DE2426714A1 - Verfahren zum extrudieren einer kunststoffolie mit geringen dickenschwankungen - Google Patents
Verfahren zum extrudieren einer kunststoffolie mit geringen dickenschwankungenInfo
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Description
Troisdorf, den 31.5.1974 OZ: 74 056 (vorl.Nr.2314)
DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf Bez. Köln
Verfahren zum Extrudieren einer Kunststoffolie mit geringen
,-=-'' Dickenschwankungen
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Extrudieren einer Kunststoffolie mit geringen Dickenschwan-··
kungen. Folien mit der Anforderung hoher Dickenkonstanz sind
beispielsweise Verbundglasfolien«
Die Herstellung einer Verbundglasfolie aus Polyvinylbutyral und
Weichmacher erfolgt üblicherweise so, daß der Rohstoff in einer Schneckenpresse aufgeschmolzen wird, die Schmelze von der
Schneckenpresse unter Druck in ein Breitschlitzwerkzeug gefördert
wird, das Breitschlitzv/erkzeug die Verformung der Schmelze
in die Breite vornimmt, so daß die Schmelze schließlich in einer breiten Bahn das Breitschlitzv/erkzeug verläßt und über nachgeschaltete
Aggregate abgekühlt wird.
Auch bei zeitlich konstanter Zudosierung der Rohstoffe, wobei
Polyvinylbutyral und Weichmacher in einem festen Verhältniss getrennt
oder vermischt, vorzugsweise Jedoch getrennt, über geeignete
Dosierorgane zugegeben werden, sind die Dickenschwankurigen
in der so hergestellten Folie immer noch verhältnismäßig groß und betragen etwa 0,06 bis 0,08 mm. Diese Schwankungen sind
aber zu groß, um unter Verwendung der Folie ein optisch einwandfreies
Verbundglas herzustellen, und es ist wünschenswert, die "Dickenschwankungen in wesentlich engeren Grenzen zu halten.
Bei dem bekannten Verfahren können auch Randstreifen, die beim
Beschneiden der Folie durch die Nachfolge-Aggregate anfallen.,
oder Abfälle zusätzlich in die Schneckenpresse eingeführt vsrcicn,
wobei diese Randstreifen oder Abfälle unmittelbar vor dem Einlauf in den Fülltrichter gehackt und als Schnitzel zugegeben
5098 50/08Λ9
werden. Da die Randstreifen und Abfälle bisher üblicherweise undoßiert zugegeben werden, wobei kleine Mengenschwankungen
pro Zeiteinheit nicht ausgeschlossen werden können5 ist die
Gefahr dor Dickenschwankungen der extrudierten Folie besonders groß.
Die Dickenschwankungen der extrudierten Folie können klein gehalten
v/erden, wenn zwischen Schneckenpresse und Werkzeug eine in Wirkungsweise und Einsatzmöglichkeit bekannte Schmelzepumpe
geschaltet wird, die bei konstanter Drehzahl eine konstante Fördermenge pro Zeiteinheit hat. Wegen der'konstanten Fördermenge
der Schmelzepumpe würde jedoch eine mit im Prinzip konstanter Dosierung ausgerüsteten Schneckenpresse im Laufe der
Zeit ihren Füllgrad, das ist das Verhältnis des von Schmelze eingenommenen Raumes zum insgesamt in der Schneckenpresse zur
Verfügung stehenden Raumes, ändern, weil die Fördermenge der Schmelzepumpe und die Fördermenge der Dosierorgane der Rohstoffe
auf die. Dauer praktisch nicht exakt aufeinander abzustimmen sind. In dem einen Grenzfall würde die Schneckenpresse überfüttert
werden, im anderen Grenzfall soweit leerlaufen, daß die Schmelzepumpe unterfüttert würde. In beiden Fällen könnte keine Folie
konstanter Dicke extrudiert werden, insbesondere bei Zuspeisung von Randstreifen oder Abfällen würde sich die Menge so schnell
ändern, daß ein Extrusionsprozeß unter konstanten Bedingungen überhaupt nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bestehenden Probleme
zu lösen, um das Extrudieren von Folien mit möglichst geringen Dickenschwankungen, d.h. hoher Dickenkonstanz zu ermöglichen.
Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Dosierung und Regelung der Einspeisemengen der Schneckenpresse und des
Extrusionsvorganges bei gleichzeitiger Rückgutverarbeitung von Randstreifen und Abfall gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, daß das Rückgut unmittelbar nach der Zerkleinerung verwogen wird und die gemessene Menge pro Zeiteinheit
laufend von dem Sollwert eines den Rohstoffdosierorganen zugeordneten Mengenreglers für die geregelte Einspeisung der
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Schnecke substrahiert wird und der als Massedruck zwischen
Schneckenpresse und Schmelzepumpe gemessene Füllgrad der Sehneckenpresse zusätzlich konstant gehalten wird.
Bei einer Variante des Verfahrens wird der Massedruck und damit
der Füllgrad der Schneckenpresse dadurch konstant gehalten, daß der Massedruck zwischen Schneckenpresse und Schmelzepumpe
mit einem geeigneten Massedruckfühler gemessen, von diesem
Meßwert der Gesamtsollwert der Rohstoffdosierung über einen
Füllgradregler in einem kleinen Bereich, beispielsweise im Bereich +10 %, verstellt wird und über den geschlossenen Regelkreis schließlich konstant gehalten wird.
Bei einer anderen Variante des Verfahrens wird der Massedruck
und damit der Füllgrad dadurch konstant gehalten, daß die der Schneckenpresse zugeführte Gesamtmenge an Rohstoffen, Randstreifen und Abfällen grundsätzlich geringfügig höher ist als
die Fördermenge der Schmelzepumpe und die Differenzmenge aus einer Austrittsöffnung zwischen Schneckenpresse und Schmelzepumpe
aus der Schneckenpresse.austritt. Bei einer weiteren Entwicklungsstufe
dieser Variante wird der Massedruck innerhalb der Schneckenpresse in der Nähe der Austrittsöffnung mit einem Massedruckfühler
gemessen, die Austrittsöffnung selbst mit einem
Regelventil versehen, und der gemessene Druck über einen Regelkreis
mit dem genannten Regelventil als Stellorgan konstant gehalten . ( ,-■■■."■
Als Dosierorgane werden für Feststoffe und Rückgut bevorzugt
Bandwaagen, für Weichmacher hingegen Dosierpumpen verwendet. Da bei einer als Dosierorgan verwendeten Bandwaage eine" Veränderung
der Menge, die vom Mengenregler vorgenommen wird, über die Bandgeschwindigkeit der Waage erfolgt, also sofort wirksam ist,
dagegen aber zwischen der Messung der ebenfalls auf einer Bandwaage abgewogenen Rückgutmenge für Randstreifen und Abfälle und
dem Abwurf dieser Menge eine gewisse Transportzeit liegt, wird
zur genauen Synchronisation des Materialabwurfs beider Waagen ein Totzeitglied in den Meßwert der Rückgutwaage geschaltet, das
" ..' 5.0 9850/0849
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den Meßwert, ohne ihn zu verfälschen, um die Transportzeit verzögert
dem Mengenregler zuführt.
Zwischen dem Zeitpunkt der Einfüllung einer Materialmenge in den Trichter der Schneckenpresse und der Messung des Massedruckes
der von eben dieser Materialmenge ausgeübt wird, vergeht
: eine gewisse Zeit, den die Schneckenpresse für den Transport
! des Materials benötigt. Der'Füllgradregler arbeitet deshalb in
der Weise, daß er nach einer kleinen Verstellung des Sollwertes am Regler zunächst diese Transportzeit abwartet, um die Aus-
: wirkung der Verstellung zu erfassen und erst danach gegebenen-
: falls eine neue Verstellung vornimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß bei gleich- ': zeitiger Randstreifen- und Abfallrückspeisung eine Folie mit
hoher Dickenkonstanz extrudiert wird. Randstreifen, die während des Produktionsprozesses anfallen, können sofort zurückgespeist
werden, wobei es nicht darauf ankommt, daß die" Rückspeisung zeitlich konstant erfolgt. Die Rückgutwaage erfaßt in jedem Augenblick
die anfallende Schnitzelmenge und subtrahiert sie im ; richtigen Zeitpunkt von der Gesaintrohstoffmenge. Dabei ist es
: wesentlich, daß die laufend in der Hackmaschine entstehenden
Schnitzel nicht gespeichert zu werden brauchen, sondern unmittelbar auf die Rückgutwaage fallen und in die Schneckenpresse eingeführt
werden, weil ein Speichern der Schnitzel ohne zusätzlich ; Maßnahmen, wie etwa starke Kühlung, zum Verkleben der Schnitzel
; führen würde. Auch können zusätzliche Materialstreifen, die von Abfallrollen gewonnen werden, geschnitzelt und auf die gleiche
Weise der Wiederverarbeitung zugeführt werden.
Der Füllgradregler hält den Druck und damit den Füllgrad der Schneckenpresse konstant. Das bedeutet gleichzeitig, daß das
Material in der Schneckenpresse über lange Zeit einer zeitlich konstanten Scherenergie ausgesetzt wird und auf diese Weise mit
• einer zeitlich konstanten Temperatur die Schneckenpresse verläßt.
Die Fließverhältnisse im Breitschlitzwerkzeug sind deshalb keinen zeitlichen Schwankungen unterworfen, was sich vorteilhaft
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_ 5 —
auf die zeitliche Konstanz der eingestellten QuerdickenverteiLung
auswirkt. Wegen der so erzielten konstanten Temperatur und dem
so erzielten konstanten Druck des Materials ändert sich die
Querdickenverteilung über lange Zeit praktisch nicht, so daß sie sehr genau eingestellt werden kann.
In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigen
Figur 1 ein Fließbild für eine Verbundglasfolienextrusion
Figur 2 eine Variante der Füllgradsteuerung der Schneckenpresse
nach Figur 1. '
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in dem Fließbild nach Figur 1 bei der Herstellung von Polyvinylbutyralfolien erläutert. Die
Extrusion der Folie 1 erfolgt in der Regel so, daß der Rohstoff über den Einfülltrichter 14 der Schneckenpresse 4 zugeführt wird,
die über den Motor 30 angetrieben wird. Der Rohstoff wird in der Schneckenpresse aufgeschmolzen und die Schmelze über die
Schmelzepumpe 3 unter Druck in das Breitschlitzwerkzeug 2 gefördert.
Das Breitschli'tzwerkzeug 2 nimmt die Verformung der Schmelze in die Breite vor, so daß schließlich die Schmelze in
einer breiten Folienbahn 1 das Breitschlitzwerkzeug verläßt. Nachgeschaltete Schneideorgane nehmen die Randbesäumung vor,
wobei die Randstreifen 1a beidseitig der Folie 1 abfallen und über umlenkrollen 5 wieder der Einspeisung der Schnecke zugeführt
werden. Es ist jedoch auch möglich, diese Randstreifen auf sogenannten Abfallrollen 6 zu sammeln, von welchen sie später wieder
bei Bedarf der Einspeisung der Schnecke zugeführt werden.
Die Zudosierung der Rohstoffe, bei der Herstellung von Polyvinylbutyralfolien
einmal Polyvinylbutyral und dann Weichmacher, erfolgt zeitlich konstant, wobei in dem gezeigten Beispiel Polyvinylbutyral
und Weichmacher in einem festen Verhältnis,jedoch getrennt zugegeben werden. Das Polyvinylbutyralpulver 11 wird
über die Bandwaage 12, auch als Feststoffwaage bezeichnet, und
der Weichmacher 15 über die Dosierpumpe 16, die über den Motor
18 angetrieben wird, der Schnecke 4 über die Einfüllöffnung 17
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zugeführt. Das Rückgut 8, aus den Randstreifen 1a und Abfall von der Abfallrolle 6 wird der Hackmaschine 7 zugeführt, die es laufend
zu den Schnitzeln 8 zerkleinert. Die Schnitzel 8 werden unmittelbar
nach der Zerkleinerung kontinuierlich über die Bandwaage 9j auch Rückgutwaage genannt, verwogen, von wo sie über das
umlaufende Transportband 10 dem Einfülltrichter 14 der Schneckenpresse
4 zugeführt werden. Der Antrieb der Rückgutwaage 9 erfolgt über den Motor 20. Auch die Feststoffwaage 12 arbeitet mit dem
umlaufenden Transportband 13, und wird ebenfalls von einem Motor 26 angetrieben. Dieses Extrusionsverfahren zum Herstellen einer
Folie ist nun mit einem geschlossenen Regelkreis versehen, wobei die der Schnecke zugefütterten Stoffe mengenmäßig pro Zeiteinheit erfaßt und miteinander verglichen werden und wobei gleich-
!zeitig der Füllgrad der Schnecke gemessen und als Messgröße und Regelgröße dem Regelkreis zugeführt wird. Der Mengenregel 19 ist
auf einen Sollwert für die Rohstoffdosierorgane, das ist also die Feststoffwaage 12 und die Dosierpumpe 16 eingestellt, wobei
dieser Sollwert einer ausreichenden Fütterung der Schnecke 4 ohne Rückgutzufuhr entspricht. Die über die RUckgutwaage 9 ständig
und automatisch gemessene Menge an Rückgut pro Zeiteinheit wird über das Messglied 24 und ein noch später zu erläuterndes Totzeitglied
25 als Mess-Signal dem Mengenregel 19 zugeführt und
vom Sollwert des Mengenregels substräniert. Je nach Schwankungen
in der Zufuhr des Rückgutes 8 sorgt dann der Mengenregel 19 für ein entsprechendes Kehr oder Weniger an Rohstoffen 11, 15 durch
eine entsprechende Steuerung der Antriebe 26 für die Band_waage , 12 bzw. .18 für die Dosierpumpe 16. Die laufend gemessenen Messwerte
der Feststoffwaage 12 bzw. der Dosierpumpe 16 werden über
die Mengenmesser 29 bzw. 27 laufend dem Mengenregel 19 zum Sollistvergleich zugeführt. Der Füllgrad der Schneckenpresse 4 wird
dadurch konstant gehalten, daß der Massedruck zwischen Schneckenpresse 4 und Schmelzepumpe 3 mit einem geeigneten Massedruckfühler
23 gemessen wird und über das Massedruckmessgerät 21 ein Messwertsignal an den Füllgradregel 22 geht, und von diesem Messwert
der Gesamtsollwert der Rohstoffdosierung des Mengenregels
über den Füllgradregel 22 in einem kleinen Bereich, beispielsweise im Bereich +10 %. verstellt wird* Damit wird' der Füllgrad
50935 07084 9
"-" 7 über den geschlossenen Regelkreis schließlich konstant gehalten.
Da bei denen als Dosierorganen verwendeten Bandwaagen 9, 12
eine Veränderung der Menge,die vom Mengenregler 19 vorgenommen
wird, über die Bandgeschwindigkeit 13 der Bandwaage erfolgt, also sofort wirksam ist, jedoch zwischen der Messung der Rückgutmenge
8 auf der Rückgutwaage 9 und dem Abwurf dieser Menge in den Einfülltrichter 14 der Schneckenpresse eine gewisse
Transportzeit liegt, wird.zur genauen Synchronisation des Materialabwurfes
beider Bandwaagen 9, 12 das Totzeitglied 25 in den Messwert der Rückgutwaage geschaltet, so daß der Messwert
der Rückgutwaage um die Transportzeit verzögert den Mengenregeler 19 zugeführt wird.
In der Figur 2 ist eine Variante für die Konstanthaltung des Füllgrades in Verbindung mit dem über die Dosierorgane geregelten
miteinander verknüpften Materialzufuhr zu der Schnecke 4 gezeigt. Hierbei wird grundsätzlich die der Schneckenpresse 4
zugeführte Gesamtmenge an Rohstoffen und Rückgut grundsätzlich
geringfügig höher gehalten als die Fördermenge der Schmelzepumpe beträgt. Die Differenzmenge von zugeführter Gesamtmenge und
Fördermenge wird aus der Austrittsöffnung 32 zwischen Schneckenpress
4 und Schmelzepumpe 3 herausgeführt. Darüber hinaus wird der Massedruck mittels des Messkühlers 23 in der Nähe der Austrittsöffnung
32 gemessen und die Austrittsöffnung 32 selbst mit dem Regelventil 31 versehen. Der gemessene Massedruck wird über
das Messgerät 21 dem Regel 33 zugeführt, der das Regelventil 31 als Stellorgan verstellt und somit den Füllgrad konstant hält.
Nachfolgend vrird ein Beispiel für die geregelten Durchsatzmengen
zur Herstellung einer Polyvinylbutyralfolie nach dem in Figur 1 dargestellten Fließbild aufgeführt. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen
Regelung der Durchsatzmengen für die Extrusionsschnecke und Konstanthaltung des Füllgrades wurden- die Dickenschwankungen
in Längsrichtung festgestellt.
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Durchsatzmenge insgesamt 200 kg/h
davon Rohstoff 80 kg/h
im Verhältnis Feststoff/Weichmacher =74:26
Rückgutmenge 120 kg/h
davon 88 kg/h Abfall
und 32 kg/h Randstreifen
Dickens chv/ankungen in Längsrichtung 12 pm
Zu einem "bestimmten Zeitpunkt wird die Abfalleinspeisung beendet,
so daß dann, einreguliert durch die völlig selbsttätige Regelung, gefahren werden:
Rohstoff 168 kg/h
im Verhältnis Feststoff/V/eichmacher 74:26
Randstreifen 32 kg/h
Die Dickenschwankungen betrugen jetzt 11 pm
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Claims (4)
- Patentansprüchef 1J Verfahren zum Extrudieren einer Kunststoffolie mit geringen Dickenschwankungen aus Rohstoffen, z.B. Polyvinylbutyral und Weichmacher und aus Rückgut, wie Randstreifen und Abfällen der Folie unter Verwendung einer Schneckenpresse, einer Schmelzepumpe und eines Breitschlitzwerkzeuges, wobei die Rohstoffe über geeignete Dosierorgane dosiert werden, dadurch gekennzeichnet', daß das Rückgut unmittelbar nach der Zerkleinerung verwogen wird und die gemessene Menge pro Zeiteinheit laufend von dem Sollwert eines den Rohstoffdosierorganen zugeordneten Mengenregels für die geregelte Einspeisung der Schneckenpresse substrahiert wird und der als Massedruck zwischen Schneckenpresse und Schmelzepumpe gemessene Ftillgrad der Schneckenpresse zusätzlich konstant gehalten wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllgrad der Schneckenpresse als Massedruck zwischen Schnecken presse und Schmelzepumpe gemessen wird und von diesem Meßwert der Gesamtsollwert der Rohstoffdosierung über einen Füllgradregler in einem kleinen Bereich, vorzugsweise im Bereich + 10%, verstellt wird, so daß über den auf diese Weise geschlossenen: Regelkreis der Mässedruck konstant gehalten wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung des Füllgrades der Schneckenpresse die der Schneckenpresse zugeführte Gesamtmenge an Rohstoffen und Rückgut geringfügig höher ist als die Fördermenge der Schmelzepumpe und die Differenzmenge aus Gesamtmenge und Fördermenge aus einer Austrittsöffnung zwischen Schneckenpresse und Schmelzpumpe abgeführt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Massedruck innerhalb der Schneckenpresse in der Nähe der6098 50/0849Austrittsöffnung mit einem geeigneten MassedruckfUhler gemessen, die Austrittsöffnung selbst mit einem Regelventil
versehen und der gemessene Druck über einen Regelkreis mit dem Regelventil als Stellorgan konstant gehalten wird.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal der gemessenen Menge der Rückgutwaage, durch Zwischenschaltung eines Totzeitgliedes zeitlich verzögert dem Mengenregler zugeführt wird, so daß der Materialabwurf der
Rückgutwaage mit den übrigen Rohstoffdosierorganen zeitlich synchronisiert wird.Troisdorf, den 22. Mai 1974
MG/Rl.509350/0849Leerseite
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