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Die vorliegende Erfindung betrifft einen für eine kunststoffformgebende Anlage, insbesondere für eine Blasfolienanlage, zum Aufschmelzen und Homogenisieren eines Kunststoffmaterials. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben eines Extruders an einer Kunststoffformgebenden Anlage, insbesondere Blasfolienanlage, Vliesanlage, Flachfolienanlage sowie auf eine kunststoffformgebende Anlage.
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Es ist insbesondere aus dem Stand der Technik bekannt, dass das Aufschmelzverhalten von Kunststoffgranulat in Extrudern einer Folienanlage maßgeblich von der Förderrate beeinflusst wird. Eine Förderrate kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Massedurchsatz eines zu schmelzenden Kunststoffmaterials bezogen auf die Schneckendrehzahl des Extruders verstanden werden. Eine geringe Förderrate kann dabei zu einer homogeneren Schmelze, also des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials, führen, wobei dabei jedoch die Temperatur der Schmelze ansteigen kann. Bei der Auslegung des Extruders gilt es, den bestmöglichen Kompromiss zwischen einem höheren Grad an Homogenität der Schmelze und einer möglichst geringen Temperatur der Schmelze zu finden. Es gibt jedoch bei gegebener Geometrie des Extruders insbesondere nur begrenzt Möglichkeiten, die Förderrate an ein zu verarbeitendes Kunststoffmaterial und/oder an Qualitätsanforderungen anzupassen.
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Bekannte Lösungen sehen beispielsweise vor, dass sich die Förderrate eines Extruders selbst einstellt und somit in der Regel nicht weiter beeinflussbar ist. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Förderrate eines Extruders durch Variieren einer Befüllungsrate des Extruders gezielt und individuell beeinflussbar zu machen. Eine Befüllungsrate beschreibt im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Menge an zu schmelzendem Kunststoffmaterial pro Zeiteinheit, welches dem Extruder zugeführt wird.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen Extruder mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 sowie durch eine Folienanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 28. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Extruder beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Blasfolienanlage, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Im Rahmen der Erfindung sind unbestimmte und bestimmte Artikel oder Zahlenangaben, also z. B. „ein“, „zwei“, usw.", stets als „mindestens“-Angaben zu verstehen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Weiterhin sind Zahlenangaben sowie Angaben zu Verfahrensparametern und/oder Vorrichtungsparametern im technischen Sinne zu verstehen, d.h. als mit den üblichen Toleranzen versehen zu verstehen. Auch aus der expliziten Angabe von „wenigstens“ oder „mindestens“ o.ä. darf nicht geschlossen werden, dass durch die einfache Verwendung des Artikels oder der Zahlenangabe, also ohne die Angabe von „wenigstens“ o.ä., eine Einschränkung z. B. im Sinne von „genau ein“ impliziert werden soll.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch einen Extruder für eine Kunststoffformgebende Anlage, insbesondere für eine Blasfolienanlage, zum Aufschmelzen und Homogenisieren eines Kunststoffmaterials. Der Extruder weist eine Materialzuführung auf, um ein zu schmelzendes Kunststoffmaterial, vorzugsweise ein granuliertes Kunststoffmaterial, aufzunehmen. Der Extruder weist ferner eine Austrittsöffnung auf, um das Kunststoffmaterial als Schmelze abzugeben. Der Extruder weist weiterhin einen Schneckenzylinder zwischen der Materialzuführung und der Austrittsöffnung auf, um durch den Schneckenzylinder das Kunststoffmaterial zu fördern. Der Extruder weist eine drehbare Schneckenwelle in dem Schneckenzylinder auf, um durch Rotation der Schneckenwelle das Kunststoffmaterial in dem Schneckenzylinder zu der Austrittsöffnung zu fördern. Der Extruder weist einen Antrieb auf, um die Schneckenwelle anzutreiben. Der Extruder weist eine Portioniervorrichtung auf, um das zu schmelzende Kunststoffmaterial in definierten Mengen pro Zeiteinheit mittelbar oder unmittelbar in die Materialzuführung abzugeben.
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Begrifflich sei hierzu folgendes erläutert:
- Die Materialzuführung ist beispielsweise als Öffnung oder als eine Anordnung von mindestens einem Rohr ausgebildet.
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Ein Extruder kann im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als ein Fördergerät verstanden werden, welches nach dem Funktionsprinzip der Archimedischen Schraube feste bis dickflüssige Massen unter hohem Druck und hoher Temperatur gleichmäßig aus einer Öffnung herauspresst. Diese flüssige Masse kann auch als Schmelze bezeichnet werden, welche durch den Extruder bereitgestellt wird. Die in dem Extruder angeordnete Schnecke, welche einen Schneckenzylinder und eine Schneckenwelle aufweist, dient dabei der Förderung des zu schmelzenden Kunststoffmaterials, wobei es sich bei dem zu schmelzenden Kunststoffmaterial im Rahmen der Erfindung um einen thermoplastischen Kunststoff, beziehungsweise ein thermoplastisches Kunststoffgranulat handeln kann. Bei dem Kunststoffmaterial kann es sich auch zumindest teilweise um ein Rezyklat handeln. Der Begriff Rezyklat beschreibt im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere alle Stoffe und Gegenstände, die ganz oder teilweise aus Materialien bestehen, die einem Recycling entstammen. Ein Rezyklat kann sich durch teilweise stark unterschiedliche Granulatformen und Materialtypen auszeichnen, was besondere Anforderungen an die Herstellung einer ausreichend guten Homogenität der durch den Extruder bereitgestellten Schmelze stellen kann. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kunststoffmaterial um eines der folgenden: Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamide (PA), Polylactat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK), Polyvinylchlorid (PVC) oder Zelluloid. Ein in oder an dem Extruder angeordneter Antrieb, insbesondere Motor, führt in der Regel zu einer Drehung der Schneckenwelle, wobei diese dabei in der Regel mit einer bestimmten Umdrehungszahl gedreht wird. Die Umdrehungszahl kann vorzugsweise durch den Antrieb verändert werden.
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Die Portioniervorrichtung des Extruders, dient insbesondere der variierbaren Zuführung des zu schmelzenden Kunststoffmaterials. Es ist also möglich durch die Portioniervorrichtung dem Extruder weniger zu schmelzendendes Kunststoffmaterial zuzuführen als der Extruder theoretisch maximal pro Zeiteinheit an der Materialzuführung zum unmittelbaren Verarbeiten aufnehmen könnte. Eine derartige Gestaltung ermöglicht es, eine vom Extruder verarbeitete Mende des zu schmelzendenden Kunststoffmaterials zu variieren, ohne dabei andere Kenngrößen des Extruders, wie beispielsweise einer Umdrehungszahl der Schneckenwelle, zu verändern. Dies ermöglicht eine sehr feine und graduierte Anpassung der Förerrate des Extruders. Durch die Portioniervorrichtung ist eine besonders genaue Anpassung und Abstimmung an Qualitätsanforderungen der Schmelze und/oder des zu schmelzenden Kunststoffmaterials möglich. Durch die Portioniervorrichtung ist eine hohe Flexibilität bei der Verarbeitung unterschiedlicher Kunststoffmaterialien und/oder Kunststoffmaterialmischungen möglich. Die Portioniervorrichtung ermöglicht es, insbesondere in Kombination einer im späteren noch beschriebenen Regelung, gezielt Eigenschaften der Schmelze zu optimieren und/oder zu verändern. Die Eigenschaften können beispielsweise die Schmelzequalität, Massetemperatur, optische Eigenschaften, etc sein. Die Regelung kann abhängig von hinterlegten Daten in einer Datenbank geschehen oder beispielsweise abhängig anhand von Sensoren erfassten Eigenschaften in Abhängigkeit dieser erfassten Eigenschadften geschehen.
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Es kann vorgesehen sein, dass das zu schmelzende Kunststoffmaterial durch einen Benutzer oder automatisiert in die Portioniervorrichtung eingebracht wird. Die Aufgabe des Extruders besteht insbesondere in der Förderung, dem Aufschmelzen und Homogenisieren des Kunststoffgranulats bzw. der entstehenden Kunststoffschmelze. Darüber hinaus kann der Extruder das Kunststoffmaterial durch Reibung aufschmelzen, homogenisieren und den notwendigen Druck aufbauen, um die Kunststoffschmelze durch die Austrittsöffnung des Extruders fördern zu können, wobei sich das Ende in Richtung eines Blaskopfes der Kunststoffformgebenden Anlage befinden kann.
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Nach einer Möglichkeit weist die Portioniervorrichtung eine Drossel auf, um einen Materialstrom zu der Materialzuführung des zu schmelzenden Kunststoffmaterials zu verändern.
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Mit der Drossel kann ein Mittel bezeichnet sein, welches proportional mit dessen Öffnung die Menge des dem Extruder zugeführten zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit erhöht oder beschränkt.
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Nach einer weiteren Möglichkeit weist die Portioniervorrichtung eine Blende auf, um den Materialstrom innerhalb eines Drosselabschnitts in der Materialzuführung zu verändern.
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Eine Blende ist insbesondere eine mechanische Vorrichtung, in welcher eine Öffnung der Blende verkleinert bzw. vergrößert wird. Die Blende kann als ein Lamellenverschluss ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren Möglichkeit weist die Portioniervorrichtung eine Schiebervorrichtung auf, um eine Zufuhr des zu schmelzenden Kunststoffmaterials zu der Materialzuführung zu steuern.
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Der Schieber kann dabei in einem Rohr, insbesondere einem Fallrohr der Materialzuführung angeordnet und/oder zwischen einem im späteren beschriebenen Portionierungssilo und der Materialzuführung angeordnet sein. Die Schiebervorrichtung kann zum vollständigen Öffnen oder Schließen eines Materialflussquerschnitts in der Materialzuführung dienen. Bevorzugt ist die Schiebervorrichtung zu einer Einstellung der Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials welches zur Materialzuführung geführt wird ausgebildet.
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Nach einer weiteren Möglichkeit weist die Portioniervorrichtung einen Verdrängkörper auf, um den Materialstrom innerhalb eines Drosselabschnitts in der Materialzuführung zu verändern.
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Der Verdrängkörper ist bevorzugt derart ausgebildet, dass durch ein umpositionieren des Verdrängkörpers in der Materialzuführung, beispielsweise in einem Rohrabschnitt, einer Einstellung der Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials welches zur Materialzuführung geführt wird erreicht wird.
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Nach einer weiteren Möglichkeit weist die Portioniervorrichtung einen Schwingförderer auf, welcher das zu schmelzende Kunststoffmaterial mittels Schwingungen, vorzugsweise linearer Schwingungen, in Richtung der Materialzuführung fördert.
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Schwingförderer sind mechanische Fördereinrichtungen für Schüttgüter aller Art, bei denen das zu transportierende Medium mittels Schwingungen bewegt wird. Ein Schwingfördere kann zum vereinzeln und damit auch zum Portionieren des Kunststoffmaterials dienen. Ein Variieren der Menge des geförderten Kunststoffmaterials kann im einfachsten fall durch unterschiedliche Frequenzen der Schwingungen erreicht werden.
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Der Schwingförder kann beispielsweise als Rüttel-, Schwing- oder Vibrationsrinne ausgebildet sein. Der Schwingförder kann als Wendelförderer ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren Möglichkeit weist die Portioniervorrichtung eine Förderschnecke auf, um das Kunststoffmaterial zu der Materialzuführung zu fördern.
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Die Förderschnecke kann horizontal oder im Wesentlichen horizontal angeordnet sein. Die Förderschnecke beruht ähnlich zu dem Extruder auf dem Funktionsprinzip der archimedischen Schraube. Die Förderschnecke ist bevorzugt in einer Rinne oder in einem Rohr angeordnet. Die Förderschnecke verfügt ist in der Regel über einen eigenen Antrieb.
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Nach einer weiteren Möglichkeit ist Förderschnecke als eine Stopfschnecke ausgebildet, um das Kunststoffmaterial in die Materialzuführung abzugeben. Bei der Stopfschnecke handelt es sich bevorzugt um einen separat angetriebenen Förderer, der das Kunststoffmaterial in die Materialzuführung des Extruders abgibt. Die Stopfschneck kann außerdem einer Zudosierung eines Nebenprodukts oder von Zuschlagstoffen zu dem Kunststoffmaterial dienen.
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Durch die Stopfschnecke kann das Kunststoffmaterial besonders gleichmäßig dem Extruder zugeführt werden. Nach einer weiteren Möglichkeit weist die Materialzuführung einen Trichter auf, in welchem die Stopfschnecke angeordnet ist.
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Nach einer weiteren Möglichkeit weist der Extruder mindestens einen Verbrauchssensor auf, um eine dem Extruder zugeführte Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit zu erfassen.
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Der Verbrauchssensor weist insbesondere eine gravimetrische Messvorrichtung auf, um einen Verbrauch des zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit zu erfassen. Der Verbrauchssensor ist bevorzugt als Teil der Materialzuführung ausgebildet. Der Verbrauchssensor kann als Teil eines im Weiteren noch beschriebenen Portionierungssilo ausgebildet sein. Der Verbrauchssensor ist alternativ zu der gravimetrischen Messvorrichtung als ein Kamerasystem oder eine Lichtschranke ausgebildet. Der Verbrauch des zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit wird in diesem Fall optisch erfasst.
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Nach einer weiteren Möglichkeit weist der Extruder eine Regelung auf. Die Regelung kann derart ausgebildet sein, um in Abhängigkeit der vom Extruder verarbeiteten Menge pro Zeiteinheit die dem Extruder zugeführte Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials zu variieren.
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Die Regelung kann als Regelungssystem mit einer integrierten elektrischen Schaltung ausgebildet sein. Alternativ kann die Regelung lediglich die Funktion einer Steuerung umsetzen, sodass keine Rückführung erfolgt. Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Regelung die Portioniervorrichtung mittelbar steuern oder regeln kann. Ferner kann die Regelung eine Bedienvorrichtung aufweisen, wie beispielsweise mechanische Tasten oder Hebel. Das Regelungssystem ist bevorzugt derart ausgebildet, so dass es auf schwankende Eingangsgrößen reagiert. Eine Eingangsgröße ist bevorzugt die vom Extruder verarbeitete Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit. Die Eingangsgrößen können auch Eigenschaften der Schmelze sein. Diese Eigenschaften können in einem Speicher und/oder einer Datenbank hinterelgte Eigenschaften sein. Die Eigenschaften können anhand von Sensoren erfasste Eigenschaften sein.
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Nach einer weiteren Möglichkeit weist der Extruder ein Portionierungssilo auf, in dem das zu schmelzende Kunststoffmaterial vorghehalten wird, welches insbesondere zwischen dem Portionierungssilo und der Materialzuführung angeordnet ist. Das Portionierungssilo ist vorzugsweise zum Vorhalten des zu schmelzenden Kunststoffmaterials ausgebildet. Die Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials, welches zur Materialzuführung gefördert wird, ist bei dieser Gestaltung bevorzugt durch die Portioniervorrichtung variierbar.
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Der Extruder kann außerdem ein Heizmittel aufweisen, um den Schneckenzylinder zu heizen. Das Heizmittel kann als mindestens ein Heizband ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Heizmittel am Schneckenzylinder angeordnet, so dass das zu schmelzende Kunststoffmaterials aufgeschmolzen (plastifiziert) werden kann. Ein Ausführungsbeispiel der Heizung ist mindestens ein Heizband, welches zumindest abschnittsweise entlang des Schneckenzylinders angeordnet ist.
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Ferner kann der Extruder als ein Einschneckenextruder oder als ein Zweischneckenextruder ausgebildet sein. Bevotzugt ist der Extzruder als Einschneckenextruder ausgebildet. Sowohl Einschneckenextruder als auch Zweischneckenextruder sind Geräte, die auf dem Funktionsprinzip des Schneckenförderers beruhen.
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Ferner weist der Extruder insbesondere einen Drucksensor zum Erfassen eines Schmelzedrucks auf. Der Extruder kann nauch mehrere Drucksensoren aufweisen. Bevorzugt ist der mindestens eine Drucksensor am Schneckenzylinder angeordnet. Daten des mindestens einen Drucksensors dienen bevorzugt als Eingangsgrößen des bereits schriebenen Regelungssystems.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn der Extruder einen Temperatursensor zum Erfassen einer Schmelzetemperatur aufweist. Der Extruder kann nauch mehrere Temperatursensoren aufweisen, welche an verschiednen Orten die Schmelzetemperatur erfassen Es kann auch Temperatursenoren vorgesehen sein, welche Temperaturen abseits der Schmelzetemperatur erfassen. Bevorzugt ist der mindestens eine Temperatursensor am Schneckenzylinder angeordnet. Daten des Temperatursensors und/oder der Temperatursensoren dienen bevorzugt als Eingangsgrößen des bereits schriebenen Regelungssystems.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Extruders an einer Kunststoffformgebenden Anlage, insbesondere Blasfolienanlage, Vliesanlage, Flachfolienanlage, bei dem eine Menge eines zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit eingestellt wird, welches mittelbar oder unmittelbar in eine Materialzuführung des Extruders abgegeben wird, indem eine Kenngröße einer Portioniervorrichtung variiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren bringt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Extruder beschrieben wurden.
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Nach einer Möglichkeit wird die Kenngröße der Portioniervorrichtung variiert, indem ein Öffnungsgrad einer Drossel, oder einer Schiebervorrichtung oder eines Verdrängkörpers verändert wird. Unter dem Öffnungsgrad kann eine Strecke verstanden werden, welche eine Distanz zwischen einer vollständig geschlossenen Stellung der Drossel, bei welchem kein zu schmelzendes Kunststoffmaterial von der Portioniervorrichtung zu dem Extruder gelangt, und einer aktuell vorliegenden Stellung der Drossel, widerspiegelt.
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Nach einer weiteren Möglichkeit wird die Kenngröße der Portioniervorrichtung variiert, indem eine Frequenz eines Schwingförderers variiert wird. Eine Erhöhung der Frequenz kann dazu führen, dass dem Extruder eine größere Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials zugeführt wird.
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Nach einer weiteren Möglichkeit wird die Kenngröße der Portioniervorrichtung variiert, indem eine Umdrehungszahl einer Förderschnecke variiert wird. Durch eine höhere Umdrehungszahl der Förderschnecke kann eine Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials welche pro Ziteinheit zugeführt wird erhöht werden.
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Nach einer weiteren Möglichkeit wird die Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit, welches mittelbar oder unmittelbar in eine Materialzuführung des Extruders abgegeben wird, anhand mindestens eines Zuführsensors erfasst. Daten des mindestens einen Zuführsensors dienen bevorzugt als Eingangsgrößen des bereits schriebenen Regelungssystems.
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Nach einer weiteren Möglichkeit wird die Menge des vom Extruder verarbeiteten Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit anhand eines Verbrauchssensors erfasst. Durch den Verbrauchssensor kann vorteilhaft ein Durchsatz des zu schmelzenden Kunststoffmaterials erfasst werden. Bevorzugt wird der Durchsatz des zu schmelzenden Kunststoffmaterials an der Materialzuführung erfasst. Der Verbrauchssensor kann Teil der Portioniervorrichtung sein. In einer Ausführungsfomr ist der Verbrauchssensor ein Bestandteil des Portionierungssilos. Daten des mindestens einen Verbrauchssensors dienen bevorzugt als Eingangsgrößen des bereits schriebenen Regelungssystems.
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Nach einer weiteren Möglichkeit wird die Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit, welches mittelbar oder unmittelbar in eine Materialzuführung des Extruders abgegeben wird, anhand von Daten des Zuführsensors und/oder des Verbrauchssensors variiert. Bevorzugt regelt die bereits beschriebene Regelung die Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit, welches mittelbar oder unmittelbar in eine Materialzuführung des Extruders abgegeben wird.
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Nach einer weiteren Möglichkeit wird die Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit, welches mittelbar oder unmittelbar in eine Materialzuführung des Extruders abgegeben wird, zusätzlich geregelt, wobei das Regeln dem Einfluss mindestens einer Eingangsgröße entgegenwirkt.
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Der Begriff des Regelns wird im Rahmen der Erfindung insbesondere gemäß der Definition nach der Norm DIN IEC 60050-351:2009-06 ausgelegt, sodass damit ein Vorgang bezeichnet ist, bei dem fortlaufend eine variable Größe, die Regelgröße, erfasst, mit einer anderen variablen Größe, der Führungsgröße, verglichen und im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst wird.
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Die Regelgröße kann der Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit entsprechen. Mit dem Merkmal, dass das Regeln dem Einfluss mindestens einer Eingangsgröße entgegenwirkt, kann in anderen Worten ausgedrückt sein, dass die mindestens eine Eingangsgröße einen Einfluss auf die Regelgröße nimmt, sodass diese von der Führungsgröße abweicht und infolgedessen das Regeln diese Abweichung ausgleicht.
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Bei der Eingangsgröße kann es sich um mindestens eine der folgenden beispielhaften Eingangsgrößen handeln:
- - ein Materialtyp des zu schmelzenden Kunststoffmaterials,
- - eine Korngröße des zu schmelzenden Kunststoffmaterials,
- - ein Gewicht des in der Portioniervorrichtung vorliegenden zu schmelzenden Kunststoffmaterials,
- - eine geometrische Form und eine Größe, insbesondere ein Volumen, des Extruders,
- - eine Schmelzetemperatur, wobei die Schmelzetemperatur eine Temperatur einer durch den Extruder bereitgestellten Schmelze ist,
- - eine Homogenität der durch den Extruder bereitgestellten Schmelze,
- - eine optische Beschaffenheit der durch den Extruder bereitgestellten Schmelze,
- - eine Schneckendrehzahl des Extruders.
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Mit dem Begriff Materialtyp kann die Art des Kunststoffes bezeichnet sein, also beispielsweise Polyethylen (PE). Eine optische Beschaffenheit ist im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine Farbe, eine Opazität, ein Glanz und/oder eine Trübung der durch den Extruder bereitgestellten Schmelze. Die Schneckendrehzahl des Extruders ist insbesondere die Zahl der Umdrehungen der Schnecke je Zeit, d.h. ein Quotient aus der Zahl der Umdrehungen der Schnecke durch die dabei verstrichene Zeit, beispielsweise eine Sekunde oder eine Minute.
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Das Variieren der Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit, welches mittelbar oder unmittelbar in die Materialzuführung des Extruders abgegeben wird, indem die Kenngröße der Portioniervorrichtung geändert wird, kann manuell durch einen Benutzer erfolgen. Denkbar ist dabei, dass der Benutzer das Variieren lokal vor Ort oder über eine Fernanbindung vornimmt. Der Benutzer wird lokal vor Ort beispielsweise einen Hebel oder eine mechanische Taste betätigen, um das Variieren durchzuführen.
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Nach einer weiteren Möglichkeit wird eine Eingabe durch einen Benutzer erfasst. Dadurch kann das Variieren der Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials pro Zeiteinheit, welches mittelbar oder unmittelbar in die Materialzuführung des Extruders abgegeben wird, indem eine Kenngröße der Portioniervorrichtung geändert wird, automatisch in Abhängigkeit der Eingabe durch den Benutzer, insbesondere durch eine Regelung, durchgeführt werden.
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Der Benutzer gibt insbesondere Werte für mindestens eine Eingangsgröße ein, wobei es sich bei der Eingangsgröße um mindestens eine der folgenden handeln kann:
- - ein Materialtyp des zu schmelzenden Kunststoffmaterials,
- - eine Korngröße des zu schmelzenden Kunststoffmaterials,
- - ein Gewicht des in der Portioniervorrichtung vorliegenden zu schmelzenden Kunststoffmaterials,
- - eine geometrische Form und eine Größe, insbesondere ein Volumen, des Extruders,
- - eine Schmelzetemperatur, wobei die Schmelzetemperatur eine Temperatur einer durch den Extruder bereitgestellten Schmelze ist,
- - eine Homogenität der durch den Extruder bereitgestellten Schmelze,
- - eine optische Beschaffenheit der durch den Extruder bereitgestellten Schmelze,
- - eine Schneckendrehzahl des Extruders.
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Das Erfassen der Eingabe durch den Benutzer wird beispielsweise über eine Benutzeroberfläche durchgeführt, wobei ferner eine Recheneinheit vorgesehen sein kann, welche an der Blasfolienanlage oder an dem Extruder angeordnet und mit der Benutzeroberfläche verbunden ist. Die automatische Durchführung des Variierens wird insbesondere durch die voranstehend beschriebene Recheneinheit initiiert und über eine elektronische Schaltung sowie eine Regelung durchgeführt, wobei die Regelung die Kenngröße der Portioniervorrichtung ändert.
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Das Variieren kann unabhängig von einem Betriebszustand der Kunststoffformgebenden Anlage durchgeführt werden. Ein Betriebszustand ist dabei beispielsweise, dass ein laufender Produktionsbetrieb aktiv ist, dass ein Stillstand der Produktion vorherrscht, oder das die Blasfolienanlage ausgeschaltet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Variieren in einem bestimmten Betriebszustand, beispielsweise dem laufenden Produktionsbetrieb, gesperrt ist. Dabei kann das Sperren auch nur ein manuelles Variieren durch einen Benutzer betreffen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mit einem erfindungsgemäßen Extruder durchgeführt.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung ist eine Kunststoffformgebende Anlage, insbesondere Blasfolienanlage, Vliesanlage, Flachfolienanlage, welche den erfindungsgemäßen Extruder umfasst. Die Kunststoffformgebende Anlage kann eine Benutzeroberfläche umfassen, um eine Eingabe durch einen Benutzer zu erfassen. Die erfindungsgemäße Kunststoffformgebende Anlage kann dafür ferner eine Recheneinheit aufweisen, wobei die Benutzeroberfläche in diesem Fall eine Tastatur und/oder Maus und/oder mechanische Tasten und/oder mechanische Hebel sein kann, welche an der Recheneinheit angeschlossen sind, um die Eingabe durch den Benutzer zu erfassen. Ferner kann die Kunststoffformgebende Anlage zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sein.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
- 1 Schematischer Aufbau einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kunststoffformgebenden Anlage,
- 2 Schematischer Aufbau einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kunststoffformgebenden Anlage,
- 3 Schematischer Aufbau einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kunststoffformgebenden Anlage,
- 4 Schematischer Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kunststoffformgebenden Anlage 1 mit einem erfindungsgemäßen Extruder 10. Dabei weist die Kunststoffformgebende Anlage 1 einen Extruder 10 auf. Dieser umfasst in dieser Ausführungsform einen Schneckenzylinder 24, eine Schneckenwelle 15, zwei Heizmittel 28, eine Materialzuführung 14, eine Austrittsöffnung 23 und einen Antrieb 13, mit welchem die Schneckenwelle 15 gedreht werden kann.
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Die Materialzuführung 14 weist ferner einen Trichter 29 auf. Über der Materialzuführung 14 umfasst der Extruder 10 eine Portioniervorrichtung 20, welche ein Fallrohr 9 umfasst, in welchem wiederum eine Schiebervorrichtung 30 angeordnet ist. Über dem Fallrohr 9 ist ein Portionierungssilo 27 vorgesehen, welches das zu schmelzende Kunststoffmaterial 3 umfasst (nicht dargestellt). Mittels der Schiebervorrichtung 30 kann nun die Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials 3 variiert 100 werden, welche der Materialzuführung 14 übergeben wird. Ferner weist die Kunststoffformgebende Anlage 1 eine Recheneinheit 16 auf, welche eine Benutzeroberfläche 2 und eine Regelung 12 integriert. Über die Recheneinheit 16 kann demnach das Erfassen einer Benutzereingabe sowie das Regeln 110 durchgeführt werden. Ferner weist der Extruder 10 einen Sensor 11 auf, welcher in dieser Ausführungsform als ein Temperatursensor ausgebildet ist. Dieser misst die Temperatur der durch den Extruder 10 bereitgestellten Schmelze. Nachdem die Schmelze den Extruder 10 über die Austrittsöffnung 23 verlässt, kann diese einem Blaskopf 8 zugeführt werden, um zu einem Folienschlauch 7 ausgebildet zu werden. Dieser kann anschließend einer Schlauchzusammenführung 6 zugeführt werden, um danach von Quetschwalzen 5 zu einer Folie 4 zusammengedrückt zu werden. An dieser Stelle sei von einer weiteren Ausführung der Funktionsweise der Blasfolienanlage 1 abgesehen, da diese allgemein bekannt und nicht Fokus der hier vorliegenden Erfindung ist.
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2 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kunststoffformgebenden Anlage 1. Der Unterschied zu 1 hierbei liegt darin, dass die Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials 3, welches in die Materialzuführung 14 des Extruders 10 abgegeben wird, durch einen Schwingförderer 22 sowie zusätzlich durch eine Stopfschnecke 26 variiert 100 wird. Auf dem Schwingförderer 22 liegt das Kunststoffmaterial 3 vor. Der Schwingförderer 22 ist in dieser Ausführungsform als Rüttelrinne ausgebildet, sodass über die Frequenz der Rüttelrinne die Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials 3, welches in die Materialzuführung 14 des Extruders 10 abgegeben wird, variiert 100 wird. Die Stopfschnecke 26 ist hierbei in dem Trichter 29 angeordnet.
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3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kunststoffformgebenden Anlage 1. Der Unterschied zu 1 hierbei liegt darin, dass ferner ein Portionierungssilo 27 vorgesehen ist, welches über dem Fallrohr 9 aus 1 angeordnet ist. In dem Portionierungssilo 27 ist ein Sensor 11 angeordnet, welcher als Verbrauchssensor ausgebildet ist. Dieser ist insbesondere als Lichtschranke ausgebildet, um bei Überschreiten einer Grenze ein Signal zu übermitteln. In dem Fallrohr 9 ist in dieser Ausführungsform eine Drossel 21 angeordnet. Die Drossel 21 kann mittels einer Blende oder eines Verdrängkörpers (nicht dargestellt) den Materialfluss aus dem Portionierungssilo 27 in den Trichter 29 variieren.
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4 stellt schematisch einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. In einem Schritt wird dabei das Erfassen einer Eingabe 120 durchgeführt, um in einem weiteren Schritt mit den dabei erfassten Eingangsgrößen 130 ein Variieren 100 einer Menge des zu schmelzenden Kunststoffmaterials 3 pro Zeiteinheit, welches dem Extruder 10 zugeführt wird, durchzuführen. Das Variieren 100 kann zusätzlich durch bei einer Sensormessung 140 erfassten Eingangsgrößen 130 beeinflusst werden. Dabei kann der Sensor 11 als ein Temperatursensor ausgebildet sein, um die Temperatur einer durch den Extruder 10 bereitgestellten Schmelze zu messen. In einem weiteren Schritt kann ein Regeln 110 des Variierens 100 durchgeführt werden. Das Regeln 110 ist dabei insbesondere abhängig von den Eingangsgrößen 130, welche durch die Sensormessung 140 erfasst werden.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kunststoffformgebende Anlage
- 2
- Benutzeroberfläche
- 3
- Kunststoffmaterial
- 4
- Folie
- 5
- Quetschwalzen
- 6
- Schlauchzusammenführung
- 7
- Folienschlauch
- 8
- Blaskopf
- 9
- Fallrohr
- 10
- Extruder
- 11
- Sensor
- 12
- Regelung
- 13
- Antrieb
- 14
- Materialzuführung
- 15
- Schneckenwelle
- 16
- Recheneinheit
- 20
- Portioniervorrichtung
- 21
- Drossel
- 22
- Schwingförderer
- 23
- Austrittsöffnung
- 24
- Schneckenzylinder
- 25
- Förderschnecke
- 26
- Stopfschnecke
- 27
- Portionierungssilo
- 28
- Heizmittel
- 29
- Trichter
- 30
- Schiebervorrichtung
- 100
- Variieren
- 110
- Regeln
- 120
- Erfassen einer Eingabe
- 130
- Eingangsgröße
- 140
- Sensormessung