DE69416811T2

DE69416811T2 - Dickenkontrolverfahren für Düsen

Info

Publication number: DE69416811T2
Application number: DE69416811T
Authority: DE
Inventors: Timothy J. Edman Edman; William K. Leonard; Stephen W. C/O Minnesota Mining Mohn; Philip D. Schiller
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1994-01-04
Filing date: 1994-12-30
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2014-12-31
Also published as: DE69416811D1; KR950023508A; US5464577A; US5587184A; EP0662386A1; EP0662386B1; JPH0852782A; CA2136932A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Düsen zum Herstellen von Bahnen oder Folien aus einem fließfähigen Material und Beschichtungsdüsen zum Bilden durchgehender Beschichtungen auf Substraten. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Verfahren zum Kontrollieren des Profils über die Düsenbreite.
Extrusionsdüsen formen ein fließfähiges Material, beispielsweise einen geschmolzenen Thermoplast, eine Lösungsmittellösung, eine Emulsion, ein strahlungshärtbares Oligomer und dergleichen, zu einem trägerlosen Blatt, einer Folie oder Bahn. Bei einer üblichen Anwendung in der Kunststoffindustrie wird ein geschmolzener, druckbeaufschlagter Strom eines thermoplastischen Materials in einen Einlaß, durch einen inneren Verteilungshohlraum und aus einem Auslaßzwischenraum geleitet, um ein Materialband zu bilden, das zum kontinuierlichen Bilden eines Blatts, einer Folie oder einer Bahn verfestigt wird, die jeweils zu einer Rolle gewickelt werden können. Die Extrusionsdüse nimmt einen Strom fließfähigen Materials auf und breitet ihn im Inneren aus, um ein Ausgabeband mit einem großen Breite-Dicke-Verhältnis zu bilden.
Düsen können auch zum Beschichten verwendet werden. Beschichten ist der Vorgang des Ersetzens des ein Substrat, üblicherweise eine feste Fläche wie eine Bahn, berührenden Gases durch eine Fluidschicht. Manchmal werden mehrere Schichten einer Beschichtung aufeinander aufgebracht. Beschichtungen können auch auf andere Substrate aufgebracht werden als durchgehende Bahnen, beispielsweise diskrete Teile oder Blätter, die von einer Bahn geschnitten werden und einzeln oder in Gruppen durch die Beschichtungsstation geleitet werden. Nach dem Aufbringen einer Beschichtung kann diese ein Fluid bleiben, beispielweise beim Aufbringen von Schmieröl auf Metall beim Bearbeiten von Metallspulen, oder beim Aufbringen von chemischen Reaktionsteilnehmern zum Aktivieren oder chemischen Transformieren einer Substratoberfläche. Alternativ kann die Beschichtung getrocknet werden, wen sie ein flüchtiges Fluid enthält, um eine feste Beschichtung zu hinterlassen, beispielsweise Farbe, oder sie kann gehärtet oder auf andere Weise zu einer Funktionsbeschichtung verfestigt werden, beispielsweise einer Ablöseschicht, an der ein Haftkleber nicht aggressiv klebt.
Es ist bekannt, Düsen mit verschiedenen manuell mechanischen, thermomechanischen, piezomechanischen, magnetostriktiven oder motorbetriebenen Stellgliedern zum Bewegen der Düsenlippen zu versehen, um eine Regelung der Dicke der Folie, des Blatts oder der Beschichtung zu erreichen. Diese Regelung ergibt sich aus dem Regeln der lokalen Strömungsrate des über die Breite der Düse austretenden Fluids, das aus dem Auslaßzwischenraum des Ausgabeschlitzes an der Außenfläche des Düsenkörpers austritt, durch Einstellen des Auslaßzwischenraums. Es ist bekannt und in Fig. 1 dargestellt, mehrere (nicht dargestellte) beabstandete Stellglieder entlang dem bewegbaren Teil der oberen Düsenlippe über die Breite vorzusehen. Jedes Stellglied kann individuell eingestellt werden, um eine individuelle Verschiebekraft (F&sub1;, F&sub2;, F&sub3;, ..., Fn) lokal auf die obere Lippe relativ zur gegenüberliegenden feststehenden unteren Lippe aufzubringen, um so die Düsenschlitzauslaßöffnung zu regeln. Da an jedem Punkt der Düsenbreite die lokale Ausgaberate aus dem Auslaß unter anderem von dem lokalen Zwischenraum abhängt, kann die Gleichmäßigkeit der Flußausgabe aus dem Düsenauslaßzwischenraum über die Breite geregelt werden.
Üblicherweise erfolgt die Regelung durch Messen der Dicke des Films oder der Beschichtung an verschiedenen Stellen der Breite mit einer Dickenlehre, beispielsweise Beta-Strahlen-, Röntgenstrahlen- oder einer Lichtabsorptionsmesseinrichtung. Mit den Informationen dieser Messung kann ein Bediener manuell ein gegen die Lippe drückendes Bolzen-Stellglied einstellen. Alternativ kann ein Steuersystem die Betätigung von Stellgliedern signalisieren, die gegen die Lippe drücken oder Bolzen Drehen, die gegen die Lippe drücken. Die manuelle Einstellung der Düsenlippenverformungsbolzen durch einen Bediener erfordert Können und Erfahrung. Es hat sich gezeigt, daß die Qualität des extrudierten oder beschichteten Produkts durch Verwenden eines geschlossenen Regelsystems anstelle der manuellen Einstellung durch einen Bediener verbessert werden kann.
US-A-2 938 231 offenbart das thermische Ausdehnen und Schrumpfen von Düsenbolzen zum Vershieben der Lippen einer thermischen Kunststoffextrusionsdüse zum Regeln der Größe des Auslaßzwischenraums. Die thermischen Bolzen-Stellglieder sind direkt mit den Düsenlippen gekoppelt. US-A-3 940 221 beschreibt eine Verbesserung, die beim Kunststoffolienextrudieren verwendet wird. Sie sieht sowohl ein Erwärmen, als auch ein zwangsweises Kühlen der Düsenlippenverformungsbolzen in Verbindung mit einem Endlosfoliendickenmeßsystem zum Regeln der Dicke der extrudierten Folie über die Breite der Folie. Die Regelung des Düsenauslaßspalts wird direkt durch Bolzen geregelt, die unmittelbar an der Lippe angebracht sind oder an dieser anliegen.
US-A-3 122 784 lehrt die Verwendung von geregelten Einstellmotoren, die mechanisch mit Lippenverschiebungsbolzen einer Bahnextrudierdüse verbunden sind. Die Motoren reagieren auf Signale, die von einem in Querrichtung bewegten Dickensensor erzeugt werden, und es werden Steuersignals zum Antreiben der Motoren erzeugt. US-A-3 819 775 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Düsenlippen in eine große Zahl von thermisch isolierten Regelzonen eingeteilt ist. Das Dickenprofil des extrudierten Polymerfilms wird durch selektives Steuern der Düsenlippenabschnittstemperaturen geregelt. Die Düsenlippen bilden sie Wände des Spaltauslasses, so daß deren Temperatur die lokalen Strömungseigenschaften des Films und die lokale Strömungsrate am Düsenspalt beeinflußt.
US-A-4 514 348 offenbart eine kombinieret Einrichtung zum Einstelen des Düsenspaltauslasses mittels mehrerer an der Düsenlippe über die Düsenbreite angeordneter Bolzen, unter Verwendung motorgetriebener Bolzendrehungen für eine Grobeinstellung und thermischer Dehnung oder Schrumpfung der Bolzen für die Feineinstellung.
US-A-4 594 063 lehrt die Verwendung von piezoelektrischen oder magnetorestriktiven Elementen, die gegen eine flexible Düsenlippe drücken, um den Spaltauslaß einzustellen und einen extrudierten Film zu regeln.
US-A-4 871 493 lehrt die Verwendung von Düsenlippentemperaturprofilbildungen durch Lippenheizvorrichtungen, die durch Signale sowohl der extrudierten Thermoplasttemperaturprofile, als auch der Dickenmessprofile über die Düsenbreite gesteuert werden.
Bei diesen bekannten Systemen wird die Düsenspaltauslaßgröße, auch Zwischenraum genannt, verändert, indem ein angebrachtes Stellglied direkt auf die Düsenlippen wirkt oder indem die Strömung zwischen den Düsenlippen durch Veränderung der Temperatur beeinflußt wird. Diese Systeme werden oft wirksam zur Dickenregelung beim Extrudieren einzelner Schichten verwendet. Sie werden ferner erfolgreich zum Regeln der über die Breite der Bahn gemessenen Dicke er auf Substraten aufgebrachten Beschichtung verwendet. In diesen Fällen ist nur ein Düsenauslaß vorhanden. Wenn jedoch ein gleichzeitiges Beschichten oder Extrudieren mehrerer Schichten erfolgen soll, müssen mehrere Düsenlippenpaare und mehrere Düsenschlitzauslässe geregelt werden. Die mechanische Anbringung der Stellglieder oder Heizvorrichtungen ist in diesen Fällen schwer praktisch durchzuführen. Wenn drei oder mehr Koextrusionen oder gleichzeitige Beschichtungen erwünscht sind. Das Entwerfen und Herstellen von Düsen, so daß an wenigstens einer Lippe der Spaltauslässe von drei oder mehr Auslässen Einrichtungen angebracht werden können, ist unpraktisch.
Die Verwendung innerer Drosselstangen zur Dickenprofileinstellung über die Breite einer Düse ist bei der Thermoplastextrusion bekannt, und die Verwendung innerer Keile und Platten ist in US-A-3 464 087 und US-A-4 533 308 beschrieben. Zwar sind diese Mechanismen bei Mehrlagen-Extrusionsdüsen verwendbar, jedoch sind sie mechanisch komplex und verwenden bewegbare Teile, die sich in Hochdruckfluidbereiche im Düsenkörper erstrecken, und bringen Abdichtungs- und Leckageprobleme mit sich. Andere Arten der Einstellung des Breitenströmungsprofils von Mehrfachschlitzdüsen sind erwünscht.
Bei Düsen zum gleichzeitigen Dia-Vorhangbeschichten mit mehreren Schichten, wie in US-A-3 508 947 beschrieben und wie in der Photographiefilmherstellungsindustrie verwendet, erschwert die bevorzugte übereinanderliegende Anordnung der Schlitze die Ausbildung bewegbarer Stellglieder, die mit den Lippen verbunden sind und die Spaltauslaßabmessungen verändern. Derartige Ausbildungen sind nicht bekannt. Gegenwärtig hängt die Gleichmäßigkeit der aufgebrachten Schichten von der Gleichmäßigkeit und der Genauigkeit der Herstellung und der Montage dieser Düsen ab. Dies beinhaltet oft eine zeitaufwendige, ultragenaue arbeitsintensive Endbearbeitung durch hochqualifiziertes Personal. Eine weitere praktische Erwägung ist, daß viele Düsenvorrichtungen zum Aufbringen einer einzelnen Beschichtungslage keine Einrichtungen zum On-Line-Einstellen des Beschichtungsprofils in Querrichtung der Bahn in Reaktion auf ein Steuersystem aufweisen. Eine Düsenveränderung für eine On- Line-Steuerung, welche leicht auf bestehende Düsen angewandt werden kann, ist erwünscht.
Bei der Montage von Einzelschichtdüsen ist bekannt, daß ein unterschiedliches Drehmoment der Düsenplattenklemmbolzen die Gleichmäßigkeit des Düsenschlitzauslasses beeinflussen kann. Die Drehung der Düsenbolzen zum Einstellen der Bolzenspannungsgrade ist nicht sehr gut regelbar. Hohe Normalkräfte an Gewindegrenzflächen bewirken eine ratternde Bewegung der Bolzen. Dies erschwert die Durchführung zuverlässiger kontinuierlich variabler und kleiner Einstellungen der Bolzenspannung. Dieses Verfahren wurde für das Einstellen von Beschichtungsprofilen im Betrieb noch nicht erfolgreich verwendet.
Aus D1: RESEARCH DISCLOSURE, August 1979 Havant, UK, Seiten 424, 425, Anonym, "Lip Control", ist eine Düse mit regelbarem Spaltauslaßzwischenraum und ein Verfahren zum Regeln des Spaltauslaßzwischenraums einer Düse bekannt, bei dem die Düse eine erste Platte mit einer Lippe und eine zweite Platte mit einer Lippe aufweist. Beide Platten berühren einander an einer ersten und einer zweiten Stelle, wobei die zweite Stelle weiter von den Lippen der Platten beabstandet ist als die erste Stelle. Ferner bilden beide Platten einen Spalt durch die Düse, der an einem Auslaßzwischenraum endet. Es sind Einrichtungen zum Zusammenhalten der ersten und der zweiten Platte vorgesehen. Ein steuerbares Stellglied ist vorgesehen und wirkt an der zweiten Stelle auf die erste und die zweite Platte, um den Abstand zwischen den Platten an der zweiten Stelle zu vergrößern oder zu verringern, woraus eine Kippbewegung wenigstens einer Platte um die erste Stelle resultiert.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Dickenregelung für Düsen und eine Düse zur Verwendung in diesem Verfahren zu schaffen, wobei der Schlitz in der Düse leicht eingestellt werden kann, um den Düsenspaltauslaßzwischenraum einzustellen und so einen genau geregelten Strom aus dem Spaltauslaß über die Breite einer Düse zu erreichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Patentanspruch 1 und einer Düse nach Patentanspruch 7 gelöst. Die Unteransprüche betreffen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele.
Die genannte Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ohne das Anbringen von Heizeinrichtungen an den Düsenlippen und ohne die Verwendung eine Stellglieds gelöst, das an den Düsenlippen anliegt oder angebracht ist. Vielmehr wird dies erreicht, indem die die Düse bildenden Platten an einer von den Düsenlippen beabstandeten Stelle verformt werden. Auflagen an der Rückseite der Düse werden verformt, um eine gleichzeitige Bewegung der vorderen und hinteren Bereiche der Düsenplatten zur Veränderung des Düsenschlitzauslaßzwischenraums zu bewegen. Das Verformen wenigstens einer der Platten erfolgt an einer Stelle zwischen den beiden Sitzen.
Die erfindungsgemäße Düse weist eine erste Platte mit einer Lippe und eine zweite Platte mit einer Lippe auf, welche die erste Platte an einer vorderen und einer hinteren Auflage berührt, wobei die hintere Auflage weiter von den Lippen entfernt ist als die vordere Auflage. Die montierten Platten bilden einen ersten Spalt durch die Düse, der an seinem Auslaß an der erste und der zweiten Lippe endet. Wenigstens ein Stellglied ist zwischen der vorderen und der hinteren Auflage angebracht. Das Stellglied kann ausgefahren oder zurückgezogen werden, um die erste Platte um die vorder Auflage zu biegen, und so den ersten Auslaßzwischenraum zu vergrößern oder zu verkleinern.
Es können mehrere Stellglieder verwendet werden, die unabhängig und nicht gleichförmig betreibbar sind, um lokale Veränderungen im ersten Auslaßzwischenraum in einem begrenzten Bereich über die Breite der Düse zu erzeugen. Die Stellglieder können in einer Ausnehmung in der zweiten Platte unter der hinteren Auflage angeordnet sein. Alternativ kann das Stellglied nah der Außenfläche der ersten Platte angeordnet sein.
Die Düse kann auch ein Teil eines Systems zum automatischen Regeln des extrudierten Profils eines extrudierten Films sein. Dieses System kann einen Sensor, der das Profil des Films mißt, und eine Steuerung aufweisen, die mit dem Sensor in Verbindung steht und das gemessene Profil mit einem bekannten Soll-Profil vergleicht und den Stellgliedern signalisiert, ihre Länge zur Veränderung des Profils zu ändern. Ferner kann die Düse drei oder mehr Platten aufweisen, um zwei oder mehr Schichten zu extrudieren, wobei der Spaltauslaß jeder Schicht unabhängig von dem Spaltauslaß anderer Schichten regelbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben, welche in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 - eine perspektivische Ansicht einer bekannten Düse,
Fig. 2 - eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsdüse,
Fig. 3 - eine Querschnittsdarstellung eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der Mehrschicht-Beschichtungsdüse,
Fig. 4 - eine Querschnittsdarstellung einer Einzelschicht-Beschichtungsdüse nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Klemmbolzenspannung kontinuierlich veränderbar ist, und die eine typische Düse und eine Dickenmessungs- und Dickenregelvorrichtung zeigt, und
Fig. 5 - eine Querschnittsdarstellung einer Düse nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Bereich einer bekannten Beschichtungsdüse, einer Extrudierdüse 10, mit den üblichen Einrichtungen zum Verformen der Düsenlippe zum Einstellen des Profils der Fluidströmung aus der Düse über deren Breite. Ein fließfähiges Material strömt in den Düsenkörper 12, der eine erste Hälfte oder obere Platte 14 und eine zweite Hälfte oder untere Platte 16 aufweist. Das Material tritt aus dem Düsenspaltauslaß 18 (auch als Öffnung bezeichnet) des Spalts 20 aus. Die obere und die untere Platte 14, 16 liegen an Düsenauflagen 22, 24 aneinander an. Die Bereiche des Düsenkörpers 12 nahe dem Auslaß 18 und auf der rechten Seite der Düsenauflage 22 sind als die obere Düsenlippe 26 und die untere Düsenlippe 28 bekannt. Bekannte Technologien verwenden mehrere (nicht dargestellte) mechanische Stellglieder, um Druck- oder Zugkräfte (F&sub1;, F&sub2;, F&sub3;, ..., Fn) im Abstand über die Breite der Düse aufzubringen. Diese Stellglieder müssen physisch an wenigstens eine Düsenlippe angebracht sein oder die Bewegung einer physikalischen Verbindung bewirken, die an der Düsenlippe anliegt oder an dieser angebracht ist. Bekannte Stellglieder sind Verschiebebolzen, sich thermisch ausdehnende Bolzen, piezoelektrische Stellglieder, magnetostriktive Stellglieder, motorbetriebene Stellglieder, und hydraulische Stellglieder. Eine Bewegung durch diese Vorrichtung verändert die Größe des Auslasses 18, der ebenfalls als Zwischenraum bekannt ist. Ein ungleichmäßiges Aufbringen der Kräfte kann lokale Veränderungen in dem Zwischenraum in einem begrenzten Bereich der Breite der Düse bewirken. Da die lokale Strömungsrate aus dem Auslaß 18 ist vom lokalen Zwischenraum beeinflußt ist, kann die Materialausgaberate über die Breite der Düse eingestellt werden.
Fig. 2 ist eine Querschnittsdarstellung einer Düse 30 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Düsenkörper 32 weist eine obere Platte 34 und eine untere Platte 36 auf, die einander berühren und vorzugsweise an einer vorderen Auflage 38 und einer hinteren Auflage 40 durch mehrere über die Breite des Düsenkörpers 32 angeordneten Düsenklemmbolzen 42 fest zusammengehalten. Die obere Platte 34 liegt an der unteren Platte 36 an den Auflagen 38, 40 an, um einen Spalt 44 durch den Düsenkörper 32 zu bilden. Fließfähiges Material kann aus dem Inneren des Düsenkörpers durch den Spalt 44 getrieben werden. Der Spalt 44 endet an seinem Auslaß 46 an einer oberen und einer unteren Lippe 48, 50, die diesen begrenzen und das Ende der oberen und der unteren Düsenplatten 34, 36 auf der rechten Seite der vorderen Auflage 38 bilden. Oft erleichtert ein innerer Hohlraum 52 in dem Düsenkörper 32 das Verteilen und das Fließen des Materials von einem (nicht dargestellten) Zuführeinlaß zum Spalt 44 über die Breite der Düse. Wenn der Hohlraum 52 vorhanden ist, werden die Düsenlippen als die Plattenverlängerungen auf der Rechten des Hohlraums angesehen.
Eine Ausnehmung 54 ist in der Düsenplatte 36 unter der hinteren Auflage 40 der unteren Platte 36 entlang wenigstens eines Teils der Breite der Düse vorgesehen. Mehrere Stellglieder 56 sind in diese Ausnehmung 54 zwischen einer unteren Stellgliedauflage 58 und einer oberen Stellgliedauflage 60 angeordnet. Die Stellglieder 56 können ausgefahren oder eingezogen werden, um die hintere Auflage 40 von oder zu einer Stellgliedauflage 58 zu bewegen. Vorzugsweise ist eine Eins-zu-eins-Paarung von Stellgliedern 56 und Klemmbolzen 42 vorgesehen. Sämtliche bekannten Typen von mechanisch bewegten Stellgliedern können verwendet werden. Die mechanische Ausbildung und die Konstruktionsmaterialien der Bodenplatte 36 nahe und unter der Stellgliedauflage 58 sollten relativ starr, unnachgiebig und unbewegbar sein, um eine Bewegung des Stellglieds 56 zum Bewegen der Auflage 40 relativ zur Auflage 38 zu ermöglichen.
Wenn das Stellglied 56 ausgefahren wird, bewegt sich die obere Platte 34 an der hinteren Auflage 40 aufwärts und schwenkt um die vordere Auflage 38, wodurch die obere Lippe 48 nach unten zum Schließen des Auslaßzwischenraums 46 bewegt wird. Wird das Stellglied 56 eingezogen, bewegt sich die obere Platte 34 an der hinteren Auflage 40 abwärts und schwenkt um die vordere Auflage 38, wodurch die obere Lippe 48 zum Öffnen des Auslaßzwischenraums 46 nach oben bewegt wird. Eine nicht gleichmäßige Aufbringung nur einiger Stellglieder 56 kann zu lokalen Veränderungen in dem Auslaßzwischenraum in einem begrenzten Bereich der Breite der Düse führen. Da die lokale Flußrate aus dem Auslaß 46 durch den lokalen Zwischenraum beeinflußt ist, kann auf diese Weise die Materialausgaberate über die Breite der Düse eingestellt werden.
Die Ausnehmung 54 kann derart ausgebildet sein, daß die durch die hintere Auflage 40 un die obere Stellgliedauflage 60 wirkende Klemmkraft der Düsenbolzen 42 die Stellglieder 56 zusammengedrückt hält. Eine zusätzliche Ausnehmung 55 ist auf der Oberseite der unteren Platte 36 zum Erleichtern des Zusammendrückens vorgesehen. Die Ausnehmung 55 ist durch die beiden Ausnehmungen 38, 40 und einen Steg 57 begrenzt. Das Zunehmen oder das Verringern des linearen Abstands zwischen den Stellgliedauflagen 58, 60, das von den Stellgliedern 56 verursacht wird, bewirkt Veränderungen in den Belastungen sämtlicher Bereiche der Platten 34, 36 und Bolzen 42 und bewirkt die elastische Verformung dieser Teile. Das Bewegen der oberen Lippe 48 relativ zur unteren Lippe 50 zum Zweck der Veränderung des Düsenauslaßzwischenraums 46 kann erfordern, das die Ausbildung der unteren Platte 36 eine elastische Verformung der vorderen Auflage 38 erlaubt, während der größte Teil der Bodenplatte 36 starr und relativ unbiegsam bleibt. Es erfordert ebenfalls, daß die Düsenbolzen sich elastisch dehnen, um eine Behinderung der Bewegung der oberen Platte 34 in Reaktion auf die Bewegung des Stellglieds 56 zu verhindern. Auch sollte die obere Platte 34 starr und steif genug sein, so daß wenigstens ein Teil der Bewegung der Auflage 40 in Verbindung mit der Klemmkraft der Düsenbolzen 42 eine Bewegung der oberen Lippe 48 bezüglich der unteren Lippe 50 zum Verändern des Auslaßzwischenraums 46 bewirkt.
Alternativ können die Stellglieder 56 in (nicht dargestellten) Ausnehmungen unter der vorderen Auflage 38 der unteren Platte 36 angeordnet werden. Die Stellglieder können ausgefahren oder eingezogen werden, um die vordere Auflage 38 von oder zu einer Stellgliedauflage zu bewegen. Wenn das Stellglied 56 ausgefahren wird, bewegt sich die obere Platte 34 an der vorderen Auflage 38 nach oben und schwenkt oder biegt sich um die hintere Auflage 40, wodurch die obere Lippe 48 zum Öffnen des Auslaßzwischenraums 46 nach oben bewegt wird. Wenn das Stellglied 56 eingezogen wird, bewegt sich die obere Platte 34 an der vorderen Auflage 38 nach unten, um um die hintere Auflage 40 zu schwenken, wobei die obere Lippe 48 zum Schließen des Auslaßzwischenraums 46 nach unten bewegt wird.
Bei einem (nicht dargestellten) alternativen Ausführungsbeispiel kann das Material unter der Auflage 38, an der die Stellglieder nicht angeordnet sind, komprimierbarer sein als das umgebende Material. Dies bewirkt eine Bewegung der Auflage in Reaktion auf die Stellgliedkräfte und das Schwenken der Platte 34 zum Variieren des Auslaßzwischenraums.
Die Fig. 3-5 zeigen zusätzliche Ausführungsbeispiele, die Modifikationen des Spaltauslaßprofileinstellsystems verwenden. Der Betrieb dieser Ausführungsbeispiele ist im wesentlichen ähnlich dem des Ausführungsbeispiels der Fig. 2. Fig. 3 zeigt eine Düse 62 ähnlich der von Fig. 2, die einen anderen Klemmechanismus aufweist und gleichzeitig mehrere Schichten aufbringen kann. Zwar hat die Düse 62 zwei Spalte, jedoch kann jede Zahl von Spalten verwendet werden, und diese können unterschiedliche Auslaßprofile haben. Der Düsenkörper 64 besteht aus drei separaten Düsenplatten 66, 68, 70. Diese Platten sind durch eine Kompressionskraft zusammengehalten, die von Stützteilen 72, 73 und eine Befestigungsvorrichtung 75 aufgebracht wird, die Klemmdruck zwischen den Stützen 72, 73 aufbringt. Eine der Stützen, die Stütze 73 gemäß der Figur, ist geringfügig flexibel, so daß sie in Reaktion auf von den Stellgliedern aufgebrachte Kräfte lokal verformbar ist.
Ein erstes Material wird durch die Düsenplatten 66, 68 hindurch aus dem Auslaß 74 des Spalts 76 zwischen der oberen und der mittleren Lippe 78, 80 ausgegeben. Gleichzeitig kann ein zweites Material zwischen den Düsenplatten 68, 70 hindurch aus dem Auslaß 82 des Spaltes zwischen der mittleren und der unteren Lippe 80, 86 ausgegeben werden. Die Spalte 76, 84 werden aus jeweiligen Hohlräumen 88, 90 gespeist. Eine vordere Auflage 92 ist zwischen der oberen und der mittleren Platte 66, 68 und eine vordere Auflage 94 ist zwischen der mittleren und der unteren Platte 68, 70 vorgesehen. Eine hintere Auflage 96 ist zwischen der oberen und der mittleren Platte 66, 68 und eine hintere Auflage 98 ist zwischen der mittleren und der unteren Platte 68, 70 vorgesehen.
Ausnehmungen 100, 102 sind in den Platten 66, 68 unter den jeweiligen hinteren Auflagen 96, 98 vorgesehen. Mehrere Stellglieder 104, 106 sind in die jeweiligen Ausnehmungen 100, 102 eingesetzt. Die Stellglieder 104, 106 sind in Kontakt mit und zwischen jeweiligen unteren Stellgliedauflagen 110, 114 und oberen Stellgliedauflagen 108, 112. Die oberen Stellgliedauflagen 108, 112 halten die Stellglieder 104, 106 durch die über die Stützteile 72, 73 aufgebrachte Klemmkraft zusammengedrückt. Zusätzliche Ausnehmungen 116, 118 sind auf der Oberseite der mittleren und unteren Platten 68, 70 ausgebildet, um die Kompressionsbelastung zu vereinfachen.
Die Stellglieder 104 sind über die Breite der mittleren Platte 68 mit gegenseitigem Abstand angeordnet, um den Auslaß 74 über die Breite der Düse zu profilieren. Die Stellglieder 106 sind über die Breite der unteren Platte 70 mit gegenseitigem Abstand angeordnet, um den Auslaß 82 über die Breite der Düse zu profilieren. Die Länge der Stellglieder 104, 106 kann manuell oder automatisch in Reaktion auf ein automatisches Regelsystem eingestellt werden. Ähnlich der Düse in Fig. 2 wird das Düsenauslaßbreitenprofil des Auslasses 74 durch die lokalen Bewegungen der Auflage 96 über die Breite der Düse und das Düsenauslaßbreitenprofil des Auslasses 82 durch die lokalen Bewegungen der Auflage 98 über die Breite der Düse geregelt. Mit der geeigneten mechanischen Ausbildung können die Stellglieder 104, 106 das Profil der Auslässe 74, 82 beinahe völlig unabhängig voneinander verändern. Es können auch weniger als alle Spaltauslaßproflle verändert werden. Die Optimierung der physischen Abmessungen der verschiedenen Teile könnte theoretisch die Auswirkungen des Veränderns des Auslaßprofils eines der Spalte auf andere Spaltauslässe minimieren. Ähnlich der Düse in Fig. 2 können die Stellglieder auch hier unter den vorderen Auflagen angeordnet sein.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine Düse 120 nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Düsenkörper 122 weist eine obere Platte 124 und eine untere Platte 126 auf. Die obere und die untere Platte 124, 126 liegen an einer vorderen Auflage 128 und einer hinteren Auflage 130 aneinander an und bilden einen Spalt 132 mit einem Auslaß 134. Die obere Platte 124 hat eine obere Lippe 136 und die untere Platte 126 hat eine untere Lippe 138. Die obere und die untere Platte 124, 126 sind durch mehrere Düsenbolzen 140 miteinander verspannt, welche mit gegenseitigem Abstand über die Breite der Düse vorgesehen und zwischen den Auflagen 128 und 130 angeordnet sind. Material wird durch eine (nicht dargestellte) Öffnung in die Düse verbracht, über die Breite der Düse 120 in einem Hohlraum 142 ausgebreitet, läuft durch den Spalt 132 und aus dem Auslaß 134 des Spalts.
Jeder Bolzen 140 ist derart angezogen, daß sein Kopf 144 gegen eine starre Scheibe 144 drückt, welche gegen ein unter der Scheibe 146 angeordnetes Stellglied 148 drückt. Das Spannen der Bolzen 140 während der Montage bewirkt eine Spannung der Schäfte der Bolzen und übt Druck auf die Scheiben 146, die Stellglieder 148 und die Auflagen 128, 130 aus. Die Düsenplatte 126 kann starr an einer sehr starren Befestigungsplatte 153 angebracht werden. Eine Ausnehmung 151 beläßt einen Zwischenraum zwischen den Seiten 150, 152. Das Aktivieren der Stellglieder 148 zum Ausfahren derselben bringt mehr Spannung auf die Bolzen 140 auf. Dies zieht die Seite 150 der oberen Platte, die sich zwischen den Auflagen 128, 130 befindet, in Richtung auf die Seite 152 der unteren Platte. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Stellglieder zwischen den Auflagen und nicht an einer der Auflagen angeordnet.
Wenn das Stellglied 148 ausgefahren wird, wird mehr Druck auf die Bolzen 140 aufgebracht und die obere Platte 124 wird in Richtung der unteren Platte 126 zwischen der vorderen und der hinteren Auflage 128, 130 verformt. Die obere Lippe 136 bewegt sich nach oben, während sich die obere Platte 124 in Reaktion auf die größere Spannung elastisch biegt. Wenn das Stellglied eingezogen wird, bewegt sich die obere Platte 124 von der unteren Platte 126 zwischen der vorderen und der hinteren Auflage 128, 130 weg und die obere Lippe 136 bewegt sich nach unten, während sich die obere Platte 124 in Reaktion auf die geringere Spannung elastisch zurückstellt.
Alternativ würde, wenn die untere Platte 126 nicht fest an der Befestigungsplatte 153 angebracht wäre, das Aufbringen zusätzlicher Kräfte über die Bolzen 140 die Seite 150 der oberen Platte zur Seite 152 hin biegen und würde auch die untere Platte biegen, so daß deren Seite 152 zur Seite 150 hin gebogen wäre, um so die obere Lippe 136 nach oben und die untere Lippe 138 nach unten zu bewegen. Dies erweitert den Zwischenraum des Auslasses 134. In ähnlicher Weise bringt ein Zurückziehen der Stellglieder 148 geringere Spannung auf die Bolzen 140 auf und ermöglicht ein elastisches Biegen der oberen und der unteren Platte. Dadurch wird die obere Lippe 136 nach unten und die untere Lippe 138 nach oben bewegt, um den Auslaß 134 zu schließen.
Auf diese Weise kann durch Verändern der Länge der Stellglieder 148 über die Breite der Düse 120 der Auslaßzwischenraum 134 über die Breite der Düse variiert werden, um die Veränderung der Strömungsrate zu korrigieren. Das Stellglied kann ein zylindrisches piezoelektrisches Stellglied mit einem Loch 154 durch die Mitte sein, das ein Durchführen des Bolzens 140 ermöglicht. Stellglieder dieses Typs werden von Kinetic Ceramics, Hayward, Kalifornien hergestellt. Alternativ kann das Stellglied ein festes Bestandteil des Bolzens oder ein Mechanismus sein, der eine Veränderung der Spannung in Klemmbolzenschaft bewirkt. Das Ausmaß der Biegung jeder Düsenplatte 124, 126 in Reaktion auf die Klemmbolzenspannung und den Bewegungsbetrag der Düsenlippen hängt von der Geometrie und den Materialien der Platten ab. Andere Klemmechanismen können anstelle der Bolzen verwendet werden, um das Biegen einer oder beider Platten 124, 126 zwischen den Auflagen 128, 130 zu bewirken und die Düsenlippen relativ zueinander zu bewegen.
Fig. 4 zeigt ferner die Gesamtvorrichtung, die automatisch das extrudierte Profil eines Kunststoffilms über die Breite der Einzelschichtdüse 120 regelt. Das Material wird aus dem Auslaß 134 als durchgehendes Band 156 ausgegeben, das sich über die Breite der Düse erstreckt. Das Band 156 berührt sodann eine Kühlwalze 158, auf der es zur Bildung einer Folie 160 verfestigt, wobei es an einem Dickensensor 162 vorbei gezogen wird. Der Sensor 162 mißt das Dickeprofil über die Breite der Folie 160 und sendet diese Information über Leitungen 166 an eine Steuerung 164. Die Steuerung 164 vergleicht das gemessene Profil mit einem bekannten Soll-Profil. Die Steuerung 164 erzeugt korrigierende Einstellsignale, die über die Leitungen 168 an die über die Breite der Düse 120 verteilt angeordneten Stellglieder 148 ausgegeben werden. Die Stellglieder 148 verändern ihre Länge jeweils entsprechend dem individuellen Signal der Steuerung 164, und zwar üblicherweise um verschiedene Beträge über die Breite der Düse. Dies bewegt die Düsenlippen 136, 138 und verändert den Auslaßzwischenraum 134 über die Breite der Düse. Diese Veränderungen ändern die lokale Kunststoffströmungsrate über die Breite der Düse.
Fig. 5 zeigt einen anderen Klemmechanismus, der mit einer Düse 170 verwendet wird, bei dem Stellglieder zwischen den Auflagen 180, 178 angeordnet sind. Ein Düsenkörper 172 weist eine obere Platte 174 und eine untere Platte 176 auf Die obere und die untere Platte 174, 176 liegen an einer vorderen Auflage 178 und einer hinteren Auflage 180 verspannt aneinander an und bilden einen Spalt 182 mit einem Auslaß 184. Die obere Platte 174 hat eine obere Lippe 186 und die untere Platte 176 hat eine untere Lippe 188. Material wird durch eine (nicht dargestellte) Öffnung in die Düse verbracht, über die Breite der Düse 170 in einem Hohlraum 190 ausgebreitet, läuft durch den Spalt 182 und aus dem Auslaß 184 heraus.
Stellglieder 192 sind über die Breite der Düse 170 verteilt angeordnet und zwischen einer Befestigungsstruktur 194 und der oberen Düsenplatte 174 angeordnet. Mehrere dieser Stellglieder 192 sind über die Breite der Düse 170 verteilt angeordnet. Sie sind derart angeordnet, daß sie eine Druckbiegekraft auf die obere Platte 174 zwischen den Auflagen 178, 180 aufbringen.
Das Ausfahren der Stellglieder 192 bringt mehr Druck auf die obere Platte 174 auf. Dies drückt die Seite 196 der oberen Platte, die sich zwischen den Auflagen 178, 180 befindet in Richtung auf die Seite 198 der unteren Platte, die sich zwischen den Auflagen 178, 180 befindet und in der unteren Platte 176 ausgenommen ist. Dies biegt die obere Platte 174 derart, daß ihre untere Seite so gebogen wird, daß sie konvexer oder konkaver wird, je nach dem ursprünglichen Zustand. Dies bewegt die obere Lippe 186 nach oben und vergrößert den Auslaßzwischenraum 184. Ein Einziehen der Stellglieder 192 bringt weniger Kraft auf die obere Platte 174 auf. Dies biegt die obere Platte 174 derart, daß der Auslaßspalt 184 verkleinert wird. Auf diese Weise kann durch Variieren der Länge der Stellglieder 190 über die Breite der Düse 170 der Spaltauslaßzwischenraum 184 über die Breite der Düse 170 verändert werden, um Strömungsratenschwankungen zu korrigieren. Das bevorzugte Stellglied 192 bietet sowohl eine manuelle Grobeinstellung der Länge, als auch eine Feineinstellung in Reaktion auf ein automatisches Steuersystem.
Die Bewegung einer Düsenauflage zum Erzeugen der Bewegung der Düsenlippen oder das Biegen der Düsenplatten zwischen den Auflagen zum Erzeugen der Bewegung der Düsenlippen kann einzeln oder in Kombination mit anderen bekannten Verfahren zum Verändern des Spaltauslaßzwischenraums verwendet werden. Viele verschiedene Arten von Steuersystemen können eine korrigierende Wirkung der Stellglieder erzeugen. Sämtliche gegenwärtig für direkt mit Düsenlippen verbundenen Stellglieder verwendeten Systeme bekannter automatischer Verfahren können verwendet werden.
Die Erfindung wurde zwar unter Verwendung der Begriffe oben, unten und obere, untere beschrieben, um verschiedene Teile zu bezeichnen, jedoch kann die Ausrichtung der Teile verändert werden und die Düsen können eine beliebige Ausrichtung haben.

Claims

1. Verfahren zum Regeln des Spaltauslaßzwischenraums einer Düse, wobei die Düse eine erste Platte (34) mit einer Lippe (48) und eine zweite Platte (36) mit einer Lippe (50) aufweist, welche die erste Platte an einer ersten und einer zweiten Stelle (22, 24) berührt, wobei die zweite Stelle (24) weiter von den Lippen (48, 50) beabstandet ist als die erste Stelle (22), um einen ersten Spalt (44) in der Düse zu bilden, der in den Lippen (48, 50) der ersten und der zweiten Platte (34, 36) endet und von diesen zur Bildung eines Auslaßzwischenraums (46) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den Schritt des Verformens wenigstens einer der beiden Platten (34, 36) nur zwischen der ersten und der zweiten Stelle (22, 24) aufweist, um den Auslaßzwischenraum (46) zu verändern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verformens das Aufbringen einer Kraft auf eine der beiden Platten (34, 36) zum Biegen der wenigstens einen Platte (34, 36) umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verformens das Aufbringen einer Kraft auf eine der beiden Platten (34, 36) zum Schwenken der wenigstens einen Platte (34, 36) um eine der beiden Stellen (22, 24) umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verformens das Aufbringen einer Kraft an mehreren Stellen entlang der Breite der Düse umfaßt, um voneinander unabhängige örtliche Veränderungen in dem Auslaßzwischenraum (46) in einem begrenzten Bereich der Breite der Düse zu erzeugen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verformens das Aufbringen der Kraft von innerhalb der Düse umfaßt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verformens das Aufbringen von Kraft von außerhalb der Düse umfaßt.

7. Düse zur Verwendung in dem Verfahren von Anspruch 1, mit:

- einem Düsenkörper (12) mit einer ersten Platte (34) mit einer Lippe (48) und einer zweiten Platte (36) mit einer Lippe (50), wobei die zweite Platte die erste Platte an einer ersten und einer zweiten Stelle (22, 24) berührt, wobei die zweite Stelle (24) weiter von den Lippen (48, 50) beabstandet ist als die erste Stelle (22), um einen ersten Spalt (44) in der Düse zu bilden, der in den Lippen (48, 50) der ersten und der zweiten Platte (34, 36) endet und von diesen zur Bildung einer Auslaßzwischenraums (46) begrenzt ist, und

- einer Einrichtung (42) zum Zusammenhalten der ersten und der zweiten Platte (34, 36),

gekennzeichnet durch

eine erste Einrichtung zum Verformen wenigstens einer der beiden Platten (34, 36) nur in diesem Bereich zwischen der ersten und der zweiten Stelle (22, 24), um dadurch den Auslaßzwischenraum (46) zu verändern.

8. Düse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verformungseinrichtung wenigstens ein zwischen der ersten und der zweiten Stelle (22, 24) angeordnetes Stellglied (56) aufweist, wobei die erste und die zweite Platte (34, 36) in bezug zur Fluidrichtung in dem ersten Spalt (44) und an der ersten und zweiten Stelle eine vordere und eine hintere Auflage (38, 40) aufweisen, wobei das Stellglied (56) seine Länge vergrößern oder verkleinern kann, um eine der beiden Platten (34, 36) um die vordere Auflage zu biegen.

9. Düse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verformungseinrichtung mehrere Stellglieder (56) aufweist, und daß die Halteeinrichtung (42) eine entsprechende Anzahl von einzelnen Klemmvorrichtungen (42) aufweist, wobei die Stellglieder (56) unabhängig und ungleichmäßig betreibbar sind, um zum Einstellen der Materialausgaberate über die Breite der Düse lokale Veränderungen im Auslaßzwischenraum (46) in einem begrenzten Bereich über die Breite der Düse zu erzeugen.

10. Düse nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte einen ersten Ausschnitt (54) aufweist, der an der ersten oder der zweiten Stelle gebildet ist, daß die erste Verformungseinrichtung in dem ersten Ausschnitt (54) angeordnet ist, und daß der erste Ausschnitt (54) derart formbar ist, daß die Kraft der Halteeinrichtung (42) die erste Verformungseinrichtung zusammengedrückt hält.

11. Düse nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verformungseinrichtung ein Stellglied (148) aufweist, das einer Außenfläche der ersten Platte benachbart zwischen der Außenfläche und einem Bereich der Halteeinrichtung angeordnet ist, und die Halteeinrichtung wenigstens einen Bolzen (144) aufweist, wobei das Stellglied (148) ein dem Bolzen (144) zugeordnetes Teil ist und derart angeordnet sein kann, daß es Spannung aufbringt, wenn es aktiviert ist, und ein Stützteil sowie eine Einrichtung zum Aufbringen einer Druckkraft über das Stützteil aufweist.

12. Düse nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum automatischen Steuern des extrudierten Profils eines extrudierten Films über die Breite der Düse, wobei die Steuereinrichtung einen Sensor (162), der das Profil des Films mißt, und eine Steuerung (124) aufweist, die mit dem Sensor in Verbindung steht und das gemessene Profil mit einem bekannten Sollprofil vergleicht und den Stellgliedern signalisiert, ihre Länge zu ändern, um das Profil zu verändern.

13. Düse nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch eine dritte Platte (70), die eine Lippe (86) aufweist und die zweite Platte (68) an einer ersten und einer zweiten Stelle (94, 98) berührt, um einen zweiten Spalt (84) in der Düse zu bilden, der in den Lippen (80, 86) der zweiten und dritten Platte (68, 70) endet und an seinem Auslaß durch die Lippen begrenzt ist, um einen Auslaßzwischenraum (82) zu bilden, eine zweite Einrichtung zum Verformen wenigstens einer Platte, der zweiten oder der dritten Platte (68, 70), zwischen der ersten und der zweiten Stelle (94, 98), um auf diese Weise den Auslaßzwischenraum (82) des zweiten Spalts (84) zu verändern, und eine Einrichtung zum Zusammenhalten der zweiten und der dritten Platte, wobei eine, die zweite oder die dritte Platte (68, 70) einen zweiten Ausschnitt (102) aufweist, der entsprechen dem ersten Ausschnitt (100) an der gleichen, der ersten oder der zweiten Stelle (94, 98) ausgebildet ist, und wobei die zweite Verformungseinrichtung in dem zweiten Ausschnitt (102) angeordnet ist, und wobei die Halteeinrichtung (72) ein Stützteil (72) und eine Einrichtung zum Aufbringen einer Druckkraft über das Stützteil aufweist.