DE4236443B4 - Method for controlling the temperature of a film blowing head for the production of plastic tubular films - Google Patents

Method for controlling the temperature of a film blowing head for the production of plastic tubular films Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Temperaturregelung eines Folienblaskopfes zur Herstellung von Kunststoff-Schlauchfolien, wobei im Folienblaskopf auf Umfang verteilt Heizpatronen aufgeheizt werden,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Aufheizen der Heizpatronen über einen ersten Regelkreis derart, daß der mittlere von ihnen abgegebene Wärmestrom den Folienblaskopf auf eine Solltemperatur aufheizt und
b) zusätzliches individuelles Aufheizen bzw. Abkühlen der einzelnen Heizpatronen über einen zweiten Regelkreis derart, daß an singulären Stellen des Folienblaskopfes der Wärmestrom erhöht bzw. erniedrigt werden kann, um Dick- bzw. Dünnstellen der Kunststoff-Schlauchfolien auszugleichen, wobei die Gesamtheizleistung entsprechend des ermittelten Dickenprofils auf die einzelnen Heizpatronen aufgeteilt wird.Method for controlling the temperature of a film blowing head for the production of plastic tubular films, heating cartridges being heated in the film blowing head distributed over the circumference,
characterized by the following steps:
a) heating of the heating cartridges via a first control loop such that the average heat flow emitted by them heats the film blowing head to a desired temperature and
b) additional individual heating or cooling of the individual heating cartridges via a second control loop such that at singular points of the film blowing head, the heat flow can be increased or decreased to compensate for thick or thin areas of the plastic tubular film, the Gesamtheizleistung corresponding to the determined Thickness profile is divided on the individual cartridge heaters.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturregelung eines Folienblaskopfes zur Herstellung von Kunststoff-Schlauchfolien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for controlling the temperature of a film blowing head for the production of plastic tubular films according to the preamble of claim 1.

Folienblasköpfe zur Herstellung von Schlauchfolien aus thermoplastischen Kunststoffen bestehen in der Regel aus einem Innenring oder aus einem inneren Kern und einem Außenring, zwischen denen ein ringförmiger Düsenspalt gebildet ist.Foil blowing heads for Production of tubular films made of thermoplastic materials usually from an inner ring or from an inner core and an outer ring, between which a ring-shaped die gap is formed.

Derartige Kunststoffblasfolienköpfe sind beispielsweise aus der DE 21 40 194 B2 , der DE 29 47 293 C2 , der DE 29 50 003 C2 und der DE 39 36 239 A1 bekannt. Ein Verfahren zur Regelung der Temperatur mit dem Ziel der Vergleichmäßigung der Extrudatdicke ist beispielsweise aus der EP 287 551 A1 bekannt.Such Kunststoffblasfolienköpfe are for example from the DE 21 40 194 B2 , of the DE 29 47 293 C2 , of the DE 29 50 003 C2 and the DE 39 36 239 A1 known. A method for controlling the temperature with the aim of equalizing the Extrudatdicke is for example from EP 287 551 A1 known.

Um im Blasverfahren hergestellte Schlauchfolien mit über den Umfang gleicher Foliendicke herzustellen, ist es erforderlich, die Massetemperatur der Kunststoffschmelze in dem ringförmigen Düsenspalt der Extrusionsdüse einstellen zu können, um durch entsprechende Änderung der Viskosität den Fluß der austretenden Kunststoffschmelze beeinflussen zu können.Around Blown tubular films with over the To produce the same thickness of film, it is necessary to Melt temperature of the plastic melt in the annular nozzle gap the extrusion nozzle to be able to adjust by appropriate change the viscosity the river of To be able to influence exiting plastic melt.

Die bekannten Folienblasköpfe weisen einerseits eine Außenbeheizung zum Aufheizen des Folienblaskopfes auf die Arbeitstemperatur von beispielsweise ca. 250°C auf. Zusätzlich sind innerhalb des Folienblaskopfes Temperiersegmente oder Temperiersektoren mit Kanälen oder Bohrungen versehen, durch die beispielsweise ein kühlendes oder erwärmendes Medium geleitet werden kann, um durch entsprechende Erhöhung oder Erniedrigung der Temperatur des jeweiligen Temperiersektors das Temperaturprofils über den Umfang des Folienblaskopfes und damit über den Umfang der Ringdüse in der gewünschten Weise ändern zu können. Bei den bekannten Ringdüsen besteht das kühlende oder erwärmende Medium aus Luft, Öl oder anderen flüssigen oder gasförmigen Stoffen, die den Temperiersektoren Wärme zuführen oder Wärme von diesen abführen können. Alternativ dazu ist es aber auch schon bekannt, im Innen- und/oder Außenring auf den Umfang verteilt in entsprechenden Bohrungen oder Aussparungen elektrische Heizpatronen einzusetzen.The known film blowing heads on the one hand have an external heating for heating the film blowing head to the working temperature of for example, about 250 ° C on. additionally are within the Folienblaskopfes tempering or Temperiersektoren with channels or holes provided by the example, a cooling or warming Medium can be directed to increase or decrease accordingly Lowering the temperature of the respective tempering sector the temperature profile over the Circumference of the film blowing head and thus over the circumference of the annular nozzle in the desired Change way to be able to. In the known ring nozzles is the cooling or warming Medium from air, oil or other liquid or gaseous Substances which can supply heat to the tempering sectors or dissipate heat therefrom. alternative but it is also already known, in the inner and / or outer ring distributed on the circumference in corresponding holes or recesses to use electric heating cartridges.

Bei dieser vorbekannten Beheizung von Folienblasköpfen kommt es zu Wechselwirkungen zwischen dem Heizungsregelkreis für die Außenbeheizung und dem sogenannten Profilregelkreis für die auf Umfang angeordneten Heizpatronen. Die separate Dickenregelung der Heizpatronen kann dazu führen, daß von den Düsentemperatursollwerten abweichende Werte auftreten.at This known heating of Folienblasköpfen it comes to interactions between the heating control circuit for the external heating and the so-called Profile control loop for the arranged on perimeter heating cartridges. The separate thickness control the heating cartridges can cause that of the nozzle temperature setpoints deviating values occur.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Wechselwirkungen zu vermeiden und ein vereinfachtes Temperaturregelverfahren für einen Folienblaskopf an die Hand zu geben.task The object of the present invention is to avoid these interactions and a simplified temperature control method for a film blowing head to the To give a hand.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Folienblaskopf, in welchem nur auf Umfang verteilte Heizpatronen integriert sind und in welchem auf die separate Außenbeheizung verzichtet wird, folgende Schritte durchgeführt werden:

  • a) Aufheizen der Heizpatronen über einen ersten Regelkreis derart, daß der mittlere von ihnen abgegebene Wärmestrom den Folienblaskopf auf eine Solltemperatur aufheizt und
  • b) zusätzliches individuelles Aufheizen bzw. Abkühlen der einzelnen Heizpatronen über einen zweiten Regelkreis derart, daß an singulären Stellen des Folienblaskopfs der Wärmestrom erhöht bzw. erniedrigt werden kann, um Dick- bzw. Dünnstellen der Kunststoffolien auszugleichen, wobei die Gesamtheizleistung entsprechend des ermittelten Dickenprofils auf die einzelnen Heizpatronen aufgeteilt wird.
According to the invention, this object is achieved in that the following steps are carried out in a film blowing head, in which heating cartridges distributed only on the circumference are integrated and in which the separate external heating is dispensed with:
  • a) heating of the heating cartridges via a first control loop such that the average heat flow emitted by them heats the film blowing head to a desired temperature and
  • b) additional individual heating or cooling of the individual heating cartridges via a second control loop such that at singular points of the film blowing head, the heat flow can be increased or decreased to compensate for thick or thin areas of the plastic films, the total heating power according to the determined thickness profile the individual cartridge heaters is divided.

Der entscheidende Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß keine zusätzliche Energie für die Profilregelung eingespeist werden muß, da die ohnehin benötigte Heizleistung zur Düsentemperaturregelung derart verteilt wird, daß das Dickenprofil vergleichmäßigt wird.Of the decisive advantage of this method is that no additional Energy for the profile control must be fed, since the already required heating power for nozzle temperature control in such a way it is distributed that the Thickness profile is evened out.

Die Abgabe des Wärmestroms, der von den einzelnen Heizpatronen abgegeben wird, kann über deren Einschaltdauer eingestellt werden. Alternativ dazu könnte der Wärmestrom auch durch Drosselung der Stromzufuhr an die Heizpatronen geregelt werden.The Release of the heat flow, which is discharged from the individual cartridge heaters can on their Duty cycle can be set. Alternatively, the heat flow be regulated by throttling the power to the heating cartridges.

Die Solltemperatur des Folienblaskopfes kann über mehrere Temperaturfühler am Umfang der im Folienblaskopf integrierten Ringdüse verteilt aufgenommen werden. Mit drei Temperaturfühlern, die auf Umfang verteilt sind, können gute Regelergebnisse erzielt werden.The Target temperature of the film blowing head can be controlled by several temperature sensors on Scope of the integrated in the film blowing head annular nozzle distributed. With three temperature sensors, which are distributed on a scale, can good rule results are achieved.

Der zweite Regelkreis, d.h. der sogenannte Profilregelkreis kann die Heizpatronen entsprechend dem aktuellen Dickenprofil der extrudierten Kunststoff-Schlauchfolie ansteuern.Of the second control loop, i. the so-called profile control loop can the Cartridge heaters according to the current thickness profile of the extruded Activate plastic tubular film.

Beim Aufheizen des Folienblaskopfes können alle Heizpatronen entsprechend ihrer maximalen Heizleistung den maximalen Wärmestrom abgeben und nach Erreichen der Solltemperatur können die Heizpatronen während definierter Einschaltzeitintervalle zur Abgabe des gewünschten Wärmestroms angeschaltet werden.When heating the Folienblaskopfes all cartridge heaters can deliver the maximum heat flow according to their maximum heat output and after reaching the desired temperature, the heating cartridges can be turned on during defined Einschaltzeitintervalle to deliver the desired heat flow.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus einem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.Further Details and benefits emerge from one in the only one Figure illustrated embodiment. The figure shows a schematic representation of a device, in the inventive method carried out can be.

Von einem Extruder 10 wird ein Schmelzstrom einem Folienblaskopf 12 zugeführt, aus dessen Ringdüse 14 die Schlauchfolienbase 16 austritt. Innerhalb des Folienblaskopfs sind auf Umfang verteilt Heizpatronen 18 angeordnet. Um die Ringdüse 14 herum auf Umfang verteilt sitzen drei Temperaturmeßfühler 20. Die von ihnen aufgenommenen Temperaturwerte werden einem ersten Prozessor A zugeleitet, in dem abgeglichen wird, ob die mittlere aufgenommene Temperatur der Solltemperatur, beispielsweise 250°C, entspricht. Bei festgestellten Abweichungen wird ein Regelwert zur Erhöhung oder Erniedrigung der mittleren Heizleistung und des dadurch abgegebenen Wärmestroms ausgegeben. Dies kann beispielsweise durch Abgabe eines Sollwerts S für die mittlere Einschaltdauer der Heizpatronen 18 erfolgen.From an extruder 10 a melt stream becomes a film blowing head 12 supplied, from the annular nozzle 14 the tubular film base 16 exit. Within the film blowing head are distributed on the periphery heating cartridges 18 arranged. To the ring nozzle 14 Three temperature sensors are distributed around the circumference 20 , The temperature values recorded by them are fed to a first processor A, in which it is adjusted whether the average recorded temperature corresponds to the setpoint temperature, for example 250 ° C. If deviations are detected, a control value is output for increasing or decreasing the average heating power and the heat flow emitted thereby. This can be done, for example, by issuing a setpoint value S for the average switch-on duration of the heating cartridges 18 respectively.

Mit B ist ein Prozessor für eine Profilregelung angedeutet. Hier wird entsprechend eines aufgenommenen Profils der Dick- bzw. Dünnstellenverteilung der extrudierten Schlauchfolie ein Stellgrößenprofil ermittelt, gemäß dem in Bereichen der Dickstellen die Heizpatronen derart angesteuert werden, daß sie einen vergleichsweise höheren Wärmestrom abgeben und andererseits die Heizpatronen im Bereich der Dünnstellen derart angesteuert werden, daß sie einen niedrigeren Wärmestrom abgeben. Die Einstellung des Wärmestroms erfolgt dabei über eine längere individuelle Einschaltdauer bzw. kürzere individuelle Einschaltdauer der jeweiligen Heizpatrone. Dabei wird aber die über sämtliche Heizpatronen gemittelte mittlere Einschaltdauer der Heizpatronen entsprechend der Vorgabe des Sollwerts S für die mittlere Einschaltdauer des Temperaturreglers A erreicht werden.With B is a processor for indicated a profile control. Here is recorded according to a Profile of the thick or thin distribution of the extruded tubular film determined a manipulated variable profile, according to the Areas of the thick places the heating cartridges are driven in such a way that she a comparatively higher one heat flow and on the other hand, the heating cartridges in the thin areas be driven so that they a lower heat flow submit. The adjustment of the heat flow takes place via a longer one individual duty cycle or shorter individual duty cycle the respective heating cartridge. But this is the average over all heating cartridges Average duty cycle of the heating cartridges according to the specification of the setpoint S for the average duty cycle of the temperature controller A can be achieved.

Damit wird in der Profilregelung B die Gesamtheizleistung entsprechend des ermittelten Dickenprofils auf die einzelnen Heizpatronen aufgeteilt. Dabei bleibt die Summe der gesamten Einzelheizleistungen konstant und entspricht dem vom Temperaturregler A ermittelten Wert. Dadurch bleibt die Düsentemperatur bei eingeschalteter Regelung konstant.In order to is in the profile control B, the total heating power accordingly of the determined thickness profile divided among the individual heating cartridges. there the sum of the total individual heating powers remains constant and corresponds to the value determined by the temperature controller A. Thereby the nozzle temperature remains constant when the control is switched on.

Claims (5)

Verfahren zur Temperaturregelung eines Folienblaskopfes zur Herstellung von Kunststoff-Schlauchfolien, wobei im Folienblaskopf auf Umfang verteilt Heizpatronen aufgeheizt werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Aufheizen der Heizpatronen über einen ersten Regelkreis derart, daß der mittlere von ihnen abgegebene Wärmestrom den Folienblaskopf auf eine Solltemperatur aufheizt und b) zusätzliches individuelles Aufheizen bzw. Abkühlen der einzelnen Heizpatronen über einen zweiten Regelkreis derart, daß an singulären Stellen des Folienblaskopfes der Wärmestrom erhöht bzw. erniedrigt werden kann, um Dick- bzw. Dünnstellen der Kunststoff-Schlauchfolien auszugleichen, wobei die Gesamtheizleistung entsprechend des ermittelten Dickenprofils auf die einzelnen Heizpatronen aufgeteilt wird.Method for controlling the temperature of a film blowing head for the production of plastic tubular films, wherein in the film blowing head distributed on perimeter heating cartridges are heated marked through the following steps: a) heating the heating cartridges via a first control loop such that the mean heat output from them heats the Folienblaskopf to a desired temperature and b) additional individual heating or cooling the individual heating cartridges over a second control loop such that at singular points of the film blowing head the heat flow elevated or can be lowered in order to compensate for thick or thin areas of the plastic tubular films, the total heating power corresponding to the determined thickness profile is divided on the individual cartridge heaters. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe des Wärmestroms der einzelnen Heizpatronen über deren Einschaltdauer eingestellt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the Release of heat flow the individual heating cartridges over whose duty cycle is set. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Solltemperatur des Folienblaskopfes über mehrere Temperaturfühler, vorzugsweise drei Temperaturfühler, die am Umfang der im Folienblaskopf integrierten Ringdüse verteilt sind, aufgenommen wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the Target temperature of the film blowing head via a plurality of temperature sensors, preferably three temperature sensors, distributed on the circumference of the integrated in the film blowing head annular nozzle are being recorded. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Regler die Heizpatronen entsprechend dem aktuellen Dickenprofil der extrudierten Kunststoff-Schlauchfolie angesteuert werden.Method according to one of claims 1-3, characterized that in the second controller the heating cartridges according to the current thickness profile the extruded plastic film are driven. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufheizen des Folienblaskopfes alle Heizpatronen entsprechend ihrer maximalen Heizleistung den maximalen Wärmestrom abgeben und daß die Heizpatronen nach Erreichen der Solltemperatur des Folienblaskopfes nur während definierter Einschaltzeitintervalle zur Abgabe des gewünschten Wärmestroms angeschaltet werden.Method according to one of claims 1-4, characterized that at Heating the foil blower head all heating cartridges according to their maximum Heating power the maximum heat flow and that the Heating cartridges after reaching the setpoint temperature of the film blowing head only during defined on-time intervals for delivery of the desired heat flow be turned on.
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