EP4601853A1 - Folienextrusionsmaschine und verfahren zur herstellung einer kunststofffolie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Folienextrusionsmaschine, insbesondere Blasfolienextrusionsmaschine, zur Herstellung einer Kunststofffolie mit einer Düse, insbesondere einer Ringdüse, zum Bereitstellen einer Kunststoffschmelze, zumindest einer stromabwärts und mit einem Abstand zu der Düse angeordneten Abzugswalze zum Abziehen der sich in einer Frostzone zu einer Kunststofffolie verfestigten Kunststoffschmelze in eine Transportrichtung, wobei die Abzugswalze mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotiert. Eine Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung ist vorgesehen zum Bestimmen der lokalen Transportgeschwindigkeit zumindest einer Teilfläche der Kunststoffschmelze und/oder der Kunststofffolie.

Description

Folienextrusionsmaschine und Verfahren zur Herstellung einer Kunststofffolie >

Die Erfindung betrifft eine Folienextrusionsmaschine, insbesondere eine Blasfolienextrusionsmaschine, zur Herstellung einer Kunststofffolie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststofffolie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Zur Herstellung einer Kunststofffolie wird in der Regel in einem Extruder ein Kunststoffgranulat oder eine Mischung aus mehreren Kunststoffgranulaten unter Einsatz einer Heizung und durch Aufbringen von Druck aufgeschmolzen und verflüssigt. Diese Kunststoffschmelze wird strangförmig in einen Düsenkopf gefördert und dort flächig in einem Verteiler verteilt. Diese flächig verteilte Kunststoffschmelze wird dann aufgrund des Drucks aus der Düse des Düsenkopfes herausgepresst, so dass die Düse die Kunststoffschmelze zur Verfügung stellt. Die Düse kann dabei eine lineare Düse (Flachdüse) oder eine Ringdüse sein. Erstere Düse wird für die so genannte Flachfolienextrusion, die zweitgenannte Düse für die Blasfolienextrusion verwendet. Entsprechend bilden die Schmelzen entweder eine Flachschmelze oder eine Schmelzeblase aus. Oft werden mehrere Extruder verwendet zum Erzeugen mehrerer Einzelschmelzen, die im Düsenkopf zu einer mehrschichtigen Kunststoffschmelze vereinigt werden. Diese ein- oder mehrschichtige Kunststoffschmelze wird von zumindest einer Abzugswalze aus der Düse herausgezogen, wobei die Abzugswalze in einem Abstand zur Düse angeordnet ist. Auf dem Weg zur Abzugswalze und/oder während des Kontakts mit der Abzugswalze kühlt die Kunststoffschmelze so weit ab, dass sie die herzustellende Kunststofffolie bildet. Der Übergangsbereich, in dem die Kunststoffschmelze sich verfestigt und zur Kunststofffolie erstarrt, wird oft als Frostzone oder Frostlinie bezeichnet, da die Kunststoffschmelze in diesem Bereich sinnbildlich ausgedrückt einfriert.

In einer Blasfolienextrusionsmaschine sind in Transportrichtung der Kunststoffschmelze bzw. der Kunststofffolie (im Folgenden auch als „Schmelze“ oder „Folie“ bezeichnet) weitere Komponenten angeordnet. Diese können eine Innenkühleinrichtung umfassen, welche vom Düsenkopf ausgehend sich in die Transportrichtung der Schmelze bzw. Folie erstreckt und innerhalb der Düse angeordnet ist. Mit dieser Innenkühleinrichtung kann ein leichter Überdruck in das Innere der Schmelzeblase eingebracht werden und damit quer zur Transportrichtung aufgeblasen, also gestreckt werden. Die Umfangsgeschwindigkeit der Abzugswalzen ist in der Regel größer als die Ausströmgeschwindigkeit der Schmelze aus der Ringdüse, so dass die Schmelze auch in Transportrichtung streckbar ist beziehungsweise gestreckt wird. Ferner können stromabwärts der Ringdüse ein Kalibrierkorb und/oder eine Flachlegeeinrichtung vorgesehen sein. Mit einem Kalibrierkorb kann die Schmelzeblase bzw. der Schlauch der Folie in eine kreisrunde Form gebracht bzw. in dieser gehalten werden. Mit einer Flachlegeeinrichtung kann der Schlauch der Folie sukzessive flachgelegt und in eine doppelliegende Folie überführt werden. Damit kann die Folie auf einfache Weise von der Abzugswalze abgezogen werden. An der Abzugswalze liegt oft noch eine Andrückwalze an, mit welcher ein Rutschen der Folie auf der Abzugswalze verhinderbar ist.

In einer Flachfolienextrusionsanlage wird die in die Breite gebrachte Schmelze, in der Regel unter dem Einfluss der Schwerkraft, auf eine als Kühlwalze (die so genannte Chill-Roll) ausgebildete Abzugswalze gegeben, wobei die Abzugswalze von der Flachdüse mit einem Abstand angeordnet ist. Die Umfangsgeschwindigkeit der Abzugswalze ist in der Regel größer als die Ausströmgeschwindigkeit der Schmelze aus der Flachdüse. Auf der temperierten Kühlwalze erstarrt die Schmelze zur Folie, wobei dieser Bereich ebenfalls als Frostzone bezeichnet wird. Auf dem Weg von der Flachdüse zur Abzugswalze kann die Schmelze in ihren Eigenschaften beispielsweise mittels Elektroden und/oder Saugelementen (so genannte Vakuumboxen) beeinflusst werden.

Als nachteilig erweist sich allerdings, dass das Fließverhalten der noch nicht zur Folie gewordenen Schmelze sehr empfindlich ist in Bezug auf äußere Einflüsse. So können unterschiedliche Temperaturverteilungen in den Extrudern zu inhomogenen Eigenschaften der Schmelze führen. Auch Verschmutzungen oder andere äußere Einflüsse wie etwa Zugluft in der Produktionshalle, in der die Folienextrusionsmaschine aufgestellt ist, können zu unterschiedlichem Temperaturverhalten innerhalb der Schmelze führen. Solche Inhomogenitäten wiederum führen dazu, dass das Fließverhalten über die Länge der Schmelze zwischen der Düse und der Frostzone und/oder in Querrichtung unterschiedlich ist. Solche Unterschiede werden jedoch in der Frostzone in die Folie überführt, so dass diese eine unterschiedliche Qualität über ihre Länge und/oder Breite aufweisen können. Allerdings ist das Aufspüren solcher Inhomogenitäten in der Schmelze und/oder in der Folie zum Teil schwierig oder nicht möglich. Entsprechend werden oft an Folienextrusionsmaschinen unpassende Einstellungen, beispielsweise für Positionen von Bestandteilen der Maschine, aber auch für Parametersteuerungen oder Regelkreise vorgenommen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Detektionsmöglichkeit für Inhomogenitäten innerhalb der Schmelze und/oder der Folie vorzuschlagen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind mögliche Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung vorgesehen zum Bestimmen der lokalen Transportgeschwindigkeit zumindest einer Teilfläche der Kunststoffschmelze und/oder der Kunststofffolie. Von der Schmelze und/oder der Folie, insbesondere von der Oberfläche, wird demnach für eine Teilfläche die lokale Transportgeschwindigkeit bestimmt. Die Transportgeschwindigkeit der Schmelze und/oder der Folie variiert in der Regel zwischen Düse und Frostzone in starkem Maße. Direkt beim Austritt aus der Düse hat die Schmelze eine geringe lokale Transportgeschwindigkeit, die aber infolge der höheren Umfangsgeschwindigkeit der Abzugswalze zumindest für Teilflächen stark anwächst. Insbesondere in Blasfolienanlagen wächst die lokale Transportgeschwindigkeit beim Verstrecken der Folie infolge des durch die Innenkühlung aufgebrachten Innendrucks an. Beim Erkalten der Schmelze nähert sich die Transportgeschwindigkeit dem Betrag nach an die Umfangsgeschwindigkeit der Abzugswalze an. Die lokale Transportgeschwindigkeit ist grundsätzlich ein dreidimensionaler Vektor, dessen Richtung unterschiedlich relativ zur Transportrichtung orientiert sein kann, wobei eine Komponente parallel in Richtung der Transportrichtung verläuft. Werden also für mehrere Teilflächen die lokalen Transportgeschwindigkeiten bestimmt, so lässt sich hieraus ein Geschwindigkeitsvektorfeld erstellen. Vorteilhaft ist es dabei, wenn wenigstens 30 %, vorzugsweise wenigstens 50 % der Gesamtbreite oder des Gesamtumfangs Schmelze bzw. der Folie nach dem Verlassen der Düse für Teilflächen die lokalen Geschwindigkeiten bestimmt werden. Die lokalen Geschwindigkeiten können dabei absolute lokale Geschwindigkeiten sein oder relative lokale Geschwindigkeiten. Zur Bestimmung von relativen Geschwindigkeiten können über einen Zeitraum die lokalen Geschwindigkeiten einer Teilflächen aufgezeichnet und hieraus ein Durchschnitt gebildet werden. Die Abweichungen von dieser mittleren lokalen Geschwindigkeit sind dann die relativen lokalen Geschwindigkeiten. Anstelle oder zusätzlich zur zeitlichen Durchschnittsbildung können auch die lokalen Geschwindigkeiten benachbarter Teilflächen heranziehbar sein. Zur Berechnung dieser Durchschnittswerte und der relativen lokalen Geschwindigkeiten ist eine Rechen- und Steuervorrichtung vorgesehen. Die Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung umfasst vorzugsweise Detektionseinrichtung wie beispielsweise Sensoren oder Kameras, die insbesondere eine ortsaufgelöste Bestimmung der lokalen Geschwindigkeiten ermöglichen. Diese Detektionseinrichtungen sind selbstverständlich über eine Datenleitung mit der Rechen- und Steuereinrichtung verbunden.

Mit der Bestimmung der lokalen Geschwindigkeiten lässt sich die Schmelze und/oder die Folie charakterisieren. Es ist bekannt, dass insbesondere Bereiche der Schmelze mit höheren Temperaturen im Vergleich mit anderen Bereichen stärker zerfließen. In diesen Bereichen lässt sich also eine höhere lokale Geschwindigkeit detektieren. Solche Bereiche können also in der späteren Folie zu lokalen Dünnstellen führen. Auch kann eine inhomogene Schichtenzusammensetzung der Schmelze zu unterschiedlichen lokalen Geschwindigkeiten führen, da die einzelnen Schichten unterschiedliches Abkühlverhalten aufweisen können. Insgesamt stellen unterschiedliche lokale Geschwindigkeiten mögliche Inhomogenitäten in der Schmelze und/oder der Folie dar. Die ermittelten lokalen Geschwindigkeiten können daher als eine Basis für verbesserte Einstellungen an der Folienextrusionsmaschine dienen. Vorteilhaft dabei ist, dass die eine erfindungsgemäße Vorrichtung unabhängig von den in der Schmelze bzw. in der Folie verarbeiteten Kunststoffmaterialien arbeitet. Auch ist eine Unabhängigkeit von der (durchschnittlichen) Dicke der Schmelze bzw. der Folie gegeben.

Die erfindungsgemäße Geschwindigkeitsbestimmungsvorrichtung mit den soeben beschriebenen Ausgestaltungen lässt sich nicht nur mit einer Folienextrusionsmaschine kombinieren, sondern grundsätzlich mit Maschinen in der Kunststoffverarbeitung, in denen erwärmte oder erhitzte Kunststoffe abkühlen. Eine mögliche Kombination umfasst beispielsweise Vorrichtungen, in denen eine Kunststofffolie erwärmt wird und anschließend wieder abkühlt. Hierzu zählt eine Streckvorrichtung, in der eine Kunststofffolie auf eine Temperatur bis auf einen Temperaturbereich zwischen der Schmelzetemperatur und einer Temperatur, die bis zu 20 Grad Celsius unterhalb der Schmelzetemperatur liegt, aufgeheizt, dann in Transportrichtung gestreckt und anschließend wieder abgekühlt wird. Eine solche Vorrichtung umfasst eine Heizeinrichtung zum Aufheizen der Kunststofffolie, eine erste Streckwalze, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit betrieben wird, eine zweite Streckwalze, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit betrieben wird, die größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit der ersten Streckwalze und eine optionale Kühl- und/oder Fixiereinheit. In diesem Prozess wird die Kunststofffolie längsgedehnt, wobei die Folienbreite abnimmt und gleichzeitig die Ränder aufdicken (so genanntes Neck-in). Allgemeines Ziel bei diesem Prozess ist es stets, das Aufdicken der Ränder zu reduzieren, da diese Aufdickungen in der Weiterverarbeitung der Folie nicht zu gebrauchen sind und entfernt werden müssen. Daher ist es zielführend, mit einer oben beschriebenen Geschwindigkeitsbestimmungsvorrichtung lokale Geschwindigkeiten von Teilbereichen der Folie zu bestimmen. In einer solchen Streckvorrichtung lässt sich daher eine erfindungsgemäße Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung vorteilhaft einsetzen.

Weitere Vorrichtungen sind solche, die aus Kunststoffmaterial, die eine Temperatur oberhalb ihrer Schmelztemperatur aufweisen, ein Kunststoffformteil erzeugen, beispielsweise durch Spritzgießen, Blasformen und dergleichen. Auch Kalandereinrichtungen können mit einer oben beschriebenen Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung kombiniert werden. Alle voranstehenden und auch nachfolgenden Merkmale sind mit solchen Vorrichtungen kombinierbar, auch wenn sie nur im Zusammenhang mit Folienextrusionsmaschinen beschrieben sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mit einer Rechen- und Steuereinrichtung die Abweichung der lokalen Transportgeschwindigkeit einer Teilfläche von der Umfangsgeschwindigkeit der Abzugswalze berechenbar ist, wobei bei einer Abweichung unterhalb eines Schwellenwerts diese Teilfläche der Kunststofffolie zuordenbar ist. Das bedeutet also, das für eine oder mehrere Teilflächen die lokale Transportgeschwindigkeit bestimmt wird, wobei es sich hier insbesondere um eine absolute lokale Transportgeschwindigkeit handelt. Diese Transportgeschwindigkeit wird mit der Umfangsgeschwindigkeit der Abzugswalze verglichen, indem eine Differenz gebildet wird. Liegt der Betrag dieser Differenz unterhalb eines Schwellwertes, also innerhalb eines Toleranzrahmens, so können die verglichenen Geschwindigkeiten als gleich angesehen werden. Diese Teilfläche wird anschließend der Kunststofffolie zugeordnet, also einem Ort, an dem die Kunststofffolie bereits gebildet ist. Das bedeutet, dass die Frostzone bereits durchlaufen ist. Bei konstanten Verfahrensbedingungen in der Folienextrusionsmaschine ist die Frostzone in der Regel stationär. Somit ist es möglich, dieses Vorgehen nacheinander oder gleichzeitig für unterschiedliche Teilflächen durchzuführen. Auf diese Weise kann die genaue Lage der Frostzone bestimmt werden.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Folienextrusionsmaschine eine Blasfolienextrusionsmaschine mit einem Kalibrierkorb ist, wobei mit der Rechen- und Steuereinrichtung der Kalibrierkorb stromabwärts der Lage der Frostzone positionierbar ist. Insbesondere ist der Kalibrierkorb maximal 2 Meter, vorzugsweise maximal 1 Meter und insbesondere maximal 0,5 Meter stromabwärts der Frostzone positionierbar. Ein Kalibrierkorb dient dazu, dass die Folie, die in der Frostzone zu einem Folienschlauch geworden ist, sich in seinem Durchmesser nicht mehr verändert und zudem einer kreisrunden Form angenähert ist. Dazu umfasst ein Kalibrierkorb Folienführungselemente, die außen um den Umfang des Folienschlauches herum angeordnet sind und so den Folienschlauch umschreiben. Da ein Kontakt der Folienführungselemente mit dem Folienschlauch gewollt ist oder - im Falle von kontaktlosen Führungselementen - nicht ausgeschlossen werden kann, ist es das Ziel, den Kalibrierkorb stets stromabwärts der Frostzone zu positionieren, um Beschädigungen der Folie durch die Folienführungselemente zu vermeiden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Lage der Frostzone auch dann bestimmbar, wenn der Kalibierkorb diese Frostzone überdeckt, also insbesondere, wenn der Kalibrierkorb in der Frostzone noch nicht passend positioniert ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit der Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung die lokalen

Transportgeschwindigkeiten einer Mehrzahl an Teilflächen quer zur Transportrichtung vornehmbar ist, wobei mit der Rechen- und Steuereinrichtung Abweichungen der lokalen Transportgeschwindigkeiten von einer mittleren Transportgeschwindigkeit bestimmbar ist, wobei aus den Abweichungen ein Dickenprofil der Kunststofffolie ableitbar ist. Insbesondere in einer Blasfolienanlage kommt der Regelung einer gleichmäßigen Foliendicke der späteren Folie über ihre Breite bzw. über ihren Umfang eine besondere Bedeutung zu. In bekannten Folienextrusionsmaschinen wird die Foliendicke mit Dickenmesssystemen stromabwärts der Frostzone gemessen und diese Messwerte für eine unterschiedliche Beeinflussung der Schmelze quer zu ihrer Transporteinrichtung herangezogen. Allerdings ergibt sich zwischen der Messung und der Beeinflussung der Folie ein zeitlicher Versatz, der durch die erfindungsgemäße Folienextrusionseinrichtung reduzierbar ist, da nun die Geschwindigkeitsbestimmung ebenfalls an der Schmelze vornehmbar ist, also stromaufwärts der Frostzone. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Vorrichtung eine Temperiereinrichtung, insbesondere eine Kühleinrichtung umfasst, welche über den Umfang der Schmelze bzw. der Folie verteilt mehrere Segmente umfasst, wobei mit jedem Segment ein Luftstrom auf die Schmelze bzw. Folie gebbar ist, welcher unterschiedlich hinsichtlich des Volumenstroms und/oder hinsichtlich der Temperatur einstellbar ist. Diese Einstellung ist dann von der Rechen- und Steuereinrichtung für jedes Segment vornehmbar. Zusätzlich oder alternativ ist es mit der Erfindung möglich, Längstoleranzen, inbesondere Längstoleranzen in Hinblick auf die Foliendicke, also Dickenänderungen, in Transportrichtung des Folienschlauches zu bestimmen.

Besonders vorteilhaft ist es, dass mit der erfindungsgemäßen Folienextrusionseinrichtung gleichzeitig Abweichungen von den lokalen Transportgeschwindigkeiten sowohl in Transportrichtung als auch quer dazu bestimmbar sind. Somit kann nicht nur an einer Position die lokale Foliendicke über den Umfang bestimmt werden, sondern an verschiedenen Positionen in Transportrichtung, also in Längsrichtung. Auf diese Weise ist es möglich, die Entwicklung von Unterschieden in der Schmelze- bzw. Foliendicke auch zumindest teilweise in Transportrichtung zu bestimmen. Damit ist es auch möglich, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Güte der Planlage der Folie ermittelbar ist. Insbesondere kann auch zur Verbesserung der Planlage der Folie ein Regelkreis vorgesehen sein. Die Schmelze- und Foliendicke kann jedoch nur relativ zu einer mittleren Foliendicke bestimmt werden. Für die Bestimmung einer mittleren Foliendicke kann in der Folienextrusionsmaschine ein Foliendickenmessgerät vorgesehen sein. Die Messwerte des Foliendickenmessgeräts werden in diesem Fall durch die Rechen- und Steuereinrichtung bei der Bestimmung der lokalen Abweichungen berücksichtigt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung zumindest eine Infrarotkamera umfasst, mit welcher Infrarotbilder von der Kunststoffschmelze und/oder der Kunststofffolie aufnehmbar sind, wobei eine Rechen- und Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher aus einer Mehrzahl an Infrarotbildern eine Durchschnittstemperatur für eine Vielzahl an Teilflächen der Oberfläche der Kunststoffschmelze oder der Kunststofffolie bestimmbar ist, wobei zumindest eine Temperaturabweichung von der Durchschnittstemperatur ermittelbar ist, wobei die Transportgeschwindigkeit dieser Temperaturabweichung entlang der Oberfläche der Kunststoffschmelze oder der Kunststofffolie bestimmbar ist. Eine Temperatur ist mittels einer Infrarotkamera auf die Weise ermittelbar, dass die Strahlungsintensität eines festgelegten Infrarotwellenlängenbereichs ermittelt wird. Die Strahlungsintensität hängt dabei unter anderem von der Temperatur ab. Mit der Rechen- und Steuereinrichtung können für jede Teilfläche mehrere nacheinander aufgenommene Temperaturwerte gemittelt werden, so dass eine Durchschnittstemperatur für jede Teilfläche gebildet werden kann. Diese Durchschnittstemperatur kann selbstverständlich dynamisch gebildet werden, was bedeutet, dass zuletzt aufgenommene Temperaturwerte bei einer erneuten Durchschnittsbildung berücksichtigt werden. Ergibt sich jedoch nun zu einer Teilfläche eine abweichende Temperatur, so stellt diese eine Inhomogenität in der Folie in diesem Teilbereich dar. Wird nun nach einem Zeitintervall diese oder ein ähnliches Muster von Temperaturabweichungen in einem benachbarten oder zumindest in einem naheliegenden Teilbereich festgestellt, so lässt sich hieraus die lokale Geschwindigkeit der Schmelze bzw. der Folie bestimmen. Störeinflüsse, insbesondere Störkonturen, wie etwa eine Innenkühleinrichtung, sind leicht detektierbar, da die durch sie verursachten Temperatureinflüsse stationär und daher berücksichtigbar sind, indem sie beispielsweise durch die Rechen- und Steuereinrichtung herausrechenbar sind. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn es um die absolute Temperaturbestimmung geht. Eine absolute Temperatur ist mittels der Rechen- und Steuereinrichtung für zumindest einen Teilbereich bestimmbar, wenn eine Referenztemperatur bekannt ist. So kann beispielsweise eine Temperaturmesseinheit in dem Düsenkopf integriert sein, mit welcher die Düsenkopftemperatur im Bereich der Düse messbar ist. Diese Düsenkopftemperatur ist in diesem Bereich im Gleichgewicht mit der Schmelzetemperatur, so dass aus den Temperaturmesswerten auf die Schmelzetemperatur zurückgeschlossen werden kann. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die für jede Teilfläche aufgenommenen Temperaturwerte und die daraus gebildeten Durchschnittswerte zur Berechnung der lokalen Geschwindigkeiten herangezogen werden. So kann mit dem beschriebenen Verfahren beispielsweise eine Temperaturverteilung der Folienblase, insbesondere zwischen Düse und Kalibriereinrichtung ermittelt werden. Durch die Bestimmung der Abweichungen in einem Teilbereich von dem gebildeten Durchschnittswert können allgemein Fluktuationen in der Temperatur ermittelt werden, um beispielsweise sich ändernde Eigenschaften der Folie bestimmen zu können, wie etwa die Dickenverteilung.

Vorteilhaft ist es, wenn die Infrarotkamera einen zweidimensionalen Sensor umfasst, so dass zum selben Zeitpunkt die Strahlung, die von unterschiedlichen Teilbereichen der Oberfläche der Schmelze oder der Folie stammt, detektierbar ist. Mit einem solchen Sensor sind in der Regel zudem mehr als eine Detektion (sogenannte „Bilder“), vorzugsweise mehr als fünf Detektionen pro Sekunde realisierbar. Ein „Bild“ kann dabei als eine zweidimensionale Matrix aus Strahlungsintensitätswerten verstanden werden. Bei letzterer Detektionsfrequenz ist es auch denkbar, wenn mehrere Detektionen addiert werden. Dieses setzt zwar die effektive Frequenz herab, verbessert aber das Signal-zu-Rausch-Verhältnis. Um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu verbessern, können auch mehrere Kameras vorgesehen sein, so dass entweder die Bilder von denselben Teilbereichen zwischen den Kameras korreliert werden oder innerhalb einer Kamera mehrere Sensorbereiche die Strahlung einer einzigen Teilfläche der Schmelze bzw. der Folie detektieren. Auch um größere Bereiche der Schmelze bzw. der Folie zu detektieren, können weitere Kameras vorgesehen sein. So ist es im Falle einer Blasfolienanlage denkbar, zumindest zwei Kameras, vorzugsweise zumindest drei Kameras und insbesondere zumindest vier Kameras über den Umfang insbesondere gleichmäßig zu verteilen. Anstelle einer oder mehrerer Infrarotkameras können auch Kameras mit andersartigen Sensoren vorgesehen werden, beispielsweise Farbkameras oder Kameras mit Schwingungssensoren.

Vorteilhaft ist ferner, wenn die Vorrichtung einen Datenspeicher umfasst, in welcher zumindest ein Geschwindigkeitsprofil bzw. zumindest ein Geschwindigkeitsvektorfeld einer Folienproduktion speicherbar ist. Für eine aktuelle Folienproduktion ist beispielsweise das aktuelle Geschwindigkeitsprofil mit einem älteren Geschwindigkeitsprofil mittels der Steuer- und Rechenvorrichtung vergleichbar und vorteilhafte Anpassungen der Verfahrens- und/oder Einstellparameter für die aktuelle Folienproduktion der Folienextrusionsmaschine ableitbar. Ein gespeichertes Geschwindigkeitsprofil kann auch einer weiteren Folienextrusionsmaschine über eine Datenverbindung übermittelbar sein. Dort können die Werte auf abweichende Maschinenparameter skalierbar sein, so dass auch an dieser weiteren Folienextrusionsmaschine ein gespeichertes Geschwindigkeitsprofil zur Verfügung steht.

Die oben genannte Aufgabe wird zudem gelöst durch Verfahren zur Herstellung einer Kunststofffolie mit einer Folienextrusionsmaschine, insbesondere Blasfolienextrusionsmaschine, wobei mit einer Düse der Folienextrusionsmaschine, insbesondere einer Ringdüse, eine Kunststoffschmelze bereitgestellt wird und wobei mit zumindest einer stromabwärts und mit einem Abstand zu der Düse angeordneten Abzugswalze die in einer Frostzone zu einer Kunststofffolie verfestigten Kunststoffschmelze in eine Transportrichtung abgezogen wird, wobei die Abzugswalze mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mit einer Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung die lokale Transportgeschwindigkeit zumindest einer Teilfläche der Kunststoffschmelze und/oder der Kunststofffolie bestimmt wird. Mit diesem Verfahren werden die gleichen Vorteile erzielt, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Folienextrusionsvorrichtung beschrieben worden sind. Auch ist dieses Verfahren nicht nur in Kombination mit der Herstellung einer Kunststofffolie auf eine Folienextrusionsmaschine beschränkt, sondern kann auch, wie weiter oben beschrieben, mit anderen Vorrichtungen kombiniert werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der unter Bezugnahme auf die Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen erläutert sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder beliebige Kombinationen erwähnter Merkmale erfindungswesentlich sein. Im Rahmen der gesamten Offenbarung gelten Merkmale und Einzelheiten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Folienextrusionsmaschine und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Die einzelnen Figuren zeigen:

Fig. 1 Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Blasfolienanlage

Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung aus der Figur 1

Die Figur 1 zeigt eine Folienextrusionsmaschine, nämlich eine Blasfolienanlage 1 , die wenigstens einen Extruder 2 umfasst, mit welchem beispielsweise in Granulatform vorliegender Kunststoff plastifizierbar ist. Über eine Leitung 3 wird die so erzeugte Kunststoffschmelze einem Düsenkopf 4 zugeführt, von dem diese Schmelze durch Herauspressen aus einer nicht sichtbaren Ringdüse 5 in eine Folienblase 6 überführbar ist. Die aus der Düse austretende Schmelze kann nun abgezogen werden. Nun liegt eine noch nicht verfestigte Schmelzeblase 6 vor. Diese wird in einer Schlauchbildungszone von innen her durch einen leichten Überdruck aufgeblasen, so dass er innerhalb des Kalibrierkorbs 7 einen größeren Durchmesser aufweist. Zu diesem Zweck ist eine Innenkühleinrichtung 13 vorgesehen, welche sich innerhalb der Ringdüse 5 befindet und sich teilweise in Transportrichtung erstreckt. Diese Innenkühleinrichtung 13 ist durch das Extrusionswerkzeug hindurch mit Luft versorgbar.

Eine Verfestigung der Folienblase erfolgt durch eine Abkühlung, wobei ein Teil der Wärme der Folienblase an die Umgebung abgegeben wird. Insbesondere durch eine Temperiervorrichtung 8, die oft auch wegen ihrer ringartigen, den Folienschlauch einfassenden Ausgestaltung als Kühlring bezeichnet wird, wird Kühlluft an die Folienblase herangeführt. Es kann vorgesehen sein, dass der Kühlluftstrom hinsichtlich seines Volumenstroms und/oder seiner Temperatur in verschiedenen Winkelbereichen unterschiedlich einstellbar ist, um so den Folienschlauch in verschiedenen Umfangsabschnitten unterschiedlich zu beeinflussen.

Die Verfestigung der Schmelze zu einer Folie erfolgt in der Frostzone 18.

Vorzugsweise stromabwärts der Frostzone 18 ist ein Kalibrierkorb 7 positioniert, dessen Wirkungsweise bereits weiter oben beschrieben wurde.

Nach dem Passieren des Kalibrierkorbs 7 gelangt die Folienblase 6 in den Wirkbereich einer Flachlegevorrichtung 9, in der der kreisrunde Folienschlauch in einen ellipsenförmigen Querschnitt mit einer zunehmenden Exzentrizität überführt wird, bis er schließlich im Einflussbereich der insbesondere zwei Abzugswalzen 10 umfassenden Abzugsvorrichtung eine doppellagige Kunststofffolie, die an ihren Seiten miteinander verbunden sind, bildet.

Die Flachlegeeinrichtung ist drehbar angeordnet, wobei die Drehachse im Wesentlichen mit der Schlauch- bzw. Symmetrieachse 11 , die in der Figur 1 durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist, fluchtet. Die Drehbarkeit der Flachlegeeinrichtung ist mit dem Pfeil 12 angedeutet.

Die Figur 1 zeigt weiterhin eine Reversiereinrichtung 15, welche die Aufgabe hat, den flachgelegten Folienschlauch von der Flachlegevorrichtung zur ortfesten Walze 16 zu führen, ohne dass Beschädigungen auftreten. Der Pfeil 17 deutet an, dass dieser Folienschlauch nach dem Durchlauf durch die Reversiervorrichtung 15 zur Weiterverarbeitung geführt wird, welche hier nicht näher spezifiziert ist.

In Transportrichtung z gesehen ist zwischen der Ringdüse 5 und dem Kalibrierkorb 7 wenigstens eine Detektionseinrichtung 20 als Bestandteil einer Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung angeordnet, mit welcher zumindest teilweise Flächenbereiche der Oberfläche der Folienblase 6 detektierbar sind. Die Detektionseinrichtung 20 ist außerhalb der Folienblase 6 angeordnet, jedoch auf diese gerichtet. Die Detektionseinrichtung 20 kann an einer beliebigen Komponente der Blasfolienanlage 1 direkt oder indirekt befestigt sein. Jedoch ist es auch denkbar, die Detektionseinrichtung 20 unabhängig von der Blasfolienanlage 1 auf einem eigenen Gestell, beispielsweise einem Stativ, innerhalb der Produktionsstätte aufzubauen.

Über eine Datenleitung 21 werden die Detektionsmesswerte der Detektionseinrichtung 20 der Rechen- und Steuereinheit 22 zugeführt, mit welcher die weiter oben beschriebenen Datenverarbeitungen durchführbar sind.

Über Steuerleitungen 23 kann die Rechen- und Steuereinheit Steuerbefehle an verschiedene Komponenten der Folienextrusionsanlage abgeben. Die Pfeile der Steuerleitungen 23 zeigen exemplarisch, dass der Kühlring ansteuerbar ist. Hier können der Volumenstrom und/oder die Temperatur des Kühlrings segmentweise anpassbar sein. Außerdem kann der Kalibrierkorb 7 über die Steuerbefehle in oder gegen die Transportrichtung z verschoben werden.

Die Figur 2 zeigt eine Ausschnittvergrößerung aus der Figur 1. Die Umfangsfläche der Schmelze- bzw. Folienblase ist in virtuell in Teilflächen 25 zerlegt. Für jede dieser Teilflächen 25 ist durch den Sensor ein Messwert, beispielsweise ein Temperaturmesswert, für die Bestimmung der lokalen Geschwindigkeit der Schmelze bzw. der Folie ermittelbar.

Claims

Patentansprüche Folienextrusionsmaschine, insbesondere Blasfolienextrusionsmaschine, zur Herstellung einer Kunststofffolie mit einer Düse, insbesondere einer Ringdüse, zum Bereitstellen einer Kunststoffschmelze, zumindest einer stromabwärts und mit einem Abstand zu der Düse angeordneten Abzugswalze zum Abziehen der sich in einer Frostzone zu einer Kunststofffolie verfestigten Kunststoffschmelze in eine Transportrichtung, wobei die Abzugswalze mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung vorgesehen ist zum Bestimmen der lokalen Transportgeschwindigkeit zumindest einer Teilfläche der Kunststoffschmelze und/oder der Kunststofffolie. Folienextrusionsmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Rechen- und Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher die Abweichung Transportgeschwindigkeit von der Umfangsgeschwindigkeit der Abzugswalze berechenbar ist, wobei bei einer Abweichung unterhalb eines Schwellenwerts diese Teilfläche der Kunststofffolie zuordenbar ist. Folienextrusionsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung die lokale Transportgeschwindigkeit einer Mehrzahl an Teilflächen vornehmbar ist, wobei für jede Teilfläche die Abweichung bestimmbar und zumindest ein Teil der Teilflächen der Kunststofffolie oder der Kunststoffschmelze zuordenbar ist, wobei aus der Zuordnung eine räumliche Lage der Frostzonen bestimmbar ist. Folienextrusionsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienextrusionsmaschine eine Blasfolienextrusionsmaschine mit einem Kalibrierkorb ist, wobei mit der Rechen- und Steuereinrichtung der Kalibrierkorb stromabwärts der Lage der Frostzone positionierbar ist. Folienextrusionsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung die lokalen Transportgeschwindigkeiten einer Mehrzahl an Teilflächen quer zur Transportrichtung vornehmbar ist, wobei mit der Rechen- und Steuereinrichtung Abweichungen der lokalen Transportgeschwindigkeiten von einer mittleren Transportgeschwindigkeit bestimmbar sind, wobei aus den Abweichungen ein Dickenprofil der Kunststofffolie ableitbar ist. Folienextrusionsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung zumindest eine Infrarotkamera umfasst, mit welcher Infrarotbilder von der Kunststoffschmelze und/oder der Kunststofffolie aufnehmbar sind, wobei eine Rechen- und Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher aus einer Mehrzahl an Infrarotbildern eine Durchschnittstemperatur für eine Vielzahl an Teilflächen der Oberfläche der Kunststoffschmelze oder der Kunststofffolie bestimmbar ist, wobei zumindest eine Temperaturabweichung von der Durchschnittstemperatur ermittelbar ist, wobei die Transportgeschwindigkeit dieser Temperaturabweichung entlang der Oberfläche der Kunststoffschmelze oder der Kunststofffolie bestimmbar ist. Verfahren zur Herstellung einer Kunststofffolie mit einer Folienextrusionsmaschine, insbesondere Blasfolienextrusionsmaschine, wobei mit einer Düse der Folienextrusionsmaschine, insbesondere einer Ringdüse, eine Kunststoffschmelze bereitgestellt wird, mit zumindest einer stromabwärts und mit einem Abstand zu der Düse angeordneten Abzugswalze, die in einer Frostzone zu einer Kunststofffolie verfestigten Kunststoffschmelze in eine Transportrichtung abgezogen wird, wobei die Abzugswalze mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Geschwindigkeitsbestimmungseinrichtung die lokale Transportgeschwindigkeit zumindest einer Teilfläche der Kunststoffschmelze und/oder der Kunststofffolie bestimmt wird.