DE2603119A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING CALANDER FILMS OF UNIFORM QUALITY - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING CALANDER FILMS OF UNIFORM QUALITYInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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- B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
- B29C43/22—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of indefinite length
- B29C43/24—Calendering
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
Krauss-Maffei TK 213Krauss-Maffei TK 213
Aktiengesellschaft
München 50Corporation
Munich 50
Verfahren zur Herstellung von Kalanderfolien gleichmäßiger QualitätProcess for the production of calender foils of uniform quality
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kalanderfolien gleichmäßiger Qualität.The invention relates to a method for producing calender films of uniform quality.
Bei der Herstellung von Kalanderfolien aus hochpolymeren Werkstoffen, wie Polyvinylchlorid, hat sich die kontinuier-In the production of calender films made of high polymer materials such as polyvinyl chloride, the continuous
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liehe Beschickung des Kalanders mit vorgeliertem (vorplastifiziertem) Material weitgehend durchgesetzt. Zur Vorgelierung (Vorplastifizierung) werden in der Praxis im wesentlichen folgende Einrichtungen eingesetzt: (1) Ein kontinuierlicher Kneter und nachgeschaltetes Walzwerk mit Streifenschneidvorrichtung und Strainer-Extruder; (2) ein kontinuierlicher Kneter und nachgeschaltetes Walzwerk mit Streifenschneidvorrichtung oder (3) nur ein kontinuierlicher Kneter oder (4) ein diskontinuierlich arbeitender Innenmischer und nachgeschaltetes Walzwerk mit Streifenschneidvorrichtung und Strainer-Extruder oder (5) ein Innenmischer mit nachgeschaltetem Walzwerk mit Streifenschneidvorrichtung.lent feeding of the calender with pre-gelled (pre-plasticized) Material largely enforced. For pre-gelation (pre-plasticization), in practice The following equipment is mainly used: (1) A continuous kneader and downstream rolling mill with strip cutting device and strainer extruder; (2) a continuous kneader and downstream Rolling mill with strip cutting device or (3) only a continuous kneader or (4) a discontinuous one working internal mixer and downstream rolling mill with strip cutting device and strainer extruder or (5) an internal mixer with a downstream rolling mill with a strip cutting device.
Bei jeder der aufgeführten Möglichkeiten wird dem Kalander jeweils von der letzten der genannten Maschinen das vorgelierte Material in Form eines Bandes (2,5), eines Stranges (1,4) oder in Form eines unregelmäßig geformten Granulats (3) mittels eines über die Walzenbreite einstellbar hin- und herschwingenden Förderbandes zugeführt. Obgleich diese Art der Kalanderbeschickung gegenüber der Beschickung mit aufgerollten Teilen des auf dem Walzwerk gebildeten Felles, sogenannten Puppen, bereits eine wesentliche Vergleichmäßigung der kalandrierten FolienWith each of the options listed, the calender is always operated by the last of the machines mentioned the pre-gelled material in the form of a tape (2,5), a strand (1,4) or in the form of an irregularly shaped one Granulate (3) is supplied by means of a conveyor belt that can be adjusted to swing back and forth across the width of the roller. Although this type of calender loading compared to loading with rolled-up parts of the on the rolling mill formed skins, so-called pupae, already a substantial equalization of the calendered foils
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hinsichtlich Dickenkonstanz, der Minderung der Fließlinien u.dgl. gebracht hat, sind die erreichten Ergebnisse noch nicht voll befriedigend.with regard to constant thickness, the reduction of the flow lines has brought and the like, the results achieved are not yet fully satisfactory.
Als eine weitere Voraussetzung zur Erzielung von Folien gleichmäßiger Qualität wurde bereits die Regelung der Materialzufuhr zum ersten Spalt eines Mehrwalzenkalanders erkannt (DT-OS 21 41 741, DT-OS 22 43 751, DT-OS 15 04 722 und DT-Gbm 74 17 901). Durch diese bekannte Verfahrensführung wird sichergestellt, daß der erste Spalt eines Mehrwalzenkalanders nur mit soviel Material beschickt wird, wie dem Kalanderdurchsatz entspricht. Diese Art der Messung und Regelung ist jedoch nur quantitativ und gibt keine Aussage über die qualitative Beschaffenheit des dem Kalander zugeführten Materials. Trotz einer erzielten Verbesserung in Bezug auf eine gleichmäßige Folienqualität hat sich gezeigt, daß auch bei Regelung der dem Kalander zugeführten Materialmenge die erhaltenen Folien noch nicht die gewünschte gleichmäßige Qualität aufweisen.The regulation of the Material feed to the first nip of a multi-roll calender detected (DT-OS 21 41 741, DT-OS 22 43 751, DT-OS 15 04 722 and DT-Gbm 74 17 901). This known process ensures that the first gap is a Multi-roll calender is only charged with as much material as corresponds to the calender throughput. This kind the measurement and control is only quantitative and does not provide any information about the qualitative nature of the material fed to the calender. Despite an improvement achieved in relation to a uniform film quality It has been shown that even when the amount of material fed to the calender is regulated, the films obtained not yet have the desired uniform quality.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das es gestattet, Kalanderfolien gleichmäßigerer Qualität, als dies bisher möglich war, herzustellen.The object of the invention is to create a method that allows calender films of more uniform quality, than was previously possible to produce.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die bestimmende Größe für die Gleichmäßigkeit einer Folie die Größe und die Homogenität der Viskosität des dem Kalander zugeführten, vorgelierten Materials ist.The invention is based on the knowledge that the determining variable for the uniformity of a film, the size and the homogeneity of the viscosity of the dem Pre-gelled material fed to the calender is.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kalanderfolien gleichmäßiger Qualität, das da-The invention relates to a process for the production of calender films of uniform quality that
tyty
durch gekennzeichnet ist, daß die Viskosität des^verarbeitenden Materials direkt vor Einführung in den Kalander oder im Kalander bestimmt wird und in Abhängigkeit von der Viskosität die Vorgelierung des zu verarbeitenden Materials geregelt wird.is characterized by that the viscosity of the ^ processing Material is determined directly before introduction into the calender or in the calender and depending on the viscosity of the pre-gelation of the material to be processed is regulated.
Vorzugsweise wird die Regelung der Vorgelierung durch Änderung der auf das Material einwirkenden Scherkräfte bewirkt.The regulation of the pre-gelation is preferably carried out by changing the shear forces acting on the material causes.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Viskosität gemessen. Es genügt nicht, nur die Temperatur des Materials zu bestimmen, da die Viskosität außer von der Temperatur unter anderem von folgenden Parametern abhängt: Molekulargewicht des Polymeren, Herstellungsverfahren des Polymeren, Art und Menge der Weichmacher, Gleitmittel, Stabilisatoren, Verarbeitungsmittel und Füllstoffe. Hieraus ergibt sich, daß auch unterschiedliche Materialien bei verschiedenenIn the method according to the invention, the viscosity is measured. It is not enough just to determine the temperature of the material, since the viscosity is dependent on the temperature among other things depends on the following parameters: molecular weight of the polymer, manufacturing process of the polymer, Type and amount of plasticizers, lubricants, stabilizers, processing agents and fillers. From this it follows that that also different materials with different
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Temperaturen die gleiche Viskosität aufweisen können. Es ist also erforderlich, die Viskosität des Materials zu bestimmen, wobei es in der Praxis nicht darauf ankommt, einen Absolutwert zu messen. Es reicht vielmehr aus, einen reproduzierbaren Relativwert zu bestimmen.Temperatures can have the same viscosity. So it is required the viscosity of the material to be determined, whereby in practice it is not important to measure an absolute value. Rather, it is enough to have one to determine reproducible relative value.
Die Viskosität des hochpolymeren Materials kann bestimmt werden, indem der Kalander selbst als Rheometer benutzt wird. Das Material übt beim Durchgang durch den Spalt einen Druck auf die Walzen aus. Dieser Druck kann beispielsweise an den Stempeln der Lager der Walze gemessen werden. Für diese Messung eignen sich besonders Druckdosen und insbesondere solche, die praktisch weglos ein elektrisches Signal liefern. Ferner ist es erforderlich, die Spaltweite zu messen. Dies kann beispielsweise durch in geeigneter Weise angeordnete Tauchspulen erfolgen. Des weiteren sind die Materialbreite im Spalt und die Umfangsgeschwindigkeiten der den Spalt bestimmenden Walzen (Schergeschwindigkeit) zu bestimmen. Die Umfangsgeschwindigkeit wird vorzugsweise mittels eines an den Zapfen der Walzen vorgesehenen Impulsgebers bestimmt. Für die Messung der genannten Parameter können handelsübliche Geräte eingesetzt werden. Diese Meßwerte werden in Form von elektrischen Signalen einem Rechner zugeführt, der die verarbeiteten Meßsignale mit einem eingestellten Sollwert vergleicht. Die Abweichung der verarbeitetenThe viscosity of the high polymer material can be determined using the calender itself as a rheometer will. The material exerts pressure on the rollers as it passes through the gap. This pressure can for example can be measured at the stamps of the roller bearings. Pressure cans are particularly suitable for this measurement and especially those that supply an electrical signal with practically no path. It is also necessary that the Measure gap width. This can be done, for example, by suitably arranged plunger coils. Of the width of the material in the gap and the circumferential speeds of the rollers that determine the gap are also important (Shear rate) to be determined. The circumferential speed is preferably set by means of an on the pin of the rollers provided pulse generator. Commercially available Devices are used. These measured values are fed to a computer in the form of electrical signals compares the processed measurement signals with a set target value. The deviation of the processed
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Meßsignale vom Sollwert wird als Regelgröße für die Vorgelierung benutzt.Measurement signals from the setpoint are used as controlled variables for pre-gelation.
Zur Messung der Viskosität des Materials, bevor dieses dem Kalander zugeführt wird, stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung.There are several options for measuring the viscosity of the material before it is fed to the calender to disposal.
Wird als feste Einheit ein Strainer-Extruder eingesetzt, erfolgt die Messung in der Düse des Strainer-Extruders mittels eines in der DT-OS 20 12 207 beschriebenen, handelsüblichen Ultraschall-Viskositätsmeßgeräts.If a strainer extruder is used as a fixed unit, the measurement is carried out in the nozzle of the strainer extruder by means of a device described in DT-OS 20 12 207, commercially available ultrasonic viscosity measuring device.
Wird die Viskosität am Walzwerk bestimmt, kann dies mit einem handelsüblichen .Schalenrheometer (z.B. der Firma Dr.H.Coilin, Systementwicklungen, München) erfolgen oder mit einer Meßwalze.If the viscosity is determined on the rolling mill, this can be done with a commercially available bowl rheometer (e.g. the Dr.H. Coilin, Systementwicklungen, Munich) or with a measuring roller.
Die Bestimmung der Viskosität mittels Meßwalze erfolgt in der Weise, daß an eine Walze eine Meßwalze angestellt wird und der beim Durchgang des hochpolymeren Materials durch den Spalt zwischen Walze und Meßwalze auftretende Spaltdruck, die Spaltweite zwischen Walze und Meßwalze und die Umfangsgeschwindigkeit der Walze und/oder der Meßwalze bestimmt werden. Die Meßwerte werden als elektrische Signale einem Rechner zugeführt. Der SpaltdruckThe viscosity is determined by means of a measuring roller in such a way that a measuring roller is placed against a roller and that which occurs when the high polymer material passes through the gap between the roller and the measuring roller Gap pressure, the gap width between the roller and the measuring roller and the peripheral speed of the roller and / or the Measuring roller can be determined. The measured values are fed to a computer as electrical signals. The pressure of the gap
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wird vorzugsweise mittels Druckdosen bestimmt. Die Spaltweite kann mittels Tauchspulen gemessen werden. Die Umfangsgeschwindigkeit wird vorzugsweise durch einen Impulsgeber bestimmt. Die Meßwalze wird mit einem höheren Druck als dem sich einstellenden Spaltdruck an die Walze/ beispielsweise mittels Hydraulikzylindern oder pneumatischen Zylindern, angestellt. Die Meßwalze wird üblicherweise gegen die Abnahmewalze des Walzwerks angestellt. Ihr Durchmesser beträgt vorzugsweise das 0,2 bis 0,3 fache des Durchmessers der Abnahmewalze und ihre Breite überschreitet vorzugsweise die größte Einstellbreite der Streifenschneidvorrichtung auf jeder Seite um 10 bis 20%. Die Meßwalze kann selbst unangetrieben sein, wird jedoch vorteilhafterweise angetrieben und zwar insbesondere mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit wie die Walze, an die sie angestellt ist. Die bestimmten Parameter werden in Form von elektrischen Signalen einem Rechner zugeführt.is preferably determined by means of pressure cans. The gap width can be measured using plunger coils. The peripheral speed is preferably determined by a pulse generator. The measuring roller is with a higher Pressure as the resulting nip pressure on the roller / for example by means of hydraulic or pneumatic cylinders Cylinders, employed. The measuring roll is usually set against the take-off roll of the rolling mill. Its diameter is preferably 0.2 to 0.3 times the diameter of the take-off roller and its width exceeds preferably the greatest adjustment width of the strip cutter on each side by 10 to 20%. The measuring roller itself can not be driven, but is advantageously driven, in particular with same peripheral speed as the roller to which it is employed. The specific parameters are set in Supplied in the form of electrical signals to a computer.
Bei direkter Beschickung des Kalanders vom kontinuierlichen Kneter kann die Viskosität mittels eines handelsüblichen Ultraschall-Viskositäts-Meßgerätes in der Austrittsdüse des kontinuierlichen Kneters bestimmt werden. Falls der kontinuierliche Kneter konstruktionsbedingt keine Austrittsdüse hat, kann vor den Kneterausgang eine kürze Förderschnecke mit entsprechend gestalteter Düse vorgeschaltet werden.If the calender is fed directly from the continuous kneader, the viscosity can be adjusted using a commercially available Ultrasonic viscosity measuring device in the outlet nozzle of the continuous kneader can be determined. If the design of the continuous kneader does not have an outlet nozzle, a Short screw conveyor with a correspondingly designed nozzle can be connected upstream.
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Es ist ferner möglich, und zwar unabhängig von der letzten vor dem Kalander verwendeten Einrichtung, die Viskosität auf die Weise zu messen, daß das von den Vorgelier einrichtung en kommende Material vor Übergabe auf das Beschickungsband zum Kalander durch eine kurze, extruderähnliche Schneckenfordervorriehtung läuft, die das Material durch eine Düse transportiert, die mit einem Ultraschall-Viskositäts-Meßgerät bestückt ist.It is also possible, regardless of the last device used before the calender, the To measure the viscosity in such a way that the material coming from the pre-gelling device is exposed before delivery the infeed belt to the calender runs through a short, extruder-like screw conveyor device that makes the Material is transported through a nozzle that is connected to a Ultrasonic viscosity measuring device is equipped.
Die Regelung erfolgt in allen vorstehend ausgeführten Fällen in der Weise, daß die erhaltenen elektrischen Signale einem Kleinrechner zugeführt werden, der die verarbeiteten Meßsignale mit dem eingestellten Sollwert vergleicht. Die Abweichung der verarbeiteten Meßsignale vom Sollwert wird als Regelgröße für die Vorgelierung benutzt.The regulation takes place in all the above-mentioned cases in such a way that the obtained electrical Signals are fed to a small computer, which processes the measurement signals with the setpoint value compares. The deviation of the processed measurement signals from the target value is used as the control variable for the pre-gelation used.
Die Regelung der Vorgelierung erfolgt vorzugsweise durch Änderung der auf das Material einwirkenden Scherkräfte. Im Prinzip wäre auch eine Viskositätsänderung durch Heizen bzw. Kühlen möglich. Die Ansprechzeiten sind jedoch im allgemeinen zu lang. Bei einem Walzwerk erfolgt die Änderung der Scherkräfte durch Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Walzen und/oder durchThe pre-gelation is preferably regulated by changing the shear forces acting on the material. In principle, a change in viscosity through heating or cooling would also be possible. The response times however, they are generally too long. In a rolling mill, the shear forces are changed by changing the Speed of rotation of the rollers and / or by
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Änderung der Spaltweite. Bei einem Extruder kann die Änderung der auf das Material einwirkenden Scherkräfte durch Drehzahländerung der Hauptschnecke oder durch Änderung des Druckaufbaüs im Extruder erfolgen. Dies erfolgt durch Änderung der Materialzufuhr über die Stopfschnecke.Change of the gap width. In the case of an extruder, the change in the shear forces acting on the material by changing the speed of the main screw or by changing the pressure build-up in the extruder. this happens by changing the material feed via the plug screw.
Bei einem Innenmischer kann die Vorgelierung durch Änderung der Mischzeit beeinflußt werden.In the case of an internal mixer, the pre-gelation can occur Change in the mixing time can be influenced.
Wie vorstehend ausgeführt wurde, hängt die gleichmäßige Qualität von Kalanderfolien auch von einer kontinuierlichen Materialbeschickung des Kalanders ab. Wird durch die Änderung der Vorgelierung, beispielsweise durch die erläuterte Änderung der auf das Material einwirkenden Scherkräfte, die Mengenzufuhr beeinflußt, dann ist es erforderlich, die Regelgröße für die Vorgelierung mit der Regelgröße für die Mengenregelung zu koppeln.As stated above, the uniform quality of calender films also depends on a continuous quality Material loading of the calender. Is by changing the pre-gelation, for example by the explained change in the shear forces acting on the material, which influences the amount of feed, then it is It is necessary to couple the controlled variable for pre-gelation with the controlled variable for volume control.
Die Viskosität eines auf einem Kalander verarbeitetenThe viscosity of a processed on a calender
hochpolymeren Materials liegt im allgemeinen in einemhigh polymer material generally lies in one
3 5
Bereich von etwa 10 bis 10 Poise. Kunststoffe liegen3 5
Range from about 10 to 10 poise. Plastics lie
3 4 im allgemeinen in einem Bereich von 10 bis 10 Poise,3 4 generally in a range of 10 to 10 poise,
λ während Kautschuk Viskositätswerte von über 10 Poise λ while rubber has viscosity values greater than 10 poise
aufweist.having.
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Hochpolymere Materialien, die üblicherweise auf einem Kalander verarbeitet vjerden, sind insbesondere Hart-Polyvinylchlorid, Weich-Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Mischpolymerisat, Celluloseester und Kautschuk.High polymer materials, which are usually processed on a calender, are in particular hard polyvinyl chloride, Soft polyvinyl chloride, polyethylene, Polypropylene, acrylonitrile-butadiene-styrene mixed polymer, cellulose ester and rubber.
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Claims (6)
München 50Corporation
Munich 50
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Family Applications (1)
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