-
Verfahren zur Herstellung von Folienschluächen aus thermoplastischem
polymeren Kunststoff und Vorrichtung zur Durchführung desselben.
-
Die Erfindung betrifft ein Vetahr und eine Vorrichtung zur Herstellung
von Folienschläuchen aus thermoplastichem polymerem Kunststoff, bei dem der Kunststoff
aus einer ringschlitzdüse stranggerpresst wird, der Folienschlauch auf einen Durchmesser
aufgebläht wird, der Uber dem Durchmesser der RingschlitzdUse liegt, und der Fclienschlauch
von der Strangpressstelle mit einer Geschwindigkeit bewegt wied, die grösser als
die Extr@sionsgeschwindigkeit ist, während er abgekühlt wird, indem er in unmittelbarer
Nachbarschaft, jedoch ohne BerUhrung Uber die Oberfläche eines innerhalb des Schlauchs
koaxial zur Ringschlitzdüse engeordneten Kühldorns geführt wird, der im wesentllchen
kreisförmigen Querschnitt hat.
-
Ein derartiges Verfahren ist aus den USA-Patetschriften 2 966 700
und 2 987 765 bekannt während Massnahmen zur Durchführung der Verfahrensstufen 4
und 5 bei der Herstellung schaluchförmiger Filme geläufig sind.
-
Bei der Herstellung von Folienschläuchen mittels eines der artigen
Verfahrens werden PUr eine gegebene Ringschlitzdüse (oder im Falle einer Düse mit
einstellbarer Lippe für einen gegebenen Lippenabstand) und einen gegebenen Polymerdurchsatz
der Durchmesser und die Wanddicke des Schlauchs gesteuert, indem a) das Mass, mit
dem der Schlauch von der Strangpresstelle, d. h. der Düsenstirnfläche, abgezogen
wird, und b) der Gasdruck innerhalb des Schlauchs entsprechend eingestellt werden.
Polywere, die sich in Eingenschaftens wie beispielsweise der otimalen Schmelzstrangpresstemperatur
und der Schmelzviskosität unerscheicden, erfordern selbstverständlich etwas unterschiedliche
Einstellungen dieser Prozessvariablen.
-
Bei diesem Verfahren tritt eine Ausweitung des Schlauchs eir wenn
die wanddicke des aus der Düse austretenden Absch@ tt@ durch Ziehen im plastischen
verformbaren Zustand bis zur Überwindung der Schmelzspannung des Polymeres in dieser
Zon@ durch den Gasdruck innerhlab des Schlauchs vermindert @@@ de. Der Durchmesser
de Schlauchs wächst unter dem Eint@@@@ dieses Gsasdrucks weiter, während die Wanddicke
unter der kombinierten Wirkung der Zugspannung und dir Durchmesserausweitung weiter
abnimmt, bis der Schlauch auf eine Tempe
ratur unterhalb seines
verformbaren Zustands abgekühlt ist.
-
Eine verhältnismässig kleine Wärnemenge wird von dem sich erweiternden
Folienschlauch durch Wärmeübertragung ausserhalb des Schlauchs abgeführt. Der grösste
Teil der dem Folienschlauch entzogenen Wärme wird Jedoch durch Wärmeleitung Uber
die'den Schlauch vom Kühldorn trennende Gasschicht abgeführt. Folglich wird das
Ausmass, mit der kontinuierlich bewegte Folienschlauch gekühlt wird, un@ mittelbar
durch die Dicke dieser Gastrennschicht bestimmt.
-
Übersteigt der Gasdruck innerhalb des Schlauchs im Zwischenraum zwischen
der Düsenstirnfläche und dem KUhldorn den gewünschten Wert, erfolgt eine Ubermässige
Ausdehnung des Schlauchs (mit gleichlaufender Wandstärkeminderung), wodurch der
Schlauch vom kühldorn weiter wegbewegt wird, was häufig zu einer Bruch des Folienscyhlauchs
und damit zu Produktionsausfall ftihrt Fällt umgekehrt der Gasdruck unter den gewünschten
Wert, wird der Folien-Schlauch unzureichend ausgeweitet, ao dass er rnit dem Xühldorn
in Kontakt kommt und sich an diesem festlegen kann, so daos hierbei auftretende
Zugkräfte häufig zu BrUchen führen.
-
Bei einem solchen Arbeitsvorgang liegen die Gasblasdrücks innerhalb
des Folienschaluchs im Zwischenraum zwischen der Düsenstirnseite und dem kühldorn
im allgemeinen zwlschen ungefür 0,13 und 13 mm Wassersäule (Überdreck) und
während
Innen-Gasdrücke bis herab zu 0,025 mm Wassersäule im praktischen Betrieb beobachtet
wurden, treten Drücke oberhalb ungeführ 25 mm Wassersäule selten auf. Da die Unterschiede
zwischen normalen Gasdrucken und solchen, die ,zu einer übermässigen oder unzureichenden
Ausweitung des Schlauchs führen, in nur wenigen 100stel mm Wassersäule gemessen
werden, versteht sich ohne weiteres die Schwisrigkeit, den Gasdruck mittels einer
Einrichtung zu steuern, die Xnderungen dieses Druckes unmittelbar misst.
-
Normalerweise zur Messung extrem kleiner Druekunterschiede verwendete
manometrische Einrichtungen sind, im al meinen recht gross und unhandlich, wenn
ein ausreichendes Mass an Empfindlichkeit und Genauigkeit erzielt werden soll. Ferner
ist die Anwendung von Signalen von diesen Einrichtungen über ein Steuergerät zur
Änderung der Gaszufuhr zum Schlauchinneren äusserst schwiering und erheblichen Fehlern
ausgesetzt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gasdruck im Folienschlauch
so mittels einfachen Anordnung zu regeln, dass Folienbrüche auf Grund einer übermässigen
oder unzureichenden Ausweicung des Folienschlauchs vermieden werden.
-
Diese Aufgabe wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch gelöst,
dass die Temperatur des bewegten Folienschlauchs an einer Stelle deB Folienschlauchs
innerhalb
eines Bereichs bestimmt wird, der stromaufwärts durch
den erstmals erreichten maximalen Schlauchdurchmesser bestimmt wird und stromabwärts
durch den Ringabschnitt des Polienschlauchs, von dem aus abwärts der Folienschlauch
im wesentliehen in thermischem Gleichgewicht mit der Oberfläche des Khldorns steht,
und der Gasdruck entsprechend einer Temperaturänderung derart geändert wird, dsss
einer weiteren Temperaturänderung in der gleichen Richtung entgegengewirkt und die
Temperatur des Filmschlauchs an der Messstelle auf ihren Ursprungswert zurückgebracht
wird.
-
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
ist gekennzeichnet durch einen ein Signal liefernden Temperaturfühler, der dicht
benachbart der Oberfläche des Kühldorns angeordnet ist, um ein Signal zu erzeugens
das der Temperatur des Schlauchs an dieser Stelle direkt proportional ist, mit einem
Signalwandler, der das Signal des Temperaturfühlers in abgewandelter Form sn eine
Regeleinrichtung abgibt, welche die Gaszuführeinrichtung entsprechend Änderungen
des Signals derart betätigt, dass die Gaszufuhrmenge zum Innenraum des Schlauchs
umgekehrt proportional den Änderungen des Signals geändert und hierdurch einer weiteren
Änderung des Signals in der gleichen Richtung 3entgegengewirkt sowie das Signal
auf seinen Ursprungawert zurückgeführt wird. -Die Erfindung wird anschliessend an
Hand eines ausführungsbeispiel@ @ in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung be
schrioben.
-
Die in der Zeichnung veranschaulichte Vorrichtung weist eine Ringdüss
11 auf, durch die der schlauchförmige the rmoplastische a Pllm 12 b Porn eine kontinuierlichen
Schlauches stranggepreßt wird. Der Schlauch wird Uber einen hohlen Kühldorn 13 mit
einer glatten Oberfläche und einem kreisförmigen Querschnitt geführt, und zwar mittels
nicht veranschaulichter, stromabwärts des Dorns angeordneter Walzenvorschubmittel.
Der Kühldorn ist eine bestimmte Streoke von der Stirnfläche der Düss 11 entfernt
einstellbar aufgehängt, indem er an einer hohlen Tragsäule 14 befestigt ist, die
durch den mittleren oder Kernteil der dUse verläuft. Der Dorn besteht aus einet
kegelatumpfförmigen Abschnitt 15a, dessen schmales Ende der Düse gegenüber liegt,
und einem zylindrischen Abschnitt 13b. In die Wand des Xllbldorno ißt eine Schlange
15 eingebettet. Durch die Schlange wird ein Küblmedium geleitet, das über den Einlaß
16 eingefübrt wird und Uber den Auslaß 17 austritt. Vorzugsweise werden sowohl die
Ringdüse 11 als auch der Uhldorn 13 in gleicher Richtung mit gleicher Radialgeechwindikeit
rotiart, um hierdurch die Auswirkung von Filmdickenungleichförmigkeiten, die auf
ungleichförmige Schmelzvertoilung uni den Umfang der Düse 11 zurückzuführen sein
können,zu verteilen und kleinstmöglich zu halten.
-
Das Verfahren kann auch in der Weise durchgeführt werden, daß die
Düse und die Kühleinrichtung in entgegengesetzter Richtung rotieren oder eines dieser
Teile rotiert, whhrend das andere festoteht.
-
Luft oder ein äquivalentes gasförmiges Medium wird unter Druck Uber
die Speiseleitung 18 eingeführt. Das Gas steht unter einem Druck, der ausreicht,
um den frisch stranggepreßten Schlauch aui einen bestimmten Durchdmesser auszuweiten,
der geringfügig Uber (belopielaweina bis zu ungefähr 0,5 mm über) dem Maximalduro@messer
des Kühldorna liegt. Während der Schlauch mittels herkömmlicher (nicht veranschaulichter)
Walzenvorschubmittel Uber den Dorn
zur Verhinderung einer unerwünschten
Ausweitung des Schlaucha überschüssiges
Gan durch in Reihe von Löchern 19 abgelassen, die in einem Abstaud von ungefähr
25 mm in der fand des kühldorns angeordnet sind und mit dea hohlen Innenraum des
Dorn. in Verbindung stehen. Obwohl in Fig. 1 eine eineige Reihe von Löchern 19 dargestellt
ist, kann Jede beliebige Anzahl von Reiben verwendet werden. Die Reihen liogen vorzugsweise
in ringsus laufenden Buten 20. Aus dem Innenraum des Dorne wird das Gas durch die
hohle Tragsäule 14 zur Atmosphäre oder einem anderen Bereich geleitet, der auf einem
geringfugia niedrigeren Druck gehalten ist, Pls das Gas innerhalb des @chlauohförmigen
Films zwischen der Düsenstirnfläche und der Kühldorn. Alternativ brauchen die Druckentspannungslöcher
19 auch nicht mit dem hohlen Innenraum des Dorn in Verbindung zu stehen, sondern
kann stattdessen der Dorn mit einem Innengehävse versehen sein, das unaittelbar
mit der Atmosphäre in Verbindung otebt.
-
Das die Temperatur bestimmends und ein Signal erzeugende Elemen 21.
das vorliegend als Thermoelement veranschaulicht jot, das in Kontakt bit der Außenfläche
des schlauchtörmigen Films 12 steht, ist so angeordnet, daß es die Temperatur des
scblauchförmigen Filze 12 bei seiner Vorbeibewegung am Kühldorn 13 an einer Stell.
b@stimmt, dt. innerhalb des Bereichs list, der auf der etromaufwärtigen Seite durch
den ersten Querschnitt maximalen Durchmessers des kühldorne 13 und auf der etromabwärtigen
Seite durch das im wesentlichen ringsum laufende Element des schlauchartigen Films
bestimmt ist, von dem aue abwerts der achlauchartige Film im wesentlichen in tbermischem
Gleichgewicht mit der Oberfläche des Kühldorns steht, d.h. stromabwärts dessen die
Temperatur des Schlauchs fUr alle praktischen Zwcke nicht weiter abnimmt.
-
Spannungssignals von Temperaturmeßelement 21 werden auf einen elektropneumatischen
Wandler 22 herkömmlicher Ausführung übertragen, der die Spannungssignele ia proportionale
pneumatische
Signele umwandel, die der Betätigung einer pneumatisch
betriebenen Temperaturanzeigeeinrichtung 23 (beispielsweise auch ein schreibendes
Meßgerät) dienen und gleichzeitig einer die Umkehrfunktion ableitenden pneumatischen
Regeleinrichtung 24 ebenfalls handelsüblicher Ausführung zugeleitet werden, deren
Ausgangssignel einer herkömmlichen Proportional-Rückstellregeleinrichtung 25 zugeleitet
wird. Die pneumatischen Signale der Regeleinrichtung 25 betätigen ein Membranregelventil
26 in der Gasspeiseleitung 18 derart, daß beispielsweise ein Ansteigen des Spannungssignals
des die Temperatur bestimmenden Elements 21 zu einer Herabsetzung der Gasdurchflußmenge
durch die Gasspeiseleitung 18 führt. Auf diese Weise führt eine Temperatursteigerung
des schlauchartigen Films, dis durch dao Temperaturmeßelement 21 bestimmt wird,
zu einer proportionalen Herabsetzung des Gasdrucks innerhalb des schlauchförmigen
Films im Zwischenraum zwischen der Düsenstirnfläche und dem kühldorn.
-
Infolge dieser Abnahme des Gasdrucks kann sich der eehlauchförmige
Film der Oberfläche des Kühldorns weiter nähern, wodurch mehr Wärme vom schlauchartigen
Film ertragen und dessen Temperatur herabgesetst wird, wodurch seinerseits das Signal
ru Null gemacht wird, das die beschriebene Änderung ausgelöst hat Anstelle eines
mit dom it Film in Kontakt, stehenden Thermoelenente kann das Temperaturmeßelement
21 eine nicht in Kontakt mit dem Film kommende Strahlungsmeßeinrichtung sein, die
zur selektiven Aufnahme und zum Ansprechen auf eine bestimmte Wellenlänge der von
dem schlauchartigen Film abgestrahlten Energie abgestimmt t Wird ein in Kontakt
mit dem Pilm atehendes Thermoelement verwendet, werden zweckmäßig (nicht veranschaulichte)
Mittel vorgoosben, die den Kontakt unabhängig von kleineren Änderungen der Lage
dee schlauchförmigen Filme 12 aufrechterhalten. Beispiel@weise kann eins Peder niedriger
Spannung vorgesehen werden, die das Thermoelement sanft und gleichwohl sicher geger
den
Film drückt. Während aus Gründen des einfachen Einbaus und der nachfolgenden Justierung
vorzugsweise eine fest angeordnete Temperaturmeßeinrichtung außerhalb des vorbewegten
Filmschlauchs verwendet wird, kann auch ein mit dem Pilin in kontakt oder nicht
in Kontakt stehende5 Temperaturmeßelemcnt benutzt werden, das an dem Kübldorn selbst
angeordnet ist.
-
Rotiert der Kühldorn, wurde ein derartiges Temperaturmaßelement die
Temperatur des schlauchförmigen Films länge der schraubenförmigen Bahn bestimmen,
die eich aus der Kombination der Dorndrehung und der linearen Vorbewegung des schlauchartagen
Films ergibt. Anordnungen innerhalb des schlauchartigen Pilms sind insofern weniger
günstig, als sie Schleifringe erfordern, um die Spannungssignsle aus dem Schlauch
heraus zum Regelzentrum zu Ubermitteln. Ferner iat die Änderung dar Anordnung der
auf dem Kühldbrn angebrachten Temperaturmeßeinriohtung für ins optimale Einstellung
der Lage der Meßeinrichtung bei ber Herstellung von Filmen, die sich in ihrer linearen
Geschwindigkeit und Dicke unterscheiden, ochwierigor ale die Änderung der Anordnung
eines außerhalb des @chlauche vorgesehenen Temperaturmeßelements.
-
Be versteht stab, daß anstelle des oben beschriebenen Systems ein
elektrisch betätigtes Regelsystem henutzt werden kann. das auf Grund eines elektrischen
und nicht eines pneumatischen Signals arbeitet. Bei einer solchen Anordnung würde
de. elektropnoumatieche Wandler durch einen elektronishcen Ver stärker und die peumatisched
Temperaturanzeigeeinrichtung durch oine elektrisch ansprechende Anzeigeeinrichtung
er-@etzt.
-
Es versteht sich ferner, daß bei einem Ausfall der Regeleinriokitung
ein geibter techniken die Temperatur bestimmen und des Msmbranregelventil 26 von
Hand bedienen kann, m die Gasdurchflußmenge in der Speiseleitung 18 derart zu ändern,
daß der Gasdruck innerhalb des schlauchartigen Films in der
Weise
verändert wird, daß Änderungen der normalerweise angszeigten Regeltemperatur entgegengewirkt
wird.
-
Um die Basis für eine wirksame Regelung des Verfahrens Zu erhalten,
sollte das Temperaturmeßelement vorzugsweise derart angeordnet sein, daß es die
Temperatur des Schlauches bestimmt, nachdem der Schlauch auf seinen vorbestimmten
maximelen Durchmesser, (d.h.einen Durchmesser, der geringfügig größer als der Maximaldurchmesser
des Kühldorns ist) aufgeblasen iet, und es ist wennntlieb, daß das Mcßelement so
gelagert ist, daß es die Temperatur des Schhlauche bestimmt, bevor dieser einen
Zustand erreicht hat, @@ / dem er im wesentlichen in thermischem Gleichgewicht mit
der Oberfläobe des KUhldorns steht, oder in anderen Worten, die Temperatur des sich
vorbewegenden Schlauchs muß bestimmt werden, während sie noch im Abnehmen begriffen
ist.
-
Die Meßstelle ouß daher innerhalb des Bereiches liegen, der an der
stromaufwärtigen Seite durch den ersten Querschnitt maximalen @urchmessere des Kühldorns
und an der stromabwärtigen Seite durch das im wesentlichen ringsum laufende Element
der Folienschlauchs bestimmt ist, von dem aus stromabwärts der Folienschlauch im
weentliohen in thermischem Gleichgewicht mit der Oberflache den Kühldorns steht,
wobei dieses "ringsum laufende Element" im folgenden der Einfachheit halber als
"Temperaturausgleichslinie" bezeichnet wird, Die genaue Lage der Temperaturausgleichelinie
mit Bezug auf den ersten Querschnitt maximalen Durchmessers des Kühldorns hängt
von dem Wärmeübertragungsgleichgewicht ab, das für Jede gegebene Reihe von Prozeßbedingungen
auftritt, und, wird von zahlreichen Prozeßvariablen beeinflußt. Beispielsweise suchen
oine Steigerung der Schmelstemperatur, der Schmeltdicka, der Polymerdurchsatzmego.
des Innengasdrucks, der Einlaßtemperatur des im Dorn umlaufenden Kühlmittels oder
der Filmvorbewegungsgeschwindigkeit
sowie eine Abnahme der Kühlmitteldurchfluß
menge die Temperaturausgleichslinis weitar stromabwärts zu verschieben, Um das Temperaturmoßelement
en geeigneter Stelle anzuordnen, wird die Temperaturausgleichslinie zunächst durch
ein Tastverfahren grob beetimmt. Der Techniker oder Maschinenführer berührt den
sich vorbewegenden Schlauch leicht mit einem Finge@ an einer Stelle, die erhoblich
stromabwärts des Bereiches liegt, wo erfa@rungsgemäß die Temperaturausgleichslinie
er wartet werden kann, und bewegt denn unter Aufrechterhaltung dieses leichten Kontakts
den Finger stromaufwärts, bis ein deutlicher jäher Temperaturanstieg bemerkt wird
Die Stelle, an der der jähe Temperaturanstieg auftritt, wird als "Heißlbleq bezeichnet.
Obwohl zwischen verschiedenen Personen schwankend, liegt die Temperatur des Films
an der Heißlinie normalerweise im Bereich von 50-60°C.
-
Selbst unter Berücksichtigung der Unterschiede in der Temperatur,
mie der das Kühlwasser ven natürlichen und Kühlquellen zur Verfügung steht, in erheblichem
Maße variierenden Kühlmitteldurchflußmengen und dar zabireichen anderen Prozeßvariablen
liegt die Temperaturausgeleichelipie bei beliebigen praktischen Anlagen zur Durchf@hrung
des Verfahrene neeb der Erfindung im sllgemeinen in einer Entfernung von ungefähr
12.7 bis 67 mm etromabwärts der üerßlinie. Es versteht sich, daß in Xontakt mit
dem Film gebrachte Thermoelemente verwendet werden können um die Temperaturausgleichslinie
genauer zu ermitteln.
-
Wird ein Kontakttbermoelemant ale Temperaturmeßelement eingesetzt,
ist es zweckmäßig, das Thermoelement an den Schlauch an einer Stolle anliegen zu
lassen, die geringfugig etromabwärte dor Heißlinie liegt, um Eindrücke in den Schlauch
durch d¢n wenn auch leichten Kontakt des Thermoelements kleinstmöglich ZU halten.
-
Je höher die Temperatur des Schlauchs tat dor Meßstelle) über der
Temperatur der Temperaturausgleichslinie liegt, desto bosser spricht das Regelsystem
an. Daher ist es selbst bei Verwendung eines Kontaktthermoelemants wünschenswert,
die Meßstelle an die Heißlinie oder stromaufwärts derselben zu logen. Um einen unnötigen
Filmausschuß infolge des geringfflgig gesteigerten Eindrückens zu vermeiden, des
ein Kontakt the rmoelement in diesem Bereich bewirkt, wird das Thertncelement zweckmäßigerweise
so angeordnet, daß ein auStretender Eindruck mit der Knickfalte des Schlauchs (falls
dieser als flacher nahtloser Schlauch aufgewickelt werden soll) oder mit einem der
Elemente zusammenfällt, längs deren der Schlauch geschlitst wird (wenn er aln Mehrzahl
gesonderter Filme aufgewickelt worden soll).
-
Es versteht sich, daß bei Anwendung eines strahlungsempfindlichen
Temperaturmeßelements die Bestimmung der Temperatur des Filmechlauchs an Stellen
erfolgen kann, die erheblioh weiter stromaufwärts der Temperaturausgleichslinie
liegen, als dies mit Hilfe eines Kontaktthermoelements zulässig ist, ohne ein Eindrücken
des Films zu riekieren.
-
Die unten stehenden Produktionsdaten erläutern beispielhaft weiter
die Grundmerkmal und die praktische Durchführung der Erfindung.
-
Pilmechläuche aus vernetztem Polyäthylen niedriger und mittlerer Diohte,
linearem Polyäthylen hoher Dichte, Mischungen sue vernetztem und linearem Polyäthylen
sowie aus linearem Polypropylen wurden in einer fortlaufenden Versuchsreihe während
einer ausgedehnten Zeitperiode hergestellt, die in drei im wesentlichen gleiche
Teile unterteilt war. Die benutzte Anlage entsprach im wesentlichen der in der Zeichnung
wiedergegebenen. Während Jeder Periode wurden die Bedingungen von Versuch zu Versuch
weitgehend
variiert; sio reichten von der Herstellung 0,076 mm dicken Filme mit Lineargeschwindigkeiten
in der Gogend von 21 m/min bis zur Herstellung von 0,025 mm dickon Films bei Lineargeschwindigkeiten
über 61 m/min. DSe Anlagenkapazität lag zwischen einer Ringdüse mit 61 cm Durchmesser
in Verbindung mit einem kühldorn mit einem Maximaldurchmesser von 84 cm und einer
Ringdüse mit 81 cm Durchmeser in Verbindung mit einem Kühldorn mit einem Maximaldurchmesser
von 119 om. iDie Luftzufuhrmengen reichten von ungefähr 0,0028 m3 bis 0,17 m3 je
min. und die Gasblasdrücks innerhalb des Schlauche lagen zwischen 0,076 mm und 1,27
mm Wasser.
-
Während Jeder Periode wurden über 136 000 kg Polymer stranggepreast.
-
Wäkirend der ersten Periode wurde der Gasdruck inzierhalb des Schlauchs
im Zwischenraum zwischen der DWHe und dem Kühldorn durch Handeinstellung des Ventils
der Gasspeiseleitung geregelt. wobei der Maschineführer diese Einstellungen aufgrung
der Beobechtung und Beurteilung vornahm, daß das Profil des von der Dase Uber den
Sffhldorn vorbewegten Schlauchs optimal war oder nicht. Während dieser Periode lag
der ausschuß infolge von Filmrissen aufgrund übermäßiger oder unzurelchender jYua
weitung des Schlauchs zwischen ungefähr 11 und 19 % des insgesamt stranggepreseten
Polymer ; der Mittelwert lag bei ung gefähr 16 %.
-
Während der zweiten Pe@iode wurde, nachdem jeder Versuch auf zufriedenstellende
Prozeßbedingungen eingestellt war, ein Eisen-Konstantan-Thermoelement (22-Gause)
außerhalb d3 eich vorbesegenden Schlauchs angeordnet und durch leichte federspannung
in schwachen Kontakt mit der Oberflüche des vorbewegten Schlauchs an einer (von
Versuch zu Versuch variierenden) Stelle innerhalb des Bereichs gedrückt, der an
der stromaufwärtigen Seite durch den ersten Quersehnitt maximalen Durchmessers des
KUhldorns und an der stromabwärtigen Seite durch die oben erwähnte Temperaturausgleichslinie
begrenzt war; die Lage der Temperaturausgleichslinie wurde Jeweils mit Bezug auf
die heiße Linie ge-Schätzt, die ihrerseits durch das oben beschriebene Abtastverfahren
bestimmt wurde. das Thermoelement wurde an einen elektro pneumatischen Wandler mit
einem Bereich von 0-10000 (Brown Model T 158 der Brown Instrument Division of Minneapolis-Honeywell,
Philadelphia, Pennsylvania) angeschlossen. Der wandler setzte die vorn Thermoelement
empfangenen Spannungswignale in proportionale pneumatische Signale um, die unmittelbar
verwendet wurden, um ein pneumatisch betriebenes Temperaturanzeigegerät mit einem
Bereich von 0-100°C (Morre Dial temperature Indikator der Moore Products Company,
Philadelphia, Pennsylvanis zu betätigen. >,ar zufriedenstellender Betrieb in
jedem Versuch erreicht, wurde die an dem Temperaturanzeigegerät angegebene Temperatur
(Regelpegoltemperatur) durch den Maschinenführen @ obachtet, der dann versuchte,
diese Temperatur ungeändert zu halten, indem er das Ventil der Gasspeiseleitung
von Hand ei@ stellte, um den Gasdruck innerhalb des Schlauchs zu senken, wenn die
regelpegeltemperatur über den zulässigen Regelbereich anstieg, und umgekehrt. In
Abhängigkeit von den verschiedenen Proseßvariablen, beispielsweise dem stranggepreßten
Polymer, der Schmelztemperatur, dem Polymerdurchsatz, der linearen Schlauchvorschubgeschwindigkeit,
der Größe und dem relativen Abstand von Düse und Dorn, den Durchflußmengen und der
Einlaßtemperatur des Küblmittels sowie der Durchflußmenge und dem
Abgabedruck
des Speisegases, wurden Regelpegeltemperaturen im bereich von ungefähr 40 bis 1000C
mit Erfolg verwendet. Während diesess Zeitraumes lag der Ausschuß, berechnet auf
der gleichen Grundlage wie für die erste Periode, zwisohen ungefähr 6 und 15 % des
insgesamt stranggepreßten Polymere und betrug im Mittel ungefähr 11 5.
-
Während der dritten Periode wurden das Kontaktthermoelement und der
wandler bei jedem Versuch in der oben für die zweite Periode beschrisbenen Weise
verwendet. Die pneumatischen Signale des Wandlers wurden Jedoch nicbt nur ur Betätigung
der Temperaturanzeigeeinrichtung benutzt, sondern gleichzeitig einer Regel einheit
(Moore Model 59 ullmatio Derivative Control Unit der Moore Producta Co., Philadelpbia,
Pennsylvania) zugeführt, die unter Bildung der Umkehrfunktion arbeitete und deren
pneumatischer Ausgagssignal einer Aufzeichnungeregelstation (Moore Model 5311 MT@@
Recordsng Control Station der Moore Produots Oo., Philadelphia, Pennsylvania) zugeführt
wurde, die ihrerseite mit einer proportionalen Rückstellregeleinrichtung (Moore
Model 56 M Proportional and Reset controller dar Moore Products Co., Philadelphia,
Pennsylvania) gekeppelt war. Die pneumatiochen Ausgangesignale der letztgenan@ten
Regeleiurichtung wurden zur Betätigung eines Membranregelventile r Research Cotrols,
Tulea, Oklahoma) in der Luftepeiseleitung derart verwendet, daß ein Anstieg über
den Regelpegel dr vom Thermoelement ermittelten Temperatur selbsttätig eine pvoportionale
Verminderung der Speiseluftmenge zum Innenraum des Schlauchs bewirkte, und umgekehrt.
In Abbängigkeit von den obe@ genannten Prozeßvarisblen wurden Regelpegeltemperaturen
im Bereich von ungefähr 40 bis 100°C erfolgreich eingesetzt. Der Ausschuß lag während
dieser Periode, berechnet auf derselben Basis wie fur die erste und zweite Periode,
zwischen ungefähr 2 und 5 % de. insgesamt stranggerpreßten Polymers, im Mittel bei
3,5 %.
-
Aus der vorstehenden Beschreibung und den angegebenen Daten ergeben
eich ohne weiteres die Vorteile eines Regelsystms nach der Erfindung, das den Innengasdruck
in Abhängigkeit von Filmtemperaturänderungen an einer kritischen Stelle regelt.
Im Gegensatz, hierzu vermag ein Verfahren zur Regelung der Kühlgeschwindigkeit des
sich erweiternden, vorbawegten schlauchfrmigon Filme durch Änderung dea Innengasdrucks
in Abhängigkeit von einer unmittelbaren Messung des Druckes selbst nur Änderungen
dieses Druckes entgegenwirken, und zwar unabhängig von dem diese Änderungen verursachenden
Paktor.
-
Dies kann zuweilen eine Regelungsabweichung verstärken etatt vermindern.
Beispielsweise sei eine zeitweise Herabsetzung der aus der Ringdüse austretenden
Menge an Polymerschmelze angenommen. Der dünnere Abschnitt der Schmelze kUhlt schneller
ab und stellt dem Innengasdruck einen größeren Widerstand entgegen, eo daß sich
der Soblauch weniger aufweitet, Bei unter änderter Gaszufuhrmenge wird die sich
ergebende Verminderung des Volumens innerhalb des Schlauchs zwischen der Düse und
dem Kühldorn von einem proportionalen Anstieg des Drucke innerhalb dieses Volumens
begleitet. Ein Druck messendes Regeleystem wird dader die Gaszufuhr von der Speiseleitung
drosseln, was zu einer weiteren Zusammenziehung des Schlauchs führt und ein Reißen
des Films mit sich bringt. nie große Vielssitigkeit des Regelverfahrens nach der
Erfindung ergibt sich aus der analyse der folgenden angenommenen Situationen.
-
(1) Eine Steigerung des Drucks in der Speisegasleitung führt zu einer
Vergrößerung des Schlauchdurchmessers und bewegt den Schlauch weiter vom Kühldorn
weg, so dß die Temperatur deo Schlauchs an dor Meßstelle ansteigt. Dieser Temperaturanstieg
bewirkt eine proportionale Senkung der Speisegasmenge, so daß die Regelabweichung
ausgeglichen wird.
-
(2) Eine Steigerung der Temperatur der Schmelze vermindert die Schmelzfestigkeit
des polymeren Materials, so daß der verfügbere Gasdruck don Schlauoh auf einen größeren
Durchmesser ausweiten kann und der Schlauch hierdurch weiter vom Kühldorn weg bewegt
wird, so daß die Temperatur des Schlauchs an dor Meßstelle ansteigt. Entsprechend
(1) führt diese Temperatursteigerung zu einer als Korrektur wirkenden Senkung des
Gasdrucks innerhalb des Schlauchs.
-
Eine Steigerung der Menge an polymerer Schmelze, die aus der Ringdüse
austritt, vermindert die wirksame Schmelzfe@tigkeit infolge der höheren wirksamen
Filmtemperatur am KUhldorn, so daß der verfügbars Gasdruck den Sch@@@@weiter als
zuvor aufweitet. Der Schlauch befindet sich nun in weiterem Abstand vom Kühldorn,
und seine Temperatur an der Meßstelle iet folglich höher. Diese Temperatursteigerung
verursacht eine korrigierends Absenkung des Gasdrucks innerhalb des Schlauchs, (4)
Eine Steigerung der linearen Geschwindigkeit der Vorbewegung des Schlauchs vermindert
die Dicke des Luftfilms zwischen der Polymerschmelze und dem Kühldorn, so daß sich
der Film dichter am kühldorn bewegt und folglich die Temperatur an der Meßstelle
absinkt. Dieser Temperaturabfall führt zu einer korrigierenden Steigerung des Gasdrucks
im Schlauch.
-
Das verbesserte Verfahren nach der Erfindung gestattet auf dices Weise
die kontinuierliche Herstellung schlauchförmiger Filme ae thormoplastischen Polymeren
einer lauge ununterbrochene Produktio@szeiten, indem Produktionsausschuß infolge
Reißene das Sohlauche aufgrund übermäßiger oder unzureichender Ausdehnung infolge
einer Vielzahl von Ursachen weitgehend herabgesetzt