DE4218994C1 - Verfahren zum Betrieb einer Blasfolien-Extruderanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Blasfolien-Extruderanlage für die Herstellung einer Kunst­ stoffolie, wobei ein Vorproduktschlauch aus thermoplastifi­ ziertem Kunststoff extrudiert und zu einer Folienblase aufgeblasen und diese flachgelegt sowie zu einem Coil aufgewickelt wird, - mit Blaskopf mit Ringspaltdüse sowie innerer und/oder äußerer geschlossen umlaufender Ringspalt­ düsenlippe für den Austritt des Vorproduktschlauches, Ein­ richtung zum Aufblasen des Vorproduktschlauches zur Folien­ blase und Außenluftkühleinrichtung mit umlaufendem Kühlluft­ verteileraggregat, wobei der Ringspaltdüsenlippe und/oder dem Kühlluftverteileraggregat geometrisch ein Umfangskreis zugeordnet ist, der in Segmente gleicher Segmentbogenlänge geteilt ist, wobei in den Segmentmitten die Stellglieder einer Regeleinrichtung für die Ausregelung der Kunst­ stoffolienquertoleranzen auf das Toleranzprofil von Rest­ toleranzen angeordnet sind, die an einem Tragbauteil be­ festigt sind, und wobei die Regeleinrichtung eine Meßein­ richtung für die Abweichung der Kunststoffolienquertole­ ranzen der Kunststoffolie vom Dickensollwert aufweist. Der geometrische Umfangskreis ist ein Hilfsmerkmal, welches es erlaubt, den Stellgliedern Segmente zuzuordnen. Die Stell­ glieder sind äquidistant über den Umfang verteilt. - Werden Blasfolien in der beschriebenen Art und Weise mit einer solchen Blasfolien-Extruderanlage hergestellt, so zeigt die fertige Kunststoffolie in Querrichtung zu ihrer fortlaufen­ den Erstreckung positive und negative Dickenfehler als Abweichungen von der Solldicke, was stört. Die Praxis spricht von Dickenplusfehlern und Dickenminusfehlern und kurz von Kunststoffolienquertoleranzen, die Dickenplusfehler und Dickenminusfehler umfassen. Werden solche Kunst­ stoffolien zu einem Coil mit einer Vielzahl von Wickellagen aufgewickelt, so addieren sich die Dickenplusfehler zu sog. Faßreifen, die Dickenminusfehler zu in störendem Maße lose liegenden Folienbereichen im Coil. Die Dickenplusfehler und die Dickenminusfehler beruhen auf systematischen Tole­ ranzen oder Fehlern in dem Werkzeug und/oder bei der Außenkühlung des Vorproduktschlauches bzw. der Folienblase durch die Außenkühlluft.

Um bei der Herstellung von Kunststoffolien mit Hilfe von Blasfolien-Extruderanlagen die Bildung von Faßreifen beim Aufwickeln der fertigen Kunststoffolie zum Coil zu vermei­ den, sind die verschiedensten Maßnahmen bekannt. Maßnahmen älteren Ursprungs, die aber auch heute noch praktiziert werden, lassen die Kunststoffolienquertoleranzen zu, ohne zu versuchen, diese zu reduzieren, vermeiden jedoch die Bildung von Faßreifen dadurch, daß durch Rotation des Blaskopfes um seine Achse oder eine periodisch rotierende Bewegung des Blaskopfes um seine Achse oder periodisch rotierende Bewe­ gungen der Flachlegeeinrichtung die störenden Dickenplus­ fehler und die störenden Dickenminusfehler über die Breite des Coils systematisch so verteilt werden, daß störende Faßreifen sich nicht mehr bilden können. Das ist aufwendig, weil schwere Maschinen oder Maschinenteile oder schwere Anlagenteile periodisch rotierend bewegt und dazu eingerich­ tet werden müssen (vgl. beispielsweise EP 0 408 996 A2). Auch stören die nur verteilten Dickenplusfehler und Dicken­ minusfehler häufig bei der weiteren Verarbeitung der Kunst­ stoffolien, z. B. beim Bedrucken.

Um bei der Herstellung von Blasfolien auf einer Blas­ folien-Extruderanlage das Maß der Kunststoffquertoleranzen zu reduzieren, ist es bekannt, auf die Spaltdicke des Ringspaltes einzuwirken, aus dem der Vorproduktschlauch extrudiert wird (DE 40 13 610 A1). Hier wird mit zumindest einer elastisch verformbaren Ringspaltdüsenlippe gearbeitet. Die elastisch verformbare Ringspaltdüsenlippe wird durch über ihren Umfang äquidistant verteilte Stellelemente, die im wesentlichen in radialer Richtung wirken, vorgespannt. Die Dickenfehlerkorrektur und damit die Reduzierung der Kunststoffolienquertoleranzen wird über die elastische Ver­ formung dieser Ringspaltdüsenlippe durch die Stellelemente bewirkt. Die Stellelemente sind mechanische Stellelemente oder auch piezoelektrische Stellelemente. Ist die Ringspalt­ düsenlippe nur wenig elastisch verformbar, besitzt sie also eine beachtliche Dicke, so wird mit Hochkraftstellelementen gearbeitet (DE 41 06 486 A1). Diese bekannten Maßnahmen haben sich bewährt und führen zu einer beachtlichen Redu­ zierung der Kunststoffolienquertoleranzen. Um bei der Her­ stellung einer Blasfolie mit Hilfe einer Blasfolien-Extru­ deranlage das Maß der Kunststoffolienquertoleranzen zu redu­ zieren, ist es fernerhin bekannt, in die Außenluftkühlung des Vorproduktschlauches bzw. der sich bildenden Folienblase einzugreifen, und zwar mit unterschiedlichem Erfolg. Bewährt hat sich in bezug auf den angestrebten Effekt der Redu­ zierung der Kunststoffolienquertoleranzen eine Ausführungs­ form (DE 26 58 518 C2), bei der die Außenkühleinrichtung ein umlaufendes Kühlluftverteileraggregat aus einer Vielzahl von oberhalb eines vorgeordneten Außenblas­ luftringes auf einem den Vorproduktschlauch umgebenden Kreis angeordnete Korrekturluftblasdüsen aufweist, die mit entsprechenden Kühlluftmengenstromsteuerelementen versehen sind. Weniger wirksam ist eine Ausführungsform (DE 40 01 287 A1), bei der im umlaufenden Kühlluftver­ teileraggregat Leitschaufeln angeordnet sind, die es erlauben, einen Teil der Außenkühlluft abzuzweigen und entsprechend den Mengenstrom zu beeinflussen, der auf den Vorproduktschlauch bzw. die sich bildende Folien­ blase gerichtet ist.

Grundsätzlich ist es bekannt (PCT-WO 90/15 707), beim Betrieb einer Blasfolien-Extruderanlage eine Fein­ korrektur des Dickenprofils der Folienblase vorzunehmen und damit die Kunststoffolienquertoleranzen zu redu­ zieren. Dazu ist die Ringspaltdüse von einer Außenluft­ kühleinrichtung umgeben, die einen unteren Kühlring und einen auf dessen Oberfläche aufgesetzten Zusatzkühlring aufweist. Aus dem Kühlring tritt ein Hauptkühlluftstrom gleichförmig über den Umfang verteilt aus. Der Zusatz­ kühlring ist durch radiale Trennwände in eine Mehrzahl von einzelnen Segmenten unterteilt. Aus diesen austre­ tend werden zusätzliche Kühlluftteilströme mit verhält­ nismäßig großer Geschwindigkeit in den Hauptkühlluft­ strom turbulenzerzeugend eingeblasen. Diese Teilströme sind in bezug auf ihren Mengenstrom und damit in bezug auf ihre Strömungsgeschwindigkeit steuerbar. Dazu ist in einzelnen Segmenten jeweils ein Radialgebläse mit gesondertem, elektronisch gesteuertem Elektromotor zu­ geordnet. Das ist aufwendig und vom Ergebnis her ver­ besserungsbedürftig.

Sind in der beschriebenen Weise die Kunststoff­ folienquertoleranzen minimiert, so bleibt ein Toleranz­ profil von Resttoleranzen. Diese sind statistisch be­ dingt und folgen einer statistischen Verteilung, die ein Toleranzprofil von Resttoleranzen erzeugt. Sie stören daher beim Aufwickeln der fertigen Kunststoff­ folie zum Coil nicht, weil sie einerseits statistisch verteilt und andererseits sehr klein sind, so daß ein ausreichend zylindrisches Coil entsteht. In der Praxis beobachtet man jedoch überlagerte, das Toleranzprofil der Resttoleranzen häufig beachtlich überragende systematische Dickenfehler, die stets an einer Stelle der Folienblase und damit der fertigen Kunststoffolie erscheinen und denen, wie die Erfindung erkannt hat, ein bestimmtes Segment auf dem beschriebenen geo­ metrischen Umfangskreis bzw. ein bestimmtes Stellglied zugeordnet werden kann. Darüber hinaus werden systema­ tische, das Toleranzprofil der Resttoleranzen über­ ragende Dickenfehler beobachtet, die sich über den Um­ fang der Folienblase und damit über die fertige Kunst­ stoffolie äquidistant verteilen. Untersuchungen, die zur Erfindung gehören, haben ergeben, daß diese systematischen Fehler durch die Anordnung der Stellglieder selbst bedingt sind. - Die vorstehend behandelten systematischen Fehler, die das Toleranzprofil der Resttoleranzen überragen, hat man bisher als unvermeidbar in Kauf genommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs angegebene Verfahren so zu führen, daß die im Toleranzprofil der Resttoleranzen erscheinenden, die Resttoleranzen über­ ragenden systematischen Dickenfehler so ausgeregelt werden können, daß sie das Toleranzprofil der Resttoleranzen nicht mehr störend überragen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Meßwerte der Abweichung der Kunststoffolienquertoleranzen vom Dickensollwert den Segmenten zugeordnet werden, daß bei einem Auftreten einer systematischen, störend großen Ab­ weichung im Übergangsbereich zwischen zwei Segmenten eine Verdrehung des Trägerbauteils um eine halbe Segmentbogen­ länge vorgenommen wird und in dieser Stellung der Stell­ glieder durch die Regeleinrichtung die störend große Ab­ weichung nach Maßgabe des Sollwertes ausgeregelt wird. - Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die beschriebenen, systematischen, das Toleranzprofil der Resttoleranzen über­ ragenden Dickenfehler hauptsächlich in Übergangsbereichen zwischen zwei Segmenten erscheinen, wo die Wirkung der Stellglieder in bezug auf die Ausregelung von Dickenfehlern am schwächsten ist. Sie können daher entsprechend den Segmenten zugeordnet werden. Diese das Toleranzprofil der Resttoleranzen überragenden Dickenfehler können folglich ausgeregelt werden, wenn die beschriebene Verdrehung um eine halbe Segmentlänge vorgenommen wird. Dabei können im Rahmen der üblichen regeltechnischen Maßnahmen, die durchgeführt werden, um die Kunststoffolienquertoleranzen zu minimieren, so daß nur die Resttoleranzen übrig bleiben, zusätzlich die erfindungsgemäßen Maßnahmen wie beschrieben verwirklicht werden. Insoweit werden die üblichen regeltechnischen Maß­ nahmen und die erfindungsgemäßen Maßnahmen gleichzeitig verwirklicht. Das bereitet mit den Hilfsmitteln der modernen Meß- und Regelungstechnik, insbesondere rechnergesteuert, keine Probleme. Es besteht aber auch die Möglichkeit, gleichsam zweistufig zu arbeiten und zuerst die Kunst­ stoffolienquertoleranzen auf das Toleranzprofil der Rest­ toleranzen einzuregeln und danach die Dickenfehler, die das Toleranzprofil der Resttoleranzen überragen, nach Maßgabe der vorstehend beschriebenen Lehre der Erfindung aus zu­ regeln.

Im übrigen kommt es, wie vorstehend schon erwähnt, vor, daß das Toleranzprofil der Resttoleranzen überragende Ab­ weichungen oder Dickenfehler den Segmenten bzw. Stell­ gliedern zugeordnet werden können und entsprechend äqui­ distant erscheinen. Insoweit geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die Stellglieder selbst die Abweichungen produzieren. Hier lehrt die Erfindung, daß bei einem Auftre­ ten von systematischen, den Segmenten bzw. den Stellgliedern zugeordneten Abweichungen oder Dickenfehlern der Kunst­ stoffolienquertoleranzen vom Dickensollwert eine periodische Verdrehung des Trägerbauteils um eine halbe Segmentbogen- Länge vorgenommen wird. Auch hier können im Rahmen der üblichen regeltechnischen Maßnahmen zur Reduzierung der Kunststoffolienquertoleranzen auf das Toleranzprofil der Resttoleranzen die erfindungsgemäßen Maßnahmen zusätzlich verwirklicht werden, d. h. es kann im Sinne der vorstehenden Erläuterung gleichzeitig gearbeitet werden. Es besteht aber außerdem die Möglichkeit, zuerst die Kunststoffolien­ quertoleranzen auf das Profil der Resttoleranzen einzuregeln und danach Dickenfehler, die die Resttoleranzen überragen, wie vorstehend beschrieben, auszuregeln. Stets wird man dabei so arbeiten, daß die periodische Verdrehung des Trägerbauteils so durchgeführt wird, daß die Kunststoffolie zu einem faßreifenfreien Coil aufwickelbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 das Schema der Blasfolien-Extru­ deranlage im Vertikalschnitt,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1 mit flexibler Ringspaltdüsen­ lippe und Stellgliedern,

Fig. 3 entsprechend der Fig. 2 einen Schnitt durch ein Kühlluftverteileraggregat für die Außenluftkühlung mit Stellgliedern für die Mengenstromsteuerung,

Fig. 4 die graphische Darstellung der Kunststoffolienquer­ toleranzen einer Kunststoffolie vor Anwendung des Verfahrens,

Fig. 5 den Gegenstand nach Fig. 4 nach Anwendung des Verfahrens,

Fig. 6 die graphische Darstellung der Kunststoffolienquer­ toleranzen einer anderen Kunststoffolie vor Anwendung des Verfahrens und

Fig. 7 den Gegenstand der Fig. 6 nach Anwendung des Verfahrens.

In den Fig. 1 bis 3 erkennt man eine Blasfolien-Extruderan­ lage für die Herstellung einer Kunststoffolie. Ein Vorpro­ duktschlauch 1 aus thermoplastifiziertem Kunststoff wird extrudiert und zu einer Folienblase 2 aufgeblasen. Diese wird flachgelegt und kann zu einem Coil 3 aufgewickelt werden. Zum grundsätzlichen Aufbau der Blasfolien-Extruder­ anlage gehören ein Blaskopf 4 mit Ringspaltdüse 5 sowie innerer und/oder äußerer, geschlossen umlaufender Ringspalt­ düsenlippe 6 für den Austritt des Vorproduktschlauches 1. Man erkennt fernerhin eine Einrichtung 7 zum Aufblasen des Vorproduktschlauches 1 zur Folienblase 2, die nur durch Pfeile angedeutet wurde. Im übrigen ist eine Außenluftkühl­ einrichtung 8 mit umlaufendem Kühlluftverteileraggregat 9 vorgesehen. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Ring­ spaltdüsenlippe 6 und/oder dem Kühlluftverteileraggregat 9 geometrisch ein Umfangskreis 10 zugeordnet ist, der in Segmente 11 gleicher Segmentbogenlänge geteilt ist. Dabei sind in den Segmentmitten Stellglieder 12 einer nicht gezeichneten Regeleinrichtung für die Kunststoffolienquer­ toleranzen angeordnet, die an einem Trägerbauteil 13 be­ festigt sind. Die Regeleinrichtung weist eine nicht gezeich­ nete Meßeinrichtung für die Abweichung der Dickenquertole­ ranzen der Kunststoffolie vom Dickensollwert auf. Derartige Meßeinrichtungen und entsprechende Regeleinrichtungen sind umfangreich bekannt und bedürfen daher nicht der besonderen Beschreibung. Das Trägerbauteil 13 ist um seine Achse verdrehbar. Erfolgt die Verdrehung um eine halbe Segment­ bogenlänge, so nehmen die Stellglieder 12 die in den Fig. 2 und 3 strichpunktiert gezeichneten Positionen ein.

In der Fig. 4 erkennt man die graphische Darstellung der Kunststoffolienquertoleranzen einer Kunststoffolie. Die Abszissenachse entspricht dem Umfang der Folienblase, die Ordinate gibt ein Maß für die Abweichung der Foliendicke vom Dickensollwert an. In Fig. 4 hat eine Ausregelung bereits stattgefunden, so daß in der graphischen Darstellung haupt­ sächlich nur die Resttoleranzen R erkennbar sind. Die Meßwerte der Abweichung der Kunststoffolienquertoleranzen vom Dickensollwert sind den Segmenten zugeordnet. Man er­ kennt einige störend große systematische Abweichungen 14 im Übergangsbereich zwischen zwei Segmenten 11. Nimmt man die Fig. 5 hinzu, so erkennt man, daß beim Auftreten einer systematisch störend großen Abweichung 14 im Übergangsbe­ reich zwischen zwei Segmenten 11 eine Verdrehung des Träger­ bauteils 13 um eine halbe Segmentbogenlänge vorgenommen wurde, so daß die Stellglieder 12 sich dort befinden, wo zuvor beim Gegenstand der Fig. 4 die störend großen Ab­ weichungen 14 feststellbar waren. In dieser Stellung der Stellglieder 12 wurde durch die Regeleinrichtung die störend große Abweichung nach Maßgabe des Dickensollwertes ausge­ regelt. Sie ist in der Fig. 5 praktisch verschwunden. Um diese Ausregelung durchzuführen, kann wie weiter oben be­ schrieben, verfahren werden. Es kann also gleichzeitig mit der üblichen Regelung zur Minimierung der Kunststoffolien­ quertoleranzen das erfindungsgemäße Verfahren verwirklicht werden, es kann aber auch in zwei Stufen gearbeitet werden.

In der der Fig. 4 entsprechenden Fig. 6 erkennt man, daß eine Kunststoffolie nach Minimierung der Kunststoffolien­ quertoleranzen wiederum hauptsächlich nur die Resttoleranzen R aufweist, daß hier jedoch systematische, den Segmenten bzw. den Stellgliedern 12 zugeordnete Abweichungen 14 der Kunststoffolienquertoleranzen vom Dickensollwert feststell­ bar sind. Betrachtet man die Fig. 7, so erkennt man, daß durch eine periodische Verdrehung des Trägerbauteils 13 um eine halbe Segmentbogenlänge diese systematischen Dicken­ fehler 14, die über das Toleranzprofil der Resttoleranzen R hervorragen, ausgeregelt werden konnten. Links in der Fig. 7 wurde angedeutet, daß durch die Verdrehung des Trägerbau­ teils 13 um eine halbe Segmentbogenlänge zunächst eine Superposition dieser systematischen, über das Toleranzprofil der Resttoleranzen R herausragenden Abweichungen oder Dickenfehler 14 erreicht wird. Rechts in der Fig. 7 erkennt man den Ausgleich, es sind nur noch die Resttoleranzen R sichtbar.

Claims (5)

1. Verfahren zum Betrieb einer Blasfolien-Extruderanlage für die Herstellung einer Kunststoffolie, wobei ein Vorprodukt­ schlauch aus thermoplastifiziertem Kunststoff extrudiert und zu einer Folienblase aufgeblasen und diese flachgelegt sowie zu einem Coil aufgewickelt wird, - mit
Blaskopf mit Ringspaltdüse sowie innerer und/oder äußerer geschlossen umlaufender Ringspaltdüsen­ lippe für den Austritt des Vorproduktschlauches,
Einrichtung zum Aufblasen des Vorproduktschlauches zur Folienblase und
Außenluftkühleinrichtung mit umlaufendem Kühlluft­ verteileraggregat,
wobei der Ringspaltdüsenlippe und/oder dem Kühlluftver­ teileraggregat geometrisch ein Umfangskreis zugeordnet ist, der in Segmente gleicher Segmentbogenlänge geteilt ist, wobei in den Segmentmitten die Stellglieder einer Regelein­ richtung für die Ausregelung der Kunststoffolienquertole­ ranzen auf das Toleranzprofil von Resttoleranzen angeordnet sind, die an einem Tragbauteil befestigt sind, und wobei die Regeleinrichtung eine Meßeinrichtung für die Abweichung der Kunststoffolienquertoleranzen der Kunststoffolie vom Dicken­ sollwert aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßwerte der Abweichung der Kunststoffquer­ toleranzen vom Dickensollwert den Segmenten zugeordnet wer­ den, daß bei einem Auftreten einer systematischen, störend großen Abweichung im Übergangsbereich zwischen zwei Segmen­ ten eine Verdrehung des Trägerbauteils um eine halbe Seg­ mentbogenlänge vorgenommen wird und in dieser Stellung der Stellglieder durch die Regeleinrichtung die störend große Abweichung nach Maßgabe des Sollwertes ausgeregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Kunststoffolienquertoleranzen auf das Toleranz­ profil der Resttoleranzen eingeregelt werden und daß danach Dickenfehler, die die Resttoleranzen überragen, nach Maßgabe des Patentanspruches 1 ausgeregelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Auftreten von systematischen, den Segmenten bzw. den Stellgliedern zugeordneten Abweichungen der Kunst­ stoffolienquertoleranzen vom Dickensollwert eine periodische Verdrehung des Trägerbauteils um eine halbe Segmentbogenlänge vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Kunststoffolienquertoleranzen auf das Toleranz­ profil der Resttoleranzen eingeregelt werden, und daß danach Dickenfehler, die die Resttoleranzen überragen, nach Maßgabe des Patentanspruches 3 ausgeregelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Verdrehung des Träger­ bauteils so durchgeführt wird, daß die Kunststoffolie zu einem faßreifenfreien Coil aufwickelbar ist.