DE3014989A1

DE3014989A1 - Verfahren zur steuerung der foliendicke der in einer blasfolienextruderanlage hergestelten schlauchfolien

Info

Publication number: DE3014989A1
Application number: DE19803014989
Authority: DE
Inventors: Hartmut 4540 Lengerich Upmeier
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 1980-04-18
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1981-10-22
Anticipated expiration: 2000-04-19
Also published as: GB2074349B; DE3014989C2; BR8102339A; GB2074349A; US4425290A; FR2485433A1; NO155918B; NO810808L; SE8102450L; CA1170414A; IT8120178A0; JPH0141487B2; NO155918C; JPS56164824A; IT1135645B; SE435819B; FR2485433B1

Description

33 452 G-die 11. April 1980

Windmöller & Hölscher, 4540 Lengerich

Verfahren zur Steuerung der Foliendicke der in einer Blasfolienextruderanlage hergestellten Schlauchfolien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Foliendicke der in einer Blasfolienextruderanlage hergestellten Schlauchfolien mit einem in mit Stellgliedern versehenen Temperiersektoren gleicher Umfangslänge aufgeteilten Düsenring, mit einer Folienkalibriereinrichtung, einer Abzugsvorrichtung für die Folien und mit einer die Folien speichernden Einrichtung.

In Blasfolienextruderanlagen hergestellte Schlauchfolien werden nach ihrer Herstellung zu Rollen aufgewickelt, um die Folien speichern und zum Zwecke ihrer weiteren Verarbeitung transportieren zu können. Bei der Folienherstellung

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läßt es sich üblicherweise kaum vermeiden, daß Foliendick- und Foliendünnstellen auftreten, die sich beim Aufwickeln der Folienbahn summieren, so daß sich Folienrollen mit ringförmigen Wülsten ergeben können. Die Weiterverarbeitung der Folien kann dadurch erschwert oder sogar ausgeschlossen sein. Bei der Herstellung von Blasfolien ist es bekannt, die flachgelegten Schlauchfolien unter Verdrallung der Folienblase bis zu 360° reversierend abzuziehen, so daß eventuelle Foliendickstellen gleichmäßig über die Rolle nach der Art des Seilwickeln verteilt werden. Diese wendelförmig verlegten Dickstellen können sich jedoch in bestimmten Verarbeitungsmaschinen als nachteilig auswirken, weil sie die Folie zum entsprechenden seitlichen Auswandern bringen können.

In den älteren Patentanmeldungen P 29 47 293.3 und P 30 02 903.9 sind Verfahren zur Regelung der Foliendicke beschrieben worden, nach denen sich ohne einen reversierenden Abzug Schlauchfolien herstellen lassen, deren Dickentoleranzen in einem so engen Bereich liegen, daß sich die Folien auch ohne einen reversierenden Abzug zu zylindrischen Rollen aufwickeln lassen.

Für bestimmte Erzeugnisse werden andererseits Folienbahnen verlangt, die über ihren Querschnitt einen oder mehrere dickere Bereiche aufweisen. Derartige Folien werden beispielsweise benötigt, wenn Produkte hergestellte werden sollen, die Bereiche aufweisen, die einer höheren Belastung oder einem höheren Verschleiß ausgesetzt sind. Typische Produkte dieser Art sind beispielsweise Grifflochtragetaschen, deren Griffbereich verstärkt werden muß, oder Schrumpfhauben, die auf den besonderen Stoßbeanspruchungen ausgesetzten senkrechten Kanten von umschrumpften, auf Paletten abgesetzten Stapeln ebenfalls durch Dickstellen verstärkt werden müssen.

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Es ist bekannt, Folienbahnen mit dickeren Bereichen dadurch herzustellen, daß der zunächst gleichbreite Austrittsspalt eines Folienblaskopfes durch aufwendige Probierarbeit an den beabsichtigten Dickstellen breiter geschliffen wird. Abgesehen von den Schwierigkeiten, einen Folienblaskopf mit einem Düsenspalt, dessen Breite dem gewünschten Dickenprofil der Folien entspricht, herzustellen, ergibt sich aus der Verwendung eines Folienblaskopfes, dessen Düsenspalt über seinen Umfang unterschiedliche Breiten aufweist, der weitere Nachteil, daß sich die Frostlinie der aus den breiten Bereichen extrudierten Folienbereiche höher hinaufzieht, so daß der Einsatz zusätzlicher Kühlbläser für die entsprechenden Foliendickstellen erforderlich wird. Die exakte Anpaßarbeit des Folienblaskopfes ist außerordentlich aufwendig und gilt zudem nur für ein be*- stimmtes Kunststoffgranulat, eine bestimmte Ausstoßleistung und für die der Anpassung entsprechenden Kühlluftverhältnisse.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Steuerung der Foliendicke der in einer Blasfolienextruderanlage hergestellten Schlauchfolien zu schaffen, nach dem sich Folien mit einem beliebigen Dickenprofil herstellen lassen, die aus einem Folienblaskopf mit einem Düsenring extrudfert worden sind, der über seinen Umfang dieselbe Austrittsspaltbreite aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß aus den über den Schlauchfolienumfang gemessenen Foliendicken entsprechend der Anzahl der TemperierSektoren Foliensektoren mit gleicher Querschnittsfläche gebildet und diese den TemperierSektoren des Düsenrings, aus denen diese extrudfert worden sind, zugeordnet werden und daß entsprechend dem gewünschten Dickenprofil zur Erzeugung von Dickstellen die diesen zugeordneten Temperier-

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Sektoren am Düsenring in dem der gewünschten Dicke entsprechenden Maß gekühlt und/oder zur Erzeugung von Dünnstellen die diesen zugeordneten Temperiersektoren erwärmt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das aus den Patentanmeldungen P 29 47 293.3 und P 30 02 903.9 bekannte Verfahren zur Regelung der Poliendicke zur Erzeugung von Folien mit Dickstellen, also eines vorbestimmten ungleichmäßigen Dickenprofils, abgewandelt, so daß sich die in diesen Patentanmeldungen beschriebenen Prinzipien nach entsprechender Umkehr auch auf das erfindungsgemäße Verfahren anwenden lassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich durch einen Algorithmus definieren, so daß sich dieses durch den Einsatz von Mikroprozessoren und Mikrocomputern in der Praxis einfach durchführen läßt.

Aus den Bereichen des Düsenrings, denen kühlende Temperiersektoren zugeordnet sind, werden spätere Foliendickstellen extrudiert, da die gekühlte extrudierte Kunststoffmasse eine höhere Viskosität aufweist und bei dem Aufblasen des extrudierten Schlauches zu einer Folienblase in ümfangsrichtung weniger gereckt wird als die wärmeren Bereiche mit geringerer Viskosität,

Erfindungsgemäß können zur Erzeugung von Dick- oder Dünnstellen die entsprechenden Temperiersektoren gekühlt oder erwärmt oder auch gleichzeitig gekühlt und erwärmt werden. Erweist sich eine Dickstelle als zu dünn, kann der zugehörige Temperiersektor stärker gekühlt werden. Erweist sich umgekehrt eine DJcksteile als zu dick, kann die Kühlung des zugehörigen Temperiersektors reduziert werden. Ist hingegen eine Dünnstelle zu dick, kann der zugehörige Temperiersektor aufgeheizt werden. Bei zu dünner Dünnstelle ist die Heizung hingegen zu reduzieren.

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Es ist jedoch zu beachten, daß sich Dick- und Dünnstellen g&genseitig beeinflussen, so daß die Kühlung eines Bereiches eine Dickstelle und beidseits dieses Bereiches Dünnstellen erzeugt. Dickstellen und Dünnstellen lassen sich daher allein durch Kühlen oder Heizen von Temperiersektoren erreichen. Nur durch Sektorenkühlung lassen sich geringe Dickenunterschiede erreichen. Durch Sektorenheizung können größere Dickendifferenzen erzielt werden. Die größten Dickenunterschiede lassen sich jedoch erreichen, wenn die jeweiligen Temperiersektoren gleichzeitig beheizt und gekühlt werden. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Folien mit den Dickstellenbereichen können in üblicher Weise aufgewickelt werden. Da sich aber keine zylindrischen Wickel ergeben würden, ist es zweckmäßiger, die Folien zick-zack-förmig in einen Container abzulegen.

Die erfindungsgemäße Steuerung des Dickenprofils der Schlauchfolie erfolgt dadurch, daß die Temperiersektoren entsprechend dem gewünschten Dickenprofil gekühlt oder erwärmt oder gekühlt und gleichzeitig erwärmt werden. Damit der zweckmäßigerweise eingesetzte Mikrocomputer entsprechend dem gewünschten Dickenprofil das Muster der Stellbefehle für die den Temperiersektoren zugehörigen Stellglieder in einfacher Weise errechnen kann, ist es zweckmäßig, zunächst eine Nulltoleranzregelung vorzunehmen, also eine Folie mit gleichem Dickenprofil zu extrudieren.

Zweckmäßigerweise werden daher vor der Erzeugung des gewünschten Dickenprofils umfangslängengleiche Foliensektoren mit gleicher Querschnittsfläche den Tempersiersektoren des Düsenrings, aus denen diese extrudiert worden sind, zugeordnet, wie es in der Patentanmeldung P 29 47 293.3 beschrieben worden ist.

Das Ausgangsprofil mit gleicher Dickentoleranz kann vor Einstellung der Temperiersegmente auf die dem gewünschten Dickenprofil entsprechenden Temperaturen, wie in der Patentanmeldung P 30 02 903.9 beschrieben, auch dadurch eingeregelt werden,

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daß Foliensektoren mit gleicher ümfangslänge gebildet und aus den Messungen die mittleren Dickenverteilungen über die einzelnen Foliensektoren ermittelt werden und daß die Werte der mittleren Dickenverteilungen ein Maß für den Korrekturbefehl für die Stellglieder der Temperiersektoren bilden, die den jeweiligen Foliensektoren zugeordnet sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Regelung der Foliendicken sowohl über die Dickstellen als auch über die Dünnstellen entsprechend dem jeweiligen Dickenprofil deren jeweiligen Mittellinien relativ zu den zugeordneten Temperatursektoren des Düsenrings als lagerichtig extrudiert angenommen werden und daß die den aus der Messung über den Folienumfang ermittelten Foliensektoren mit gleichen QuerschnJtbsflächen zugeordneten Temperiersektoren am Düsenring bei einer Abweichung der ümfangslängen der querschnittsflächengleichen Foliensektoren von der durch das gewünschte Foliendickenprofil vorgegebenen Umfangslängenverteilung entsprechend gekühlt oder erwärmt werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß aus den den Temperiersektoren zugeordneten Abschnitten des Düsenrings in etwa gleiche Mengen extrudiert werden, so daß die querschnittsflächengleichen Foliensektoren, die den jeweiligen Temperiersektoren lagerichtig zugeordnet werden, mit zunehmender Dicke der Folie geringere ümfangslängen aufweisen. Die ümfangslängen der querschnittsflächengleichen Foliensektoren sind daher zugleich auch ein Maß für die jeweilige Dicke der Folie.

Da bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Foliendickstellen eine geringere Temperatur aufweisen als die Foliendünnstellen, kühlt sich die Folie über ihren Umfang auch dann etwa gleichmäßig ab, wenn über den Folienumfang eine gleichmäßige

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Kühlung erfolgt. Die Folge ist, daß sich ohne zusätzliche Kühleinrichtungen eine etwa auf gleicher Höhe liegende Frostlinie einstellt.

Die Abzugsgeschwindigkeit der Schlauchfolienbahn kann in vorteilhafter Weise der jeweiligen mittleren Foliendicke angepaßt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Blasfolienanlage mit Einrichtungen zum Erfassen der Foliendickentoleranzen in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der

Verknüpfung zwischen der Dickenmeßvorrichtung mit einem Mikroprozessor und den Stellgliedern zur Einstellung der Temperiersektoren,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Folienblaskopf mit den Temperierkammern und den Stellgliedern in schematischer Darstellung,

Fig. 4 schematisch in einem Diagramm die Verknüpfung der Dickenmessung mit einem Mikroprozessor und die lagerichtige übertragung der Foliensektoren auf die Temperiersektoren,

Fig. 5 ein der Fig. 4 entsprechendes Diagramm des umgeformten Dickenprofils in vereinfachter Darstellung,

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Fig. 6 ein der Fig. 5 entsprechendes Diagramm bei Anwendung des Prinzips nur der Sektorenkühlung,

Fig. 7 ein der Fig. 5 entsprechendes Diagramm bei Anwendung des Prinzips nur der Sektorenheizung und

Fig. 8 ein der Fig. 5 entsprechendes Diagramm

bei Anwendung des Prinzips der Sektorenheizung und -kühlung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage fördert der Extruder 1 die Schmelze über den Anschluß 2 in den Blaskopf 3, der den Folienhals 5' ausformt und die extrudierte Schlauchfolie mittels des Kühlrings 4 kühlt. Hinter der Folienkalibriervorrichtung 7, deren Höhe der Höhe der Frostlinie 6 angepaßt ist, ist die Dickenmeßanlage 14 angeordnet. Der Aufnhemer der Dickenmeßanlage 14 ist auf der ringförmigen Schiene 15 geführt und reversiert in Richtung des Pfeils 16 um - 360° um die Schlauchfolie 5. Oberhalb der Meßeinrichtung wird der Folienschlauch mittels der Flachlegeplatten 8 flachgelegt, von dem Walzenpaar 9 abgezogen, über die Leitwalzen 11 dem Wickler 12 zugeführt und aufgewickelt.

über die Meßleitung 17 mit der Kabelschleife 17' wird das Meßsignal dem Meßgerät 18 mit dem Dickenschreiber 19, der ein Diagramm aufzeichnet, zugeleitet, über das Kabel 20 wird das Meßsignal auch dem Mikrocomputer 21 zugeführt, der nach Umrechnung der Meßsektoren über die Stelleitungen 22 die jeweils den Temperiersektoren zugeordneten Stellglieder 23", 23" regelt.

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Zur Vermeidung einer mechanischen Deformierung des Düsenspalts 3'" wird zur Erzeugung eines gewünschten Dickenprofils in der extrudierten Folie das Prinzip der Sektorentemperierung mittels der parallel und dicht nebeneinanderliegenden Temperierbohrungen 25 angewandt. Die über den Anschlußflansch 2 zugeführte Schmelze wird über den Kanal 3' verteilt und in den schmalen Ringkanal 3" an den Temperierbohrungen 25 entlanggeführt und durch Heizen oder Kühlen in seiner Viskosität verändert, so daß sich in dem anschließenden Reckprozeß im Folienhals 5' das beabsichtigte Dickenprofil ergibt.

Als Temperiermediura kann Preßluft verwendet werden, die durch die Druckleitung 23 zugeführt wird. Die Regelung der Preßluftzuführung erfolgt mittels des taktend arbeitenden Magnetventils 23' gemäß dem jeweiligen Kühlbefehl. Über die Rohrleitung 24 wird die Preßluft der Bohrung 25 zugeleitet und

über den Auslaß 24' abgeführt. Falls ein Heizbefehl erfolgt, wird parallel taktend zum Magnetventil 23" der Heizkörper 23" eingeschaltet, so daß sich eine gleichbleibende Heizlufttemperatur ergibt, während die Heizenergiezufuhr aus der Regelung des Volumenstroms erfolgt.

Das gewünschte Dickenprofil kann durch ein entsprechendes Programm dem Mikrocomputer eingegeben werden, der sodann das entsprechende Temperaturmuster für die Temperiersegmente errechnet und die den einzelnen Temperiersegmenten zugeordneten Stellglieder 23·, 23" entsprechend beaufschlagt.

Entsprechend der Lehre der Patentanmeldung P 29 47 293.3 weden die Mittenfelder der Dick- und Dünnstellenmeßsektoren x_F als lagerichtig zum zugehörigen Temperiersektor x_K betrachtet. Die Breite der Meß- bzw. Foliensektoren x„ wird derart

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umgerechnet, daß diese bei den Dünnstellen x_.. als lagerichtige Meßsektoren x_p1 und bei den Dickstellen x_,₂ als lagerichtige Meßsektoren x„₂ dargestellt werden, wie es aus dem in der unteren Hälfte der Fig. 4 dargestellten Diagramm ersichtlich ist.

Zur Vereinfachung der Darstellung werden in den Fig. 4 bis 8 die Verhältnisse um eine Dickstelle X₃ dargestellt, während x.. und X_ die Mitten der benachbarten Dünnstellen bezeichnen. "n" bezeichnet die Anzahl der Dick- bzw. Dünnstellen. Diese brauchen nicht gleichmäßig verteilt zu werden, weisen in der Praxis jedoch eine symmetrische Verteilung auf, wie sie sich beispielsweise aus den ungleichen Kantenlängen einer Schrumpffolie für Palettenschrumpffolienverpackungen ergibt.

Sobald die Anlage auf eine gleiche Dickentoleranz eingeregelt worden ist, kann mit der Einstellung des gewünschten Dickenprofils begonnen werden.

Das beabsichtigte Dickenprofil mit der beispielhaft dargestellten Dickstelle mit der Dicke s_ und der Breite b₂ wird aus den voi gegebenen Folienbreiten b.. und hj durch den Mikrocomputer errechnet. Aus der Umrechnung ergeben sich bei Dünnstellen kleinere Breiten b.. und bei Dickstellen größere Breiten b_.

Zwischen den Dick- und Dünnstellen werden mit Rücksicht auf einen gleichmäßigen Festigkeitsübergang Zwischenbereiche mit der Breite b' vorgesehen. Die Obergangsbereiche b¹ werden in entsprechender Weise durch den Mikrocomputer aus dem vorgegebenen Dickenprofil umgerechnet. Die allmähliche Dickenab- bzw. -zunähme wird durch die Dickenabstufung s', s" , S¹" , .,, vorgegeben, wie es aus dem oberen Diagramm der Fig. 4 ersichtlich ist.

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Aus dem beabsichtigten Dickenprofil b1, si, b2 und s2 wird eine neue mittlere Foliendicke sm als rein rechnerische Größe berechnet, die als Bezugslinie für den Regelalgorithmus (Heizen und Kühlen - Fig. 8) bzw. zum Umrechnen der Meßsektorenbreiten Xp dient.

Dem nach der anfänglichen Nulltoleranzregelung festgestellten Ventilstellungsprofil im Mikroprozessor wird dann lagerichtig das umgerechnete Dickenprofil si, b1, s2, b2 überlagert.

Während bei der Nulltoleranzregelung die Temperiersektoren bei festgestellten Dickstellen beheizt und bei Dünnstellen gekühlt werden, werden zur Einstellung des gewünschten Dickstellenprofils die Temperierbefehle umgekehrt, so daß bei gewünschten Dickstellen gekühlt und bei gewünschten Dünnstellen geheizt wird. Das Maß /\s ergibt den Heiz- und/oder Kühlbefehl, wobei nur bei Sektorenkühlung die Bezugslinie die Dicke si, wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist. Ist nur Sektorenheizung vorgesehen, ist die Bezugslinie die Dicke S₃, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist. Bei Sektorenheizung und Sektorenkühlung ergibt sich die aus Fig. 8 ersichtliche Bezugslinie s für die Bezugslinie.

Ergeben sich Korrekturschritte, werden die entsprechenden Differenzen dem Arbeitsspeicher der Zentraleinheit (CPU = Central Processing Unit) hinzuaddiert oder abgezogen.

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Claims

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Verfahren zur Steuerung der Foliendicke der in einer Blasfolienextruderanlage hergestellten Schlauchfolien

Patentansprüche :

.J Verfahren zur Steuerung der Foliendicke der in einer Blasfolienextruderanlage hergestellten Schlauchfolien mit einem in mit Stellgliedern versehenen Temperiersektoren gleicher Umfangslänge aufgeteilten Düsenring, mit einer Folienkalibriereinrichtung und mit einer Abzugs- und Aufwickelvorrichtung für die Folien, dadurch gekennzeichnet, daß aus den über den Schiuchfolienumfang gemessenen Foliendicken entsprechend der Anzahl der Temperiersektoren Foliensektoren mit gleicher Querschnittsfläche gebildet und diese den Temperiersektoren des Düsenrings, aus denen diese extrudiert worden sind,

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Zugeordnet werden und daß entsprechend dem gewünschten Dickenprofil zur Erzeugung von Dickstellen die diesen zugeordneten Temperiersektoren am Düsenring in dem der gewünschten Dicke entsprechenden Maß gekühlt und/oder zur Erzeugung von Dünnstellen die diesen zugeordneten TemperierSektoren erwärmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Erzeugung des gewünschten Dickenprofils umfangslängengleiche Poliensektoren mit gleicher Querschnittsfläche den Temperiersektoren des Düsenrings, aus denen diese extrudiert worden sind, zugeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Erzeugung des gewünschten Dickenprofils Foliensektoren mit gleicher ümfangslänge gebildet und aus den Messungen die mittleren Dickenverteilungen über die einzelnen Foliensektoren ermittelt werden und daß die Werte der mittleren Dickenverteilungen ein Maß für den Korrekturbefehl für die Stellglieder der Temperiersektoren bilden, die den jeweiligen Foliensektoren zugeordnet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Foliendicken sowohl über die Dickstellen als auch über die Dünnstellen des eingestellten Dickenprofils deren jeweiligen Mittellinien relativ zi den zugeordneten TemperierSegmenten des Düsenrings als lagerichtig extrudiert angenommen werden, und daß die den aus der Messung über den Folienumfang ermittelten Foliensektoren mit gleichen Querschnittsflächen zugeordneten Temperiersektoren am Düsenring bei einer Abweichung der Umfangslängen der querschnittsflächengleichen

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Foliensektoren von der durch das gewünschte Foliendickenprofil vorgegebenen ümfangslängenverteilung entsprechend gekühlt oder erwärmt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus nachfolgenden Messungen ermittelten Differenzen der mittleren Dickenverteilung der einzelnen Foliensektoren zur vorgegebenen Foliendicke von den zuvor ermittelten Abweichungen abgezogen oder zu diesen hinzuaddiert werden und daß die so gebildeten Werte ein neues Maß für den Korrekturbefehl bilden.

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