮廓(IP)，
-采集该薄膜幅材(FB)的厚度轮廓(DP)，
-将该薄膜幅材(FB)的所采集的厚度轮廓(DP)与规定轮廓(VP)相比较，
-确定作为比较结果的轮廓偏差(PA)，
-执行控制干预以基于该轮廓偏差(PA)和该实际轮廓(IP)来改变该喷嘴缝隙(112)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，该控制干预的作用连同该实际轮廓(IP)作为结果轮廓(RP)被存储，以用作随后控制干预的实际轮廓(IP)。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，该实际轮廓(IP)至少部分通过模拟该喷嘴缝隙(112)来测知。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，为了该控制干预，还将在该出口喷嘴(110)之后的该薄膜幅材(FB)的伸展比纳入考虑。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，该伸展比是就拉伸速度和/或拉伸加速度而言被纳入考虑的。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，该喷嘴缝隙(112)的实际轮廓(IP)至少部分作为该出口喷嘴(110)的调节机构(120)的调节轮廓(SP)被测知。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，该喷嘴缝隙(112)的实际轮廓(IP)至少部分作为平均值被测知。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，该实际轮廓(IP)的时间曲线至少部分被存储。
9.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，该检查干预还将该薄膜幅材(印)的至少一个产品参数纳入考虑。
10.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，执行标准化步骤、尤其作为标准化控制干预。
11.一种控制用于平膜机(100)的薄膜幅材(FB)的出口喷嘴(110)的喷嘴缝隙(112)的控制装置(10)，具有：用于检测该喷嘴缝隙(112)的实际轮廓(IP)的检测模块(20)、用于采集该薄膜幅材(FB)的厚度轮廓(DP)的采集模块(30)、用于将该薄膜幅材(FB)的所采集的厚度轮廓(DP)与规定轮廓(VP)相比较的比较模块(40)、用于确定作为比较结果的轮廓偏差(PA)的确定模块(50)，该控制装置(10)还有用于执行控制干预以基于该轮廓偏差(PA)和该实际轮廓(IP)来改变该喷嘴缝隙(112)的干预模块(60)。
12.根据权利要求11所述的控制装置(10)，其特征是，该检测模块(20)、该采集模块(30)、该比较模块(40)、该确定模块(50)和/或该干预模块(60)设计用于执行具有权利要求1至10之一的特征的方法。
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