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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoff-Folie, bei dem schmelzflüssiges Kunststoffmaterial aus einer Flachdüse in eine Förderrichtung ausgebracht wird und nachfolgend abkühlt, wobei die Flachdüse in Breitenrichtung der Kunststoff-Folie nebeneinander eine Anzahl Düsenbolzen aufweist, mit denen die Größe des Austragspalts des schmelzflüssigen Kunststoffmaterials beeinflusst werden kann, wobei in Förderrichtung hinter der Flachdüse eine Messeinrichtung für die Messung der Dicke der hergestellten Kunststoff-Folie angeordnet ist, wobei zur Zuordnung der Position der Düsenbolzen über der Breite der Kunststoff-Folie am Ort der Messeinrichtung folgende Schritte durchgeführt werden:
- a) Aufgeben einer Parameteränderung auf zumindest einen Düsenbolzen;
- b) Messung der Dicke der Kunststoff-Folie über die Breite der Kunststoff-Folie mittels der Messeinrichtung;
- c) Auswertung des Verlaufs der gemäß Schritt b) gemessenen Dicke der Kunststoff-Folie über der Breite der Kunststoff-Folie und Zuordnung der Positionen der Düsenbolzen am Ort der Messeinrichtung aufgrund der aufgegebenen Parameteränderung;
- d) Speichern der ermittelten zugeordneten Positionen für den laufenden oder den sich anschließenden Fertigungsprozess.
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Ein solches Verfahren ist aus der
JP 2007 296 673 A bekannt. Ähnliche Lösungen zeigen die
DE 38 75 433 T2 und die
JP 2002 086 539 A .
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Bei der Herstellung von hochwertigen Kunststoff-Folien wird schmelzflüssiges Kunststoffmaterial aus einem Extruder über eine Flachdüse ausgebracht. Dabei ist es wesentlich, dass die Dicke des ausgebrachten Kunststoffs über der Breite des Materials auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird. Um dies zu gewährleisten, weist die Flachdüse eine Anzahl in Breitenrichtung nebeneinander angeordnete Düsenbolzen auf, die es ermöglichen, die Größe des Austrittsspalts für das schmelzflüssige Material aus der Flachdüse einzustellen. Eine solche Flachdüse (auch als Breitschlitzdüse bezeichnet) ist in der
DE 35 03 721 C2 beschrieben, auf die insoweit ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Ist das schmelzflüssige Material aus dem Austragspalt der Flachdüse ausgebracht, kühlt es ab, wozu zumeist eine Kühlwalze eingesetzt wird. Zur präzisen Regelung der Dicke der Kunststoff-Folie über deren Breite wird an einer dem Austrittsspalt nachgeordneten Stelle die Dicke der Folie gemessen, wofür eine entsprechende und an sich bekannte Messvorrichtung zum Einsatz kommt. Abhängig vom Messergebnis kann dann auf den entsprechenden Düsenbolzen ein Signal ausgegeben werden, so dass die Dicke der Folie dem vorgegebenen Wert entspricht (dies findet bevorzugt im geschlossenen Regelkreis statt).
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Ein Problem ergibt sich hierbei durch das sogenannte „Neck-In“: Bei der Flachfolienextrusion kommt es beim Abkühlen der Schmelze auf dem Weg zur Kühlwalze infolge Materialkontraktion zum Einschnüren der Schmelzefahne in Breitenrichtung der Folie. Folglich verändern (verschieben) sich diejenigen Positionen auf der Folie (insbesondere in deren Randbereich), die der Lage des Düsenbolzens entspricht.
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Bei der Flachfolienextrusion ist es daher üblich, dass man ein „Mapping“ durchführt, um die Zuordnung zwischen dem Düsenbolzen bzw. der Position der Folie beim Austritt aus der Extrusionsdüse auf der einen Seite und der korrespondierenden Position der Folie am Ort der Dickenmessung auf der anderen Seite vorzunehmen; dies ist, wie gesagt, durch das „Neck-In“, d. h. durch das Einschnüren der Folie in Folge Schrumpfung am Rand der Folie erforderlich. Nur durch eine präzise Zuordnung der genannten Art kann eine genaue Regelung der Dicke der Folie gewährleisten werden.
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Um die Zuordnung zwischen der Lage des Düsenbolzens und der korrespondierenden Position auf der Folie am Ort der Messeinrichtung zu finden, wird bislang so vorgegangen, dass ein Maschinenführer die Folie an der Austrittsstelle der Flachdüse am Ort des Düsenbolzens mit einer Ölkreide markiert und dann die Messung der Dicke auf die Lage des erzeugten Kreide-Strichs am Ort des Messeinrichtung eingestellt wird. Die Positionen werden gespeichert und so die gewünschte bzw. benötigte Zuordnung hergestellt. Das „Mapping“ erfolgt also bislang manuell durch den Operator der Anlage.
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Eine solche Zuordnung ist insbesondere immer nötig, wenn sich die Anlagengeschwindigkeit, die Rezeptur, die Foliendicke, die Abkühlgeschwindigkeit, die Vakuumbox und/oder die Folienbreite ändern.
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Da die genannte Zuordnung eine gewisse Zeit erfordert und im übrigen auch zu Abfall bzw. Ausschuss führt, ist der erforderliche Prozess relativ kostenintensiv.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem es möglich ist, die Dicke der Kunststoff-Folie möglichst genau zu regeln, wobei dies schnell und automatisch bewerkstelligt werden soll. Insbesondere soll in schneller und kostengünstiger Weise eine Zuordnung der Lage der Düsenbolzen zur Position derselben auf der Folie am Ort der Messeinrichtung möglich werden.
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Die Lös u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für mindestens einen solchen Düsenbolzen durchgeführt wird, der an einer Breitenposition der Kunststoff-Folie liegt, an der nach der Fertigung der Kunststoff-Folie ein Schnitt durchgeführt wird.
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Statt also den Ort des Düsenbolzens bzw. der Düsenbolzen durch Ölkreide zu markieren und dann zu prüfen, wo infolge des „Neck-In“ die zugehörige Position am Ort der Messeinrichtung zu liegen kommt, wird zumindest einem Düsenbolzen eine Parameteränderung aufgegeben, die eine lokale Dickenveränderung der Folie hervorruft und die dann durch die Messeinrichtung erfasst wird. Die Auswertung der gemessenen Daten erlaubt die Zuordnung des Orts des Düsenbolzens bzw. der Düsenbolzen.
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Der Schnitt ist dabei bevorzugt ein Randbeschnitt, ein Mittelschnitt oder ein Teilnutzenschnitt. Hier wirkt sich eine geringfügige Dickenerhöhung der Folie in Folge des vorgeschlagenen Verfahrens kaum aus bzw. hat sogar noch Vorteile, da manchmal im Bereich der Schnittkanten eine geringfügig größere Dicke der Folie vorteilhaft ist.
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Das Abkühlen der Kunststoff-Folie erfolgt zumeist, indem die Kunststoff-Folie um mindestens eine Kühlwalze geführt wird. Allerdings ist auch eine Abkühlung an Luft oder durch Wasser denkbar.
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Bevorzugt wird die Abfolge der obigen Schritte a) bis d) automatisiert durchgeführt. Es reicht dann aus, den Zuordnungsprozess über die Maschinensteuerung auszulösen; die Verfahrensschritte werden dann automatisch durchgeführt und die ermittelten Positionen der Düsenbolzen am Ort der Messeinrichtung ermittelt und abgespeichert.
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Die Messeinrichtung kann die Dicke der Kunststoff-Folie insbesondere mittels einer Infrarotmessung, einer Röntgenmessung, einer Ultraschallmessung, einer optischen Messung oder einer oder einer Radioaktivitätsmessung ermitteln.
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Das Aufgeben der Parameteränderung auf den Düsenbolzen gemäß obigem Schritt a) kann ein Erhöhen (oder Erniedrigen) der Temperatur des Düsenbolzens oder eines Bereichs desselben sein. Durch die Erhöhung (oder Erniedrigung) der Temperatur ändert sich die Länge des Düsenbolzens, so dass es im Nachgang zu einer messbaren Dickenveränderung in der Folie kommt, aufgrund derer auf die Lage der Düsenbolzen am Ort der Messeinrichtung geschlossen werden kann.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Aufgeben der Parameteränderung auf den Düsenbolzen gemäß obigem Schritt a) eine Aufbringung einer Kraft auf den Düsenbolzen oder eine Einbringung einer Kraft im Düsenbolzen ist. Hierdurch ändert sich die Dicke des Düsenspalts, so dass gleichermaßen im Nachgang eine messbare Dickenveränderung der Folie feststellbar ist.
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Nach diesem Konzept wird also die Heizleistung bzw. die Kraft an bestimmten Düsenbolzen erhöht oder reduziert. Hierdurch wird die Folie an besagter Position des Düsenbolzens dünner oder dicker. Diese Abweichung der Folienstärke wird durch eine automatische Auswertung erkannt. Die erläuterte Zuordnung kann somit präzise und schnell vorgenommen werden. Die Ermittlung bzw. Anpassung der Position erfolgt computergestützt automatisch. Nach der Korrektur bzw. Zuordnung wird die Heizleistung bzw. die Kraft wieder auf den ursprünglichen Wert geändert, der sich aus der gewünschten Dicke der Folie ergibt.
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Die Auswertung des Verlaufs der Dicke der Kunststoff-Folie über der Breite der Kunststoff-Folie gemäß obigem Schritt c) zur Identifikation der zugeordneten Position der Düsenbolzen kann eine Ermittlung der Maximal- oder Minimalwerte der Dicke der Kunststoff-Folie über deren Breite umfassen. Hiernach vermisst also die Messeinrichtung die Dicke der Folie über deren Breite. Die ermittelten Werte werden von einem Computer bzw. der Steuerung der Anlage erfasst und auf Maximalwerte (oder Minimalwerte) hin untersucht. Infolge der genannten Parameteränderung ergeben sich charakteristische Maxima bzw. Minima der Dicke der Folie über deren Breite, von denen auf die Lage der Düsenbolzen geschlossen werden kann.
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Das vorgeschlagene Verfahren wird vorzugsweise bei oder nach einem Produktionswechsel, d. h. nach einem Wechsel der herzustellenden Kunststoff-Folie, durchgeführt. Während der kontinuierlichen Produktion von Folie ist die erläuterte Zuordnung zumeist nicht erforderlich. Allerdings kann es auch sinnvoll sein, in zeitlichen Abständen (zum Beispiel alle 30 oder 60 Minuten) das erläuterte Verfahren für die neuerliche Zuordnung der Lage der Düsenbolzen am Ort der Messeinrichtung zu wiederholen, um den Produktionsvorgang zu optimieren. Insoweit kann dann also auch während der kontinuierlichen Produktion das vorgeschlagene Verfahren durchgeführt werden.
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Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es möglich, die erforderliche Zuordnung schnell und automatisch durchzuführen, so dass die dafür erforderlichen Kosten niedrig bleiben. Weiterhin kann Abfall bzw. Ausschuss auf ein Minimum reduziert werden.
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Das vorgeschlagene Verfahren kann somit ohne relevante Störungen des Produktionsprozesses durchgeführt werden.
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Betreffend die zu identifizierenden Positionen für die Zuordnung der Lage der Düsenbolzen liegen diese, wie oben erwähnt, erfindungsgemäß an den Schnittkanten (Randbeschnitt, Mittelschnitt, Teilnutzenschnitt), da die geringfügige Änderung der Dicke der Folie hier keine negativen Auswirkungen auf die Folie und Rollenqualität hat. Im Gegenteil kann dies an diesen Stellen vorteilhaft sein. Würde die Position indes in der Mitte oder in anderen Teilbereichen der Folie liegen, könnte dies einen negativen Einfluss auf die Wickelfähigkeit und Qualität des Produktes haben und zu Abfall bzw. Ausschuss führen.
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Wird indes die Lage der Düsenbolzen, wie erwähnt, an den Schnittkanten vorgesehen, kann das vorgeschlagene Verfahren ohne relevante Störungen des Produktionsprozesses durchgeführt werden.
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Liegt z. B. eine 3 m breite Folie vor, aus welcher 6 Rollen á 500 mm geschnitten werden, kann das automatische Mapping an 7 Stellen durchgeführt werden, ohne den Produktionsprozess zu stören.
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Liegt eine 3 m breite Folie vor, aus welcher 12 Rollen á 250 mm geschnitten werden, kann das automatische Mapping an 13 Stellen durchgeführt werden, ohne den Produktionsprozess zu stören.
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Somit liegt ein hohes Maß an Breitenflexibilität vor.
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Die Zeichnungen zeigen:
- 1 schematisch in der Seitenansicht eine Vorrichtung zur Herstellung einer Kunststofffolie,
- 2 in der Seitenansicht einen Abschnitt eine Flachdüse mit der Darstellung eines Düsenbolzens,
- 3 schematisch die Hälfte einer Flachdüse und das aus dieser austretende Kunststoffmaterial in Blickrichtung „A“ gemäß 1, wobei das stattfindende „Neck-In“ übertrieben dargestellt ist, und
- 4 schematisch eine aufgegebene Parameteränderungen in Form einer erhöhten Heizleistung an den Düsenbolzen sowie die daraus resultierende Änderung der Dicke der Kunststoff-Folie.
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In 1 ist eine Vorrichtung gezeigt, mit der eine Kunststoff-Folie 1, beispielsweise eine mehrschichtige Dehnfolie, produziert werden kann.
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Hierzu wird Kunststoffschmelze über den Austragspalt (Düsenaustritt) 4 einer Flachdüse 2 ausgebracht, so dass eine Folie mit gewisser Breite B vorliegt. Vom Austragspalt 4 der Flachdüse 2 wird das Kunststoff-Material auf eine Kühlwalze 6 aufgebracht, von der aus die abgekühlte Folie über eine Abhebewalze 7 von der Kühlwalze 6 abgenommen und (in Förderrichtung F) weitergefördert wird.
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Damit zwischen Folie 1 und Kühlwalze 6 bei der erläuterten Führung der Folie 1 um die Kühlwalze 6 herum keine Luft gelangt, sind nicht dargestellte Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks (Vakuumbox) vorgesehen.
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Damit die Folie über ihrer Breite in einem möglichst engen Toleranzbereich eine definierte Dicke D aufweist, wird die Größe des Austragspalts 4 geregelt. Erfasst wird die tatsächliche Dicke der Kunststoff-Folie 1 über eine Messeinrichtung 5, die in Förderrichtung F hinter der Abhebewalze 7 angeordnet ist. Derartige Messeinrichtungen 5 sind bekannt und arbeiten beispielsweise der Basis einer Infrarotmessung. Mit einer solchen Einrichtung kann die Dicke D über der Breite der Folie 1 präzise ermittelt werden.
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Um vorzugsweise im geschlossenen Regelkreis gezielt Einfluss auf die Dicke
D der Folie
1 zu nehmen, weist die Flachdüse
2 Mittel auf, mit denen die Größe des Austragspalts
4 gezielt verändert werden kann. Dies wird durch Düsenbolzen
3 bewerkstelligt, von denen eine Anzahl über die Breite der Flachdüse
2 angeordnet sind. In
2 ist einer dieser Düsenbolzen
3 dargestellt. Zur diesbezüglichen Technologie wird auf die oben bereits erwähnte
DE 35 03 721 C2 ausdrücklich Bezug genommen.
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Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Problematik ist in 3 in übertriebener Darstellung illustriert, nämlich der sogenannte „Neck-In“ der Folie, der sich infolge der Kontraktion bei der Abkühlung derselben ergibt.
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In 3 ist schematisch die (eine Hälfte einer) Flachdüse 2 dargestellt, wobei mehrere Düsenbolzen 3 angedeutet sind, mit denen lokal die Größe des Austragspalts 4 verändert werden kann. Das schmelzflüssige Kunststoffmaterial verlässt die Flachdüse 2 in Förderrichtung F und kühlt ab. Infolge der Schrumpfung des Materials zieht sich die erzeugte Kunststoff-Folie 1 zusammen und schnürt sich, wie übertrieben dargestellt, in ihrer Breite B ein. Die Messeinrichtung 5 ermittelt die Dicke der Kunststoff-Folie 1 über deren Breite B.
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Wie sich aus 3 somit sofort ergibt, ist es zur präzisen Regelung der Dicke der Folie 1 erforderlich, dass eine Zuordnung des Austrags des jeweiligen Düsenbolzens 3 zur Position I, II, III am Ort der Messeinrichtung 5 erfolgt. Nur so nämlich kann gezielt über den Düsenbolzen 3 der Austragspalt 4 so geregelt werden, dass am Ort der Messeinrichtung 5 eine gewünschte Dicke D der Folie 1 vorliegt.
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Wie erfindungsgemäß hierzu vorgegangen wird, ist für ein Ausführungsbeispiel in 4 illustriert:
- Im Falle dieses Ausführungsbeispiel wird die Heizleistung P der einzelnen Düsenbolzen 3 temporär und zum Zwecke des Vorgangs der Zuordnung erhöht (oder erniedrigt) was in 4 im oberen Abschnitt der Grafik dargestellt ist. In der Konsequenz verändert sich der Ausfluss von schmelzflüssigem Kunststoff am Austragspalt 4, so dass es zu einer lokalen Veränderung der Dicke D der Kunststoff-Folie 1 kommt, wie es im unteren Abschnitt der Grafik dargestellt ist.
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Diese Dickenveränderung pflanzt sich in Förderrichtung F fort, bis es den Ort der Messeinrichtung 5 erreicht. Durch Dickenmessung kann das Dickenprofil der Folie 1 genau bestimmt werden und folglich auch durch softwaretechnische Analyse bzw. Auswertung die Lage der Maxima (bzw. Minima) der Dicke (d. h. die Lage der „Höcker“, wie sie sich aus 4, untere Teilgraphik ergeben). Hierzu wird in an sich bekannter Weise eine Auswertung der Messwerte vorgenommen und die Maximalwerte bestimmt, aufgrund derer sich auf die Lage der Düsenbolzen 3 schließen lässt.
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Anders ausgedrückt kann man auch sagen, dass ausgehend von einer mittleren Dicke der Folie die Abweichungen (Delta) zur mittleren Dicke ermittelt werden. Die Lage dieser „Deltas“ geben Auskunft darüber, wo die gesuchten Positionen liegen.
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Die so ermittelten Positionen, die der Lage der Düsenbolzen zugeordnet werden können, werden gespeichert und für den anstehenden Produktionsprozess verwendet. Die Regelung der präzisen Dicke der Folie wird so in einfacher Weise sichergestellt. Die oben erläuterte bislang übliche Vorgehensweise, die vom Operator der Anlage zeitaufwendig und mitunter mit hohem Ausschuss vorgenommen werden kann, wird entbehrlich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kunststoff-Folie
- 2
- Flachdüse
- 3
- Düsenbolzen
- 4
- Austragspalt
- 5
- Messeinrichtung
- 6
- Kühlwalze
- 7
- Abhebewalze
- I
- Position des Düsenbolzens am Ort der Messeinrichtung
- II
- Position des Düsenbolzens am Ort der Messeinrichtung
- III
- Position des Düsenbolzens am Ort der Messeinrichtung
- F
- Förderrichtung
- D
- Dicke der Kunststoff-Folie
- B
- Breite der Kunststoff-Folie
- P
- Heizleistung
