CN114786915A - 用于生产共挤多层膜的设备、用于共挤多层共挤复合材料的装置和用于共挤的方法以及用于操作设备和/或与其有关的装置的方法 - Google Patents

用于生产共挤多层膜的设备、用于共挤多层共挤复合材料的装置和用于共挤的方法以及用于操作设备和/或与其有关的装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于生产共挤多层膜(2)的设备,设备包括:用于提供热塑性材料的材料熔体(33)的至少一个挤出器装置;包括共挤适配器(12,13)和喷嘴部分(33,34)的用于共挤彼此连接的单独层的多层共挤复合材料(3)的装置,共挤适配器(12,13)包括用于生产共挤复合材料(3)的中心层(5)的中心通道(40,42),用于生产与中心层(5)相互作用的共挤复合材料(3)的至少一个另外的层的至少一个共挤通道,用于设置共挤复合材料(3)的单独层中的层厚度(50,52)和/或层厚度分布的多个可移位设置元件(47)以及用于致动设置元件(47)的调节装置(53,55);用于驱动调节装置(53,55)的驱动单元(15,17,23);用于测量多层共挤复合材料(3)的单独层中的层厚度(50,52)和/或层厚度分布的测量装置(24,25),测量装置(24,25)被设计为测量喷嘴部分(33)的下游的单独层厚度和/或单独层分布;以及用于控制设备的设备控制器(17,18),设备控制器(17,18)包括控制器单元(18,19),控制器单元(18,19)被设计为使得设置元件(47)的相对位置可以通过驱动单元(15,17,23)根据在已经离开喷嘴部分(33,34)的多层膜中测量的层厚度(50,52)和/或层厚度分布被自动地,优选地迭代地操纵。

Description

用于生产共挤多层膜的设备、用于共挤多层共挤复合材料的 装置和用于共挤的方法以及用于操作设备和/或与其有关的 装置的方法
本发明涉及一种用于生产共挤多层膜的设备,设备具有用于提供热塑性材料的材料熔体的至少一个挤出器装置,设备具有包括共挤适配器和模具部分的用于共挤互连的单独层的多层共挤复合材料的装置,其中,共挤适配器包括用于生产共挤复合材料的中心层的中心通道,用于生产与中心层相互作用的共挤复合材料的至少一个另外的层的至少一个共挤通道,用于调节在共挤复合材料的单独层处的层厚度和/或层厚度分布的多个可移位调节元件以及用于致动调节元件的调节装置,设备具有用于驱动调节装置的驱动单元,并且设备具有用于测量在多层共挤复合材料的单独层处的层厚度和/或层厚度分布的测量装置,并且设备具有用于控制系统的系统控制器。
本发明还涉及一种用于生产共挤多层膜的设备,设备具有用于提供热塑性材料的材料熔体的至少一个挤出器装置,设备具有包括共挤适配器和模具部分的用于共挤互连的单独层的多层共挤复合材料的装置,其中,共挤适配器包括用于生产共挤复合材料的中心层的中心通道,用于生产与中心层相互作用的共挤复合材料的至少一个另外的层的至少一个共挤通道,用于调节在共挤复合材料的单独层上的层厚度和/或层分布的多个可移位调节元件以及用于致动调节元件的调节装置,设备具有用于驱动调节装置的驱动单元,设备具有用于测量在多层共挤复合材料的单独层上的层厚度和/或层分布的测量装置,并且设备具有用于控制系统的系统控制器。
本发明涉及一种用于共挤热塑性材料的互连的单独层的多层共挤复合材料,特别是共挤多层膜的装置,装置具有共挤适配器,共挤适配器具有用于生产共挤复合材料的中心层的中心通道,用于生产与中心层相互作用的共挤复合材料的至少一个层的至少一个共挤通道,用于调节共挤复合材料的单独层处的层厚度或层厚度分布的多个可移位调节元件以及用于致动调节元件的调节装置,并且装置具有喷嘴部分,多层共挤复合材料通过喷嘴部分排出。
本发明进一步涉及一种用于共挤多层膜的多层共挤复合材料的方法。
本发明进一步涉及一种用于运行生产共挤多层膜的设备和/或共挤多层共挤复合材料的装置的方法。
从现有技术已知由共挤适配器的手动驱动调节元件来操纵材料熔体通道的横截面,以便能够生产多层共挤复合材料的单层的不同单层厚度或单层分布(profile)。
例如,从EP1621320A1已知一种用于挤出生产线的共挤适配器,其特征在于,具有中心通道和多个共挤通道,从而在共挤适配器中设置多个控制元件,这些控制元件可以通过手动致动的控制元件从外部控制,以这种方式可以利用这些控制元件来实现对共挤适配器的通道的横截面操纵。
此外,从DE4203755A1已知一种用于控制通过共挤生产的多层塑料网的多个层的单独层厚度的方法,其中,引导通过通道的单独熔体流在共挤模具的共挤适配器内组合以形成单独层的股线,并且其中,在相应层从共挤模具的喷嘴部分出现之前,确定相应层的相应总层厚度,并且其中,将以该方式确定的测量数据与设定点值进行比较,在设定点与实际值之间存在偏差的情况下,使用该结果来改变用于单独熔体流的通道中的一个通道的总通道横截面,以便生产层。
现有技术的缺点特别是在多层共挤复合材料的挤出期间,特别是由于在共挤适配器处直接存在的温度,多层共挤复合材料处的单独层处的层厚度或层厚度分布的调节可能性不足并且通常也是冗长的。
本发明是基于进一步开发用于生产多层膜的一般现有技术并且特别是克服已知缺点的任务。
根据本发明的第一方面,本问题由一种用于生产共挤多层膜的装置来解决,装置包括用于提供热塑性材料的材料熔体的至少一个挤出器装置,装置具有包括共挤适配器和喷嘴部分的用于共挤互连的单独层的多层共挤复合材料的装置,共挤适配器具有用于生产共挤复合材料的中心层的中心通道,用于生产与中心层相互作用的共挤复合材料的至少一个另外的层的至少一个共挤通道,用于调节共挤复合材料的单独层上的层厚度和/或层厚度分布的多个可移位调节元件以及用于致动调节元件的调节装置,装置具有用于驱动调节装置的驱动单元,装置具有用于测量多层共挤复合材料的单独层处的层厚度和/或层厚度分布的测量装置,测量装置被设置为测量喷嘴部分的下游的层厚度和/或层厚度分布,并且装置具有用于控制系统的系统控制器,其中,系统控制器包括控制器单元,控制器单元被设置为使得调节元件的相对位置可以通过驱动单元自动地,优选地迭代地操纵为在已经离开喷嘴部分的多层膜处测量的层厚度和/或层厚度分布的函数。
已经认识到,特别有利的是,仅在共挤模具等的喷嘴部分的下游测量挤出多层共挤复合材料或共挤多层膜的层厚度和/或层厚度分布,因为与喷嘴部分中的仍然增塑的层熔体相比,层材料已经显著冷却,使得获得的测量数据不会由收缩等而被篡改或仅被篡改到可忽略的程度。
结果,调节元件也可以根据这些更精确确定的测量数据来更精确地设置,使得可以更精确地生成层厚度或层厚度分布。
特别地,这允许在设置元件与测量数据之间进行有利的内联(inline)调整。
结果,本系统可以更有效地运行。
首先,应该指出的是,在本专利申请的上下文中,不定冠词和不定数字诸如“一个……”、“两个……”等通常被理解为指示最小值,即被理解为“至少一个……”、“至少两个……”等,除非从上下文或特定段落的特定文本清楚地看出仅“恰好一个……”、“恰好两个……”等。
在这一点上,应该提及的是,在本专利申请的上下文中,表述“特别地”总是被理解为指示可选的、优选的特征。该表述不被理解为“即”。
在本发明的情况下,术语“层厚度”描述了在其整个宽度上查看,即,在加工方向上横向于其纵向延伸查看,单独的层或这种单独的层的组合具有恒定的层厚度。
与此不同,术语“层厚度分布”描述了在其整个宽度上查看,即,在加工方向上横向于其纵向延伸查看,单独的层或这种单独的层的组合具有成型的层厚度或层厚度分布。这特别地由每个共挤通道的大量调节元件来实现,在通道宽度上查看,这些调节元件彼此相邻地布置,并且优选地可以被单独地致动。
驱动单元可以以多种方式设计,优选地具有用于驱动调节装置的致动器,术语“致动器”被理解为表示驱动装置,在最简单的情况下,该驱动装置可以将电信号转换为机械运动或者引起诸如压力、温度等的物理变量的变化。
驱动单元例如可以包括单独的驱动器、压电致动器、线性气缸、气动系统等。此外,替代驱动单元可以累积地或替代地包括机械手或关节臂机器人。
在本发明的意义上,术语“控制器单元”描述了一种装置,该装置被设置为将系统的运行控制或调节为单独系统组件的数据或数据链的函数,其中,数据可以作为电子或数字数据集等存在,无论是在线的、计算的、读入的和/或存储的。
此外,在本发明的意义上,术语“共挤适配器”描述了一种装置,通过该装置,通常将来自不同挤出器的不同材料熔体组合为多层材料股线,随后将该多层材料股线供给到喷嘴部分或挤出模具。通过共挤适配器,优选地可以通过调整或改变一个或多个熔体通道分布在单独材料熔体的合并的适配器区域中创建分布的单独层的整体分布。在流过喷嘴部分或挤出模具之后和在离开喷嘴部分的挤出模具间隙之后,已经生产出具有期望的整体和单独层分布的多层共挤复合材料。这种共挤适配器通常也被称为“进料块”。
上下文中的术语“中心通道”表示布置在共挤适配器内用于生产多层共挤复合材料的中心层的通道。
相反,术语“共挤通道”表示共挤适配器内用于生产多层共挤复合材料的附加层(该附加层邻近中心层布置)的第二通道。
术语“调节元件”在本发明的意义上描述了任何装置,通过该装置可以操纵共挤适配器的材料承载通道(中心通道和/或共挤通道)的通道横截面。通常,调节元件布置在共挤适配器内并且至少部分地布置在共挤适配器的通道内。
例如,这种调节元件可以被设计为滑动元件,该滑动元件可以横向地插入到材料承载通道中,这里仅列举了一种可能性。替代地,这种调节元件可以围绕材料传导通道内的旋转轴枢转。
尤其通过分配到通道的多个调节元件,可能非常单独地作用于共挤通道处存在的通道的通道横截面,无论其关于相应通道的宽度和/或高度,从而也可以生产成型的单独层。
在这方面,这种调节元件通常也被称为“分布器”。
例如,在共挤适配器中的通道的总体宽度上布置多个调节元件或分布器,例如3至10个或更多个这种调节元件,从而可以在共挤复合材料上生产单独成型的单个层。
术语“调节装置”描述了一种装置,通过该装置,布置在共挤适配器中的调节元件可以从共挤适配器外部致动。通常,这种调节装置为了该目的包括调节元件,该调节元件可旋转地安装在部分螺纹孔中,并且在其外驱动侧端具有用于工具的容座。此外,调节装置通常包括具有标记的测量销,该测量销可以用于确定调节元件突出到相关联的通道中的距离,或者最终为通道设置了哪个通道横截面。替代地,现有的通道横截面也可以基于分度销相对于参考平面或参考表面的距离来测量。如果需要,在该情况下使用附加的测量工具或测量装置。
根据本发明的第二方面,本问题由一种用于生产共挤多层膜的装置来解决,装置包括用于提供热塑性材料的材料熔体的至少一个挤出器装置,装置具有包括共挤适配器和喷嘴部分的用于共挤互连的单独层的多层共挤复合材料的装置,共挤适配器包括用于生产共挤复合材料的中心层的中心通道,用于生产与中心层相互作用的共挤复合材料的至少一个另外的层的至少一个共挤通道,用于调节共挤复合材料的单独层的层厚度和/或层厚度分布的多个可移位调节元件以及用于致动调节元件的调节装置,装置具有用于驱动调节装置的驱动单元,装置具有用于测量多层共挤复合材料的单独层的层厚度和/或层厚度分布的测量装置,并且装置具有用于控制系统的系统控制器,系统控制器包括控制器单元,控制器单元被设置为使得调节元件的相对位置可以自动地设置为用于共挤多层膜的单独层的系统中读入和/或存储的热塑性材料的配方的函数。
如果可以通过用于共挤多层膜的单独层的热塑性材料的存储配方在系统中自动地进行设置,则本系统也可以非常有效地运行。
特别地,控制器单元可以用于将生产线的挤出器设备操纵为可从位于喷嘴部分的下游的测量装置获得的测量数据的函数和/或操纵为配方的函数。
根据本发明的第三方面,本问题由一种用于生产共挤多层膜的设备来解决,设备具有用于提供热塑性材料的材料熔体的至少一个挤出器装置,设备具有包括共挤适配器和喷嘴部分的用于共挤互连的单独层的多层共挤复合材料的装置,共挤适配器包括用于生产共挤复合材料的中心层的中心通道,用于生产与中心层相互作用的共挤复合材料的至少一个另外的层的至少一个共挤通道,用于调节共挤复合材料的单独层上的层厚度和/或层厚度分布的多个可移位调节元件以及用于致动调节元件的调节装置,设备具有用于驱动调节装置的驱动单元,设备具有用于测量多层共挤复合材料的单独层上的层厚度和/或层厚度分布的测量装置,并且设备具有用于控制系统的系统控制器,系统包括输出单元,输出单元被设置为可视化共挤适配器内,特别是共挤适配器的挤出通道内的调节元件的相对位置和/或挤出通道横截面,和/或共挤适配器内的通道横截面,特别是通过图形模型。
通过所提出的可视化或图形化表示,设备运行者可以更快速地在视觉上检测到现有的设置;特别地,更快速地检测到错误或未对准,从而可以更有效地整体运行设备。
特别地,指定的设置或设置序列可以在共挤适配器上模拟,并且以光学有利的方式在输出单元上累积地显示到系统运行员。
这里,输出单元可以由固定的或优选地移动的显示设备等来实现。
在这一点上,还应该提及的是,如果系统包括控制器单元,则是有利的,该控制器单元被设置为使得驱动单元,特别是其致动器,和/或特别是调节装置和/或共挤适配器的通道的通道横截面和/或最终还有共挤复合材料或多层膜的单独层厚度和/或单独层厚度分布可以被自动地操纵为上面解释的一个或多个特征的函数。
如果系统具有输入单元,则也是有利的,该输入单元被设置为特别地对层厚度和/或层厚度分布和/或其组合进行编程。
例如,这种输入单元可以是显示装置或数据接口。
独立于本发明的其它特征,附带地也是有利的优选实施例提供了系统以包括用于存储与单独层的热塑性材料的配方有关的数据的存储器装置,存储器装置具有到系统控制器的存储器数据接口。这使得可以在系统中存储任何数量的配方,并且理想地将它们与设置组合,特别是与共挤适配器的调节元件的设置组合。
在这方面,如果系统具有用于存储与调节元件相对于相应单独层的热塑性材料的配方的相对位置有关的数据的存储器装置,则是有利的。
在该上下文中,如果系统具有用于存储与作为相关联的共挤复合材料的函数的层厚度设置有关的数据的存储器装置,则是有利的。
另一个有利的实施例提供了设备控制系统以具有电数据接口,特别是电子或数字数据接口,用于与控制器单元和/或存储器装置进行通信,特别是还与所提供的其它设备的运行数据有关。以该方式,已经从其它制造过程获得的数据可以自动地用于设备的当前设置。
此外,如果设备包括根据本文中公开的特征中的一个特征的装置,则是有用的。
根据第四方面,本发明的任务由一种用于共挤热塑性材料的互连的单独层的多层共挤复合材料,特别是共挤多层膜的装置来实现,装置具有共挤适配器,共挤适配器具有用于生产共挤复合材料的中心层的中心通道,用于生产与中心层相互作用的共挤复合材料的至少一个另外的层的至少一个共挤通道,用于调节共挤复合材料的单独层中的层厚度或层厚度分布的多个可移位调节元件以及用于致动调节元件的调节装置,并且装置具有喷嘴部分,多层共挤复合材料通过喷嘴部分排出,其中,用于自动地测量多层共挤复合材料的层厚度或层厚度分布的测量装置布置在喷嘴部分的下游,并且其中,装置被设置为通过从测量装置获得的测量数据来自动地操纵可移位调节元件的数量。
通过测量喷嘴部分的下游的单独层的层厚度或层厚度分布,可以以特定的精确度来确定获得的层厚度或层厚度分布,从而可以使用从该过程得到的更精确的测量数据来更快速和更精确地将共挤适配器中的调节元件调节为该测量数据的函数。特别地,用于计算由于进一步冷却等引起的层厚度或有关分布的收缩的进一步计算步骤等可以优选地完全省去,这不仅导致调节元件的更快的调节。
因此,根据本发明的装置可以以显著减少的工作量在共挤适配器上进行层厚度改变或成型。
根据第五方面,本发明的任务由一种用于共挤热塑性材料的互连的单独层的多层共挤复合材料,特别是共挤多层膜的装置来实现,装置具有共挤适配器,共挤适配器具有用于生产共挤复合材料的中心层的中心通道,用于生产与中心层相互作用的共挤复合材料的至少一个另外的层的至少一个共挤通道,用于调节共挤复合材料的单独层的层厚度或层厚度分布的多个可移位调节元件以及用于致动调节元件的调节装置,并且装置具有喷嘴部分,多层共挤复合材料通过喷嘴部分排出,装置具有一个或多个致动器,致动器布置在距共挤适配器一定距离处,用于自动地驱动调节装置,致动器永久地或仅暂时地可操作地连接到调节装置。
如果装置具有布置在距共挤适配器一定距离处的一个或多个致动器,通过致动器可以自动地驱动调节装置,特别是作为确定的和/或存储的数据的函数,一方面致动器被更好地保护免受共挤装置上的临界热量影响。另一方面,如果大量的致动器布置在距共挤适配器一定距离处,则可以将它们更紧凑地组合以形成驱动单元。
如果致动器与调节装置间隔开但永久地连接到调节装置,则致动器可以与调节装置无延迟地相互作用,例如在永久直接驱动的意义上,可能与齿轮等的插入相互作用。
另一方面,如果致动器仅暂时地可操作地连接到调节装置,则在不使用时,致动器可以放置在距调节装置甚至更远距离的待机位置中而没有任何问题,使得它们可以有利地从永久热负荷中移除。在该情况下,例如,根据需要,单个致动器依次移动到调节装置,或者多个致动器暂时地可操作地连接到调节装置。
这里的术语“距离”描述了调节装置或共挤适配器与致动器之间,特别是设有通道的共挤适配器的实心块与致动器之间临时创建的间隙。
如果致动器与共挤适配器之间永久地或暂时地存在大于50mm,优选地大于100mm或大于200mm的距离,则是有利的。这不仅为致动器提供了良好的热保护,而且开辟了新的设计可能性,特别是对于共挤适配器或驱动单元。例如,传递力和/或扭矩的调节装置的功能部分可以在结构上更靠近地布置在共挤适配器上,从而可以更紧凑地提供共挤适配器。
尽管提出了间隔开的致动器,但是为了确保共挤装置不具有过度突出的整体设计,上述间隔优选地小于500mm或小于400mm。
在该上下文中,如果直接相邻的调节装置彼此间隔开地布置在共挤适配器上,其中,组件间隔小于100mm,优选地小于70mm,并且特别优选地小于50mm,则是有利的。
特别地,如果调节装置的刚性杆元件彼此间隔开地布置在共挤适配器上,其中,距离小于100mm,优选地小于70mm,特别优选地小于50mm,则是有利的。
组件间隔在这里被定义为直接相邻的调节装置的两个组件或组件组之间的正交延伸距离,该直接相邻的调节装置布置在同轴适配器内。
此外,如果柔性桥接元件,特别是柔性热桥接元件布置在调节装置与致动器之间,特别是布置在调节装置的输入侧驱动元件与致动器的输出侧输出元件之间,则是特别有用的。
通常,安装在共挤适配器上的调节装置包括刚性设计的杆元件作为输入侧驱动元件。在现有技术中,使用刚性设计的杆元件作为致动器的输出侧驱动元件也是常见的。
在该情况下,有关的驱动和输出元件位于公共的空间轴或旋转轴上,使得在已知的共挤适配器中,一方面调节装置之间的距离和另一方面致动器之间的距离相互依赖。
通常,输出侧输出元件和输入侧输入元件甚至被设计为一个公共组件。
通过柔性桥接元件的插入,很大程度上消除了调节装置与致动器之间的空间布置限制,并且提供了进一步有利的布置选择。
柔性桥接元件被认为是一种万向装置,并且可以以各种方式设计,例如作为具有一个或多个关节的铰接部分。替代地,柔性桥接元件可以被设计为具有柔性基体的柔性轴。
术语“热桥接元件”再次更清楚地描述了通过根据本发明的间隔,特别是还实现了对致动器的热保护。
如果调节装置的输入侧驱动元件和致动器的输出侧输出元件具有不同的旋转轴,旋转轴布置为彼此偏移,则已经证明是有利的。
如果对应的驱动元件和输出元件具有不同的对准,则为实施共挤适配器开辟了进一步有利的设计选择。例如,驱动元件和输出元件以共同的交点彼此成一角度布置。还可以想到的是,它们彼此平行地布置。
在任何情况下,柔性桥接元件为安装在共挤适配器上的调节机构和与其相互作用的致动器之间的间隙(距离)提供了特别好的桥接能力,同时具有热去耦。
如果调节装置的输入侧驱动元件布置得比致动器的输出侧输出元件更靠近在一起,则也是有利的,因为这特别地允许共挤适配器构造得更紧凑。
如果多个致动器被组合以形成驱动单元,特别是致动器包,则共挤装置并且特别是其共挤适配器可以被构造为更紧凑。
替代实施例提供了具有一个或多个致动器的至少一个机械手,通过机械手,至少一个致动器可以暂时地与共挤适配器的调节装置可操作地接触,或者通过机械手,至少一个致动器可以暂时地与共挤适配器的调节装置间隔开。
此外,如果驱动单元可以以自动方式被操纵为测量的层厚度和/或测量的层厚度分布、计算的层厚度和/或计算的层厚度分布和/或指定的层厚度和/或指定的层厚度分布的函数,则是特别有利的。因此,可以以特别有利的方式实现对布置在共挤适配器中的材料熔体通道的横截面的调节。
累积地或替代地,如果驱动单元可以以自动方式被操纵为预测的层厚度和/或预测的层厚度分布的函数,则是有利的。
此外,应该注意的是,为了本发明的目的,术语“控制”和“调节”以及在该程度上“控制的”和“调节的”也被同义使用,除非另外明确定义。因此,设备控制装置还涉及一种设备调节装置。
根据第六方面,本发明的任务还由一种用于共挤包括多个单独层的多层膜的多层共挤复合材料的方法来解决,其中,在多层膜的单独层从共挤装置的喷嘴部分出现之后测量多层膜的单独层的层厚度和/或层厚度分布,并且其中,相应生成测量数据,并且其中,多层共挤复合材料的层厚度和/或层厚度分布在喷嘴部分的上游被校正,特别是被内联校正为这些测量数据的函数。喷嘴部分的下游的厚度测量提供了在最终产品的实际层厚度和/或层厚度分布上的更精确的测量数据。因此,可以通过这些测量数据来更快速和精确地调节共挤装置。因此,可以更有效地实施该方法。
根据第七方面,本发明的任务进一步由一种用于共挤由多个单独层组成的多层膜的多层共挤复合材料的方法来解决,其中,在多层膜的单独层从共挤装置的喷嘴部分出现之后测量多层膜的单独层的层厚度和/或层厚度分布,并且其中,相应生成测量数据,并且其中,用于调节共挤装置的共挤通道的调节元件被操纵,特别是被内联操纵为这些测量数据的函数。
喷嘴部分的下游的厚度测量提供了在最终产品的实际层厚度或层厚度分布上的更精确的测量数据。在这方面,共挤装置的调节元件可以通过该测量数据更快速和精确地设置。结果,可以更有效地进行该过程。
根据第八方面,本发明的任务进一步由一种用于共挤包括多个单独层的多层膜的多层共挤复合材料的方法来解决,其中,通过用于调节共挤装置的共挤通道的调节元件来操纵多层共挤复合材料中的层厚度和/或层厚度分布,其中,共挤通道内的调节元件的相对位置被操纵为系统控制器中存储的单独层的热塑性材料的配方的函数。这也允许更有效地进行该过程。
根据第九方面,本发明的任务进一步由一种用于共挤包括多个单独层的多层膜的多层共挤复合材料的方法来解决,其中,通过用于调节共挤装置的共挤通道的调节元件来操纵多层共挤复合材料中的层厚度和/或层厚度分布,并且其中,共挤通道内的调节元件的相对位置,特别是挤出通道横截面的绝对间隙特别是通过共挤装置的图形模型被光学地显示在光学输出单元上。因此,运行者可以直观地并且因此更快速地掌握设置,使得可以更有效地进行该方法。
根据第十方面,本发明的任务进一步由一种用于共挤包括多个单独层的多层膜的多层共挤复合材料的方法来解决,其中,通过用于调节共挤装置的共挤通道的调节元件来操纵多层共挤复合材料中的层厚度和/或层厚度分布,并且其中,共挤通道内的调节元件的相对位置的模拟特别是通过共挤装置的图形模型被光学地显示在光学输出单元上。以该方式,运行者可以直观地并且因此更快速地掌握设置,使得可以更有效地进行该方法。
根据第十一方面,本发明的任务进一步由使用上面解释的方法中的一个方法来运行用于生产共挤多层膜的设备,特别是根据本文中描述的特征中的一个特征的设备,和/或用于共挤多层共挤复合材料的装置,特别是根据本文中描述的特征中的一个特征的装置的方法来解决。因此,可以更有效地运行对应的设备或装置。
另一个工艺变体是特别有利的,其中,通过自动数据分析,用于优化共挤的方法和/或运行设备的方法的设置被自动地进行和/或自动地建议用于选择。特别地,调节元件上的设置、致动器上的设置、挤出器上的设置等可以自动地进行,或者向设备运行者建议,从而可以更有效地实现共挤多层膜的生产。
在这一点上,还要求描述的过程还可以由这里描述的进一步技术特征来补充,特别是由设备和/或装置的特征来补充,以便有利地进一步开发该方法或者能够更精确地呈现或制定方法规范。
此外,如果系统的特征在于具有绝对间隙测量和/或数字数据采集和/或数字数据收集和/或数字评估的数字单层调整可能性,则也是有利的。
通过本发明,可以有利地减少设备运行者的负担。通常,设备运行者必须具有多年的经验和非常大的基础知识,以便能够进行必要的设置,使得可以充分地设置共挤设备,特别是共挤适配器。
应该理解的是,如果必要的话,上面或权利要求中描述的技术方案的特征也可以被组合,以便能够以对应累积的方式实施在当前情况下可实现的优点和效果。
参考附图和以下描述来解释本发明的其它特征、效果和优点,其中,通过示例示出和描述了用于生产共挤多层膜的系统及其系统组件。
在各个附图中,在功能上至少基本上对应的组件在这里可以用相同的附图标记来标记,从而在所有附图中不必对这些组件进行编号和解释。
附图显示如下:
图1示意性地示出了用于生产共挤多层膜的系统的局部简化视图,该系统具有基本上包括共挤适配器和喷嘴部分的共挤装置,具有布置在喷嘴部分的下游的测量装置,具有用于共挤适配器的驱动单元,具有包括输出单元的系统控制器,并且具有控制器单元;
图2示意性地示出了图1中所示的系统的另一局部视图;
图3示意性地示出了通过借助于图1和2中所示的系统所生产的共挤多层膜的截面图,其中,共挤多层膜具有中心层和在中心层上挤出的三个另外的层;
图4示意性地示出了图1和2中所示的生产线的共挤适配器的截面图;
图5示意性地示出了图4中所示的共挤适配器的局部透视图,其中,部分地示出了法兰连接到共挤适配器的驱动单元;以及
特别是在图1和2中所示的作为第一可能实施例的系统1被设置用于生产共挤多层膜2,该共挤多层膜2由多层共挤复合材料3(参见例如图4)生产。
虽然在图1和3中通过示例所示的共挤多层膜2由挤出中心层5和三个另外的共挤层6组成,但是在图4中通过示例所示的多层共挤复合材料3示出了具有总共四个另外的共挤层6的挤出中心层5。
生产线1具有加工方向7,其中,多层共挤复合材料3或共挤多层膜2沿着处理部8传送通过生产线1。
根据图1和2的图示,示出了特别是用于共挤多层共挤复合材料3的具有框架11(在该框架11上布置具有其块基体13的共挤适配器12)的共挤装置10,驱动单元15,系统控制器17(该系统控制器17特别是包括控制器单元18、存储器单元19、输出单元20以及数字网络连接21(该数字网络连接21具有用于所有数据处理有关的系统组件(未再次引用)的数据连接的多个数字接口22,23(仅示出并且通过示例引用)),以及测量装置24(在该实施例中测量装置24配备有红外装置25)。
特别地,在根据图4的表示中,更清楚地示出具有共挤适配器12的共挤装置10,具有附接到其上的分配器板31的通道包部分30被固定在头侧上,用于在这里未示出的挤出器装置上法兰连接,以便熔化不同的材料32(仅通过示例编号)。在共挤适配器12的基侧上,附接有喷嘴部分33,该喷嘴部分33通过用于支撑喷嘴部分33的喷嘴连接法兰34法兰连接到共挤适配器12。喷嘴部分33被配置为槽模35。
在任何情况下,上面已经提及的测量装置24特别地布置在槽模或喷嘴部分33的下游,如在加工方向上查看的,即在该喷嘴部分33的下游。
这里通过示例示出的共挤适配器12具有用于生产多层共挤复合材料3的中心层5的中心通道40和用于生产共挤复合材料3的四个另外的层6的总共四个另外的共挤通道42(仅通过示例编号),即两个另外的层6位于更内侧,其与中心层5直接相互作用,并且两个另外的层6位于更外侧,其经由位于更内侧的另外的层6与中心层5间接相互作用或连接。
此外,共挤适配器12具有多个调节元件47(仅通过示例编号),通过这些调节元件47,不仅可以在多层共挤复合材料3的宽度上单独设置不同的层厚度50(参见图3),而且可以设置不同的层厚度分布(未示出)。因为这种调节元件47已经从现有技术已知,所以这里不对它们进行更详细的描述。在任何情况下,每个通道40或42的多个这种调节元件47在共挤适配器12的宽度的方向52上彼此相邻地布置,使得特别是在该实施例中,对于四个另外的共挤通道42,不仅它们的通道横截面(未单独编号)并且因此层厚度50作为整体可以单独地操纵,而且通道横截面分布(未示出)并且因此层厚度分布也可以单独地设置。
为了致动位于共挤适配器12中深处的调节元件47,共挤适配器12还具有对应数量的调节装置53,这些调节装置53以其输入侧驱动元件55突出到共挤适配器12的外部56之外或者至少可从外部接近,使得驱动单元15可以驱动调节装置53,从而最终调节元件47可以由驱动单元15致动。调节装置53还具有分度销元件57,通过该分度销元件57,可以确定和检查布置在共挤适配器12中的调节元件47的相对位置(未编号)。为了该目的,分度销元件57和与它们相关联的相应输入侧驱动元件55彼此固定地连接,使得输入侧驱动元件55的每个运动与相关联的分度销元件57的运动同步。
在该情况下,调节元件47的相应相对位置由通过示例画出的分度维度X1,X2或X3来确定,其中,这种分度维度X1,X2或X3可以例如相对于参考表面(未单独编号),例如共挤适配器12的外表面56来测量。替代地,这种测量也可以通过涡流传感器、电感、电容或光学距离或路径传感器、测量探针等来进行。
根据图5中的图示,共挤适配器12和驱动单元15至少部分地示出为没有壳体,并且可以清楚地看出,多个致动器58(仅通过示例编号)一方面非常紧密地组合在一起以形成致动器包59,并且另一方面通过热屏蔽装置60布置在距共挤适配器13或其块基体13一定距离62处。因此,不仅通过由距离62产生的间隙63,而且还通过热屏蔽装置60的热屏蔽64,更好地保护单独的致动器58不受从共挤适配器13发出的热量的影响,其中,在本发明的意义上,简单的金属片已经被认为是热屏蔽64。
为了能够在驱动技术方面桥接致动器58或者特别是它们的输出侧驱动元件65与调节装置53的输入侧驱动元件55之间的间隙63,在每个情况下,在致动器58的每个输出侧驱动元件65与相关联的调节装置53的每个输入侧驱动元件55之间布置柔性万向轴67形式的桥接元件66。
这意味着这种柔性设计的桥接元件66也可以用于补偿致动器58的输出侧驱动元件65与调节装置53的相关联的输入侧驱动元件55之间的偏移。
在该方面,输出侧上的输出元件65和输入侧上的相关联的驱动元件55可以具有不同的或偏移的旋转轴(未引用),从而由于致动器58的尺寸,特别地可以将输入侧驱动元件55布置得比致动器58的输出驱动元件65的情况更靠近在一起。
对于与用于生产共挤多层膜2的系统1或其用于共挤多层共挤复合材料3的装置10的不同驱动单元15组合的不同共挤适配器12的另一替代实施例(未示出),在以下仅描述了与图1-5中所示的第一实施例的区别以避免重复。虽然根据替代实施例的另一共挤适配器12在结构上与第一实施例的共挤适配器12基本上相同,但是替代实施例的另一驱动单元15的不同之处在于具有机械手70,在该机械手70上布置单个致动器58。
通过机械手70,每个单独的致动器58可以以这种方式在空间上移动,即在共挤适配器12的同一侧上的每个调节装置53可以一个接一个地单独接近。
为了该目的,输出侧上的致动器58的输出元件65在每个情况下都与输入侧上的驱动元件55可操作地接触,使得驱动相应的调节装置53,并且因此可以相对于其在相应的挤出通道5,6上或在相应的挤出通道5,6中的相对位置来相应地操纵相关联的调节元件47。
在该情况下,相应的相关联分度销元件57也相应地移位。利用在致动器58上附加布置的传感器装置71,可以确定相应的分度维度X1,X2或X3,利用该分度维度可以确定相应的调节元件47的相对位置。在该实施例的替代示例中,传感器装置71具有激光移位传感器。然而,利用用于2D和/或3D测量的光学传感器或激光传感器的共焦移位测量也是可能的。
在这一点上,应该明确指出的是,如果必要的话,上面或权利要求和/或附图中描述的技术方案的特征也可以被组合,以便能够以对应累积的方式实施或实现所解释的特征、效果和优点。
应该理解的是,上面解释的实施例仅仅是本发明的第一实施例。因此,本发明的实施方式不限于这些实施例。
申请文件中公开的所有特征都被要求对本发明是必要的,只要它们与现有技术相比单独地或组合地是新颖的。
使用的附图标记的列表
1 系统
2 共挤多层膜
3 多层共挤复合材料
5 挤出中心层
6 另外的共挤层
7 加工方向
8 处理部
10 共挤装置
11 框架
12 共挤适配器
13 块基体
15 驱动单元
17 系统控制器
18 控制器单元
19 存储单元
20 输出单元
21 网络连接
22 驱动单元的数字接口
23 测量单元的数字接口
24 测量单元
25 红外装置
30 通道包部分
31 分配器板
32 材料熔体
33 喷嘴部分
34 喷嘴连接法兰
35 槽模
40 中心通道
42 其它共挤通道
47 调节元件
50 层厚度
52 宽度方向
53 调节元件
55 输入侧驱动元件
56 外表面
57 分度销元件
58 致动器
59 致动器包
60 热屏蔽装置
62 距离
63 间隙
64 热屏蔽
65 输出侧输出元件
66 桥接元件
67 柔性万向轴
70 机械手
71 传感器装置
X1 第一分度维度
X2 第二分度维度
X3 第三分度维度

Claims (22)

1.一种用于共挤包括热塑性材料的互连的单独层(5,6)的多层共挤复合材料(3)、特别是共挤多层膜(2)的装置(10),所述装置(10)具有共挤适配器(12),所述共挤适配器(12)具有用于生产所述共挤复合材料(3)的中心层(5)的中心通道(40),用于生产与所述中心层(5)相互作用的所述共挤复合材料(3)的至少一个另外的层(6)的至少一个共挤通道(42),用于调节所述共挤复合材料(3)的所述单独层(5,6)的层厚度(50)或层厚度分布的多个可移位调节元件(47)以及用于致动所述调节元件(47)的调节装置(53),并且所述装置(10)具有喷嘴部分(33),所述多层共挤复合材料(3)通过所述喷嘴部分(33)排出,其特征在于,用于自动地测量所述多层共挤复合材料(3)的层厚度(50)或层厚度分布的测量装置(24)布置在所述喷嘴部分(33)的下游,所述装置(10)被设置为通过从所述测量装置(24)获得的测量数据来自动地操纵所述多个可移位调节元件(47)。
2.一种用于共挤热塑性材料的互连的单独层(5,6)的多层共挤复合材料(3)、特别是共挤多层膜(2)的装置(10),所述装置(10)具有共挤适配器(12),所述共挤适配器(12)具有用于生产所述共挤复合材料(3)的中心层(5)的中心通道(40),用于生产与所述中心层(5)相互作用的所述共挤复合材料(3)的至少一个另外的层(5)的至少一个共挤通道(42),用于调节所述共挤复合材料(3)的所述单独层(5,6)的层厚度(50)或层厚度分布的多个可移位调节元件(47)以及用于致动所述调节元件(47)的调节装置(53),并且所述装置(10)具有喷嘴部分(33),所述多层共挤复合材料(3)通过所述喷嘴部分(33)排出,其特征在于,所述装置(10)具有一个或多个致动器(58),所述致动器(58)布置在距所述共挤适配器(12)一定距离处,用于自动地驱动所述调节装置(53),所述致动器(58)永久地或仅暂时地可操作地连接到所述调节装置(53)。
3.根据权利要求1或2所述的装置(10),其特征在于,在致动器(58)和所述共挤适配器(12)之间存在大于50mm、优选地大于100mm或大于200mm的距离(62)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10),其特征在于,柔性桥接元件(66),特别是柔性热桥接元件布置在调节装置(53)和致动器(58)之间,特别是布置在调节装置(53)的输入侧驱动元件(55)和致动器(58)的输出侧输出元件(65)之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10),其特征在于,调节装置(53)的输入侧驱动元件(55)和致动器(58)的输出侧输出元件(65)具有不同的旋转轴,所述旋转轴布置为彼此偏移。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10),其特征在于,多个致动器(58)被组合以形成驱动单元(58),特别是致动器包(59)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10),其特征在于,具有一个或多个致动器(58)的至少一个机械手,通过所述机械手,至少一个致动器(58)可以暂时地与所述共挤适配器(12)的所述调节装置(53)可操作地接触,或者通过所述机械手,至少一个致动器(58)可以暂时地与所述共挤适配器(12)的所述调节装置(53)间隔开。
8.一种用于生产共挤多层膜(2)的设备(1),所述设备(1)具有用于提供热塑性材料的材料熔体(32)的至少一个挤出器装置,所述设备(1)具有包括共挤适配器(12)和喷嘴部分(33)的用于共挤互连的单独层(5,6)的多层共挤复合材料(3)的装置(10),所述共挤适配器(12)具有用于生产所述共挤复合材料(3)的中心层(5)的中心通道(40),用于生产与所述中心层(5)相互作用的所述共挤复合材料(3)的至少一个另外的层(6)的至少一个共挤通道(42),用于调节所述共挤复合材料(3)的单独层(5,6)的层厚度(50)和/或层厚度分布的多个可移位调节元件(47)以及用于致动所述调节元件(47)的调节装置(53),所述设备(1)具有用于驱动所述调节装置(53)的驱动单元(15),所述设备(1)具有用于测量所述多层共挤复合材料(3)的单独层(5,6)的层厚度(50)和/或层厚度分布的测量装置(24),所述测量装置(24)被设置为测量所述喷嘴部分(33)的下游的所述层厚度(50)和/或所述层厚度分布,并且所述设备(1)具有用于控制所述系统(1)的系统控制器(17),其中,所述系统控制器(17)包括控制器单元(18),所述控制器单元(18)被设置为使得调节元件(47)的相对位置可以通过所述驱动单元(15)自动地,优选地迭代地操纵为在已经离开所述喷嘴部分(33)的所述共挤多层膜(2)上测量的层厚度(50)和/或层厚度分布的函数。
9.一种用于生产共挤多层膜的设备(1),所述设备(1)具有用于提供热塑性材料的材料熔体(32)的至少一个挤出器装置,所述设备(1)具有包括共挤适配器(12)和喷嘴部分(33)的用于共挤互连的单独层(5,6)的多层共挤复合材料(3)的装置(10),其中,所述共挤适配器(12)包括用于生产所述共挤复合材料(3)的中心层(5)的中心通道(40),用于生产与所述中心层(5)相互作用的所述共挤复合材料(3)的至少一个另外的层(6)的至少一个共挤通道(42),用于调节在所述共挤复合材料(3)的单独层(5,6)处的层厚度(50)和/或层厚度分布的多个可移位调节元件(47)以及用于致动所述调节元件(47)的调节装置(53),所述设备(1)具有用于驱动所述调节装置(53)的驱动单元(15),所述设备(1)具有用于测量所述多层共挤复合材料(3)的单独层(5,6)的层厚度(50)和/或层厚度分布的测量装置(24),并且所述设备(1)具有用于控制所述系统(1)的系统控制器(17),其中,所述系统控制器(17)包括控制器单元(18),所述控制器单元(18)被设置为使得调节元件(47)的相对位置可以自动地设置为用于共挤多层膜(2)的单独层(5,6)的系统(1)中读入或存储的热塑性材料的配方的函数。
10.一种用于生产共挤多层膜的设备(1),所述设备(1)具有用于提供热塑性材料的材料熔体(32)的至少一个挤出器装置,所述设备(1)具有包括共挤适配器(12)和喷嘴部分(33)的用于共挤互连的单独层(5,6)的多层共挤复合材料(3)的装置(10),其中,所述共挤适配器(12)包括用于生产所述共挤复合材料(3)的中心层(5)的中心通道(40),用于生产与所述中心层(5)相互作用的所述共挤复合材料(3)的至少一个另外的层(6)的至少一个共挤通道(42),用于调节所述共挤复合材料(3)的单独层(5,6)的层厚度(50)和/或层厚度分布的多个可移位调节元件(47)以及用于致动所述调节元件(47)的调节装置(53),所述设备(1)具有用于驱动所述调节装置(53)的驱动单元(15),所述设备(1)具有用于测量所述多层共挤复合材料(3)的单独层(5,6)的层厚度(50)和/或层厚度分布的测量装置(24),并且所述设备(1)具有用于控制所述系统(1)的系统控制器(17),其中,所述系统(1)包括输出单元(20),所述输出单元(20)被设置为可视化所述共挤适配器(12)内,特别是所述共挤适配器(12)的挤出通道(40,42)内的调节元件(47)的相对位置和/或挤出通道横截面,和/或所述共挤适配器(12)内的挤出通道横截面,特别是通过图形模型。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的设备(1),其特征在于,所述设备(1)具有输入单元,所述输入单元被设置为特别地对层厚度(50)和/或层厚度分布和/或其组合进行编程。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的设备(1),其特征在于,所述设备(1)包括用于存储与单独层(5,6)的热塑性材料的配方有关的数据的存储器装置(19),其中,所述存储器装置(19)具有到所述系统控制器(17)的存储器数据接口(22,23)。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的设备(1),其特征在于,所述设备(1)包括用于存储与调节元件(47)的相对位置有关的数据的存储器装置(19),所述调节元件(47)的所述相对位置关于与之有关的单独层(5,6)的热塑性材料的配方。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的设备(1),其特征在于,所述系统控制器(17)具有电数据接口(22,23),特别是电子或数字数据接口(22,23),用于与所述控制器单元(18)和/或存储装置(19)进行通信,特别是还与所提供的其它设备(1)的运行数据有关。
15.根据权利要求8至14中任一项所述的设备(1),其特征在于,所述设备(1)包括根据权利要求1至7中任一项所述的装置(10)。
16.一种用于共挤由多个单独层(5,6)组成的多层膜(2)的多层共挤复合材料(3)的方法,其中,在所述多层膜(2)的单独层(5,6)从共挤装置(10)的喷嘴部分(33)出现之后测量所述多层膜(2)的单独层(5,6)的层厚度(50)和/或层厚度分布,并且在该过程中生成对应的测量数据,并且其中,所述多层共挤复合材料(3)的层厚度(50)和/或层厚度分布在所述喷嘴部分(33)的上游被校正,特别是被内联校正为这些测量数据的函数。
17.一种用于共挤由多个单独层(5,6)组成的多层膜(2)的多层共挤复合材料(3)的方法,其中,在所述多层膜(2)的单独层(5,6)从共挤装置(10)的喷嘴部分(33)出现之后测量所述多层膜(2)的单独层(5,6)的层厚度(50)和/或层厚度分布,并且在该过程中生成对应的测量数据,并且其中,用于调节所述共挤装置(10)的共挤通道(40,42)的调节元件(47)被操纵,特别是被内联操纵为这些测量数据的函数。
18.一种用于共挤由多个单独层(5,6)组成的多层膜(2)的多层共挤复合材料(3)的方法,其中,通过用于调节所述共挤装置(10)的共挤通道(40,42)的调节元件(47)来操纵所述多层共挤复合材料(3)上的层厚度(50)和/或层厚度分布,其中,所述共挤通道(40,42)内的调节元件(47)的相对位置被操纵为系统控制器中存储的单独层的热塑性材料的配方的函数。
19.一种用于共挤由多个单独层(5,6)组成的多层膜(2)的多层共挤复合材料(3)的方法,其中,通过用于调节所述共挤装置(10)的共挤通道(40,42)的调节元件(47)来操纵所述多层共挤复合材料(3)的层厚度(50)和/或层厚度分布,并且其中,所述共挤通道(40,42)内的调节元件(47)的相对位置,特别是挤出通道横截面的绝对间隙特别是通过所述共挤装置(10)的图形模型被光学地显示在光学输出单元(20)上。
20.一种用于共挤由多个单独层(5,6)组成的多层膜(2)的多层共挤复合材料(3)的方法,其中,通过用于调节所述共挤装置(10)的共挤通道(40,42)的调节元件(47)来设置所述多层共挤复合材料(3)的层厚度(50)和/或层厚度分布,并且其中,所述共挤通道(40,42)内的调节元件(47)的相对位置的模拟特别是通过所述共挤装置(10)的图形模型被光学地显示在光学输出单元(20)上。
21.一种使用根据权利要求16至20中任一项所述的方法来运行用于生产共挤多层膜(2)的设备(1),特别是根据权利要求8至15中任一项所述的设备(1),和/或用于共挤多层共挤复合材料(3)的装置(10),特别是根据权利要求1至7中任一项所述的装置(10)的方法。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的方法,其特征在于,通过自动数据分析,用于优化共挤的方法和/或制备所述设备(1)的方法的设置被自动地进行和/或自动地建议用于选择。
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