DE2857504C2

DE2857504C2 - Vorrichtung zur Regelung der Dicke von thermoplastischen Folien

Info

Publication number: DE2857504C2
Application number: DE2857504A
Authority: DE
Inventors: Pierre Viarmes Val d' Oise Missenard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-11-07
Filing date: 1978-11-07
Publication date: 1986-04-17
Also published as: GB2008026B; DE2848295C2; US4171942A; FR2407809A1; IT7851640A0; DE2848295A1; IT1106431B; FR2407809B1; GB2008026A

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Regelung der Dicke von thermoplastischen Folien nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 16 29 809 bekannt.

Da die Hersteller und Weiterverarbeiter von kalandrierten, insbesondere thermoplastischen Folien in zunehmendem Maße Folien verlangen, die sich in geradli- eo "; niger Weise abwickeln lassen, reicht die Genauigkeit dieser bekannten Vorrichtung nicht aus, um den Präzisionsgrad zu erzielen, der diese Anforderung erfüllt, was vor allem für die Fälle gilt, in denen die Folie in in Längsrichtung verlaufende Streifen zerschnitten wird.

Eine amorphe, thermoplastische Folie paßt sich nach einer gewissen Zeit an die Geometrie ihrer Unterlage bzw. der sie tragenden Vorrichtung an. Wenn eine solche Folie auf einen Spulenkörper aufgewickelt ist und zwischen der einen und der anderen Kante einen Dikkenunterschied aufweist, so rollt sie sich längs eines Kreisbogens ab, da die aufgewickelte Rolle die Form eines Kegelstumpfes angenommen hat Wenn die Dikkeänderung nicht konstant ist wie dies im allgemeinen der Fall ist, so bilden sich auch in unvermeidlicher Weise Buckel bzw. Beulen oder Wellen in der abgewickelten Folie.

Als Beispiel für die Anforderungen, die in diesem technischen Bereich gestellt werden, sei darauf hingewiesen, daß eine Folie aus Polyvinylchlorid mit einer Dicke von 0,2 mm, einer Breite von 615 mm und einer Lauge von 200 mm, die auf einen Spulenkörper mit einem Durchmesser von 63 mm aufgewickelt worden ist, und deren zur Bildung eines Kreisbogens führende Krümmung auf 8 m Länge nicht über 2 cm hinausgehen darf, in Querrichtung gesehen Dickeunterschiede kleiner als 0,0005 mm aufweisen muß.

Die Unregelmäßigkeit des Querprofils einer Folie beruht auf den Kräften, die die Materialien während ihres Durchganges zwischen den Zylindern ausüben. Unter dem Einfluß dieser Kräfte biegen sich die Zylinder, und die Dicke der Folie ist in der Mitte größer als an den Rändern.

Die Durchbiegung des Zylinders hängt von Parametern ab, die insbesondere mit der Länge und dem Durchmesser der Zylinder sowie mit deren Steifheit und dem Abstand zwischen den Auflage- bzw. Abstützpunkten ihrer Achsen verbundsn sind. Um die Unregelmäßigkeit der Dicke in Querrichtung zu kompensieren, wurden zwei Verfahren vorgeschlagen:

— entweder die Achsen der Zylinder in der Weise zu versetzen (Schrägachsen- oder »cross-axis«-Anordnung), daß der Kiemmspali an den Rändern der Zylinder vergrößert wird,

— oder die Biegung durch Gegenkräfte zu kompensieren, die auf die Zylinder rait HiVe von Verlängerungen ausgeübt werden, die außerhalb ihres Drehpunktes an den Lagern angeordnet sind (Vorspannung der Zylinder oder »roll-bending«).

Aus H. Kopsch »Kalandertechnik«, C. Hanser-Verlag München-Wien 1978, Kapitel 3533 ist es bekannt, daß die Regelung der Foliendicke mindestens zwei Meßstellen erfordert, die am Rande der Folienbahn messen und daß die Sollwertabwjichung jeder Seite einzeln als Steuergröße für eine Anstellvorrichtung der letzten Kalanderwalze verwendet wird. Eine dritte Meßstelle in der Folienbahnmitte liefert ein Regelsignal für den Hydraulikdruck der »rolI-bending«-Vorrichtung der letzten Kalanderwalze und/oder der Schrägverstellung der vorletzten Kalanderwalze.

Diese verschiedenen Verfahren ergeben eine Verbesserung der Qualität der so hergestellten Folien, doch sind diese Verbesserungen immer noch nicht zufriedenstellend. Darüber hinaus ist die Anwendung dieser Verfahren außerordentlich kostspielig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Oberbegriff genannten Art so zu verbessern, daß bei verringertem Aufwand Folien gleichmäßiger Dicke auch bei unterschiedlichem Folienmalerial und unterschiedlichen Betriebsbedingungen hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Regelkreis so gestaltet ist, daß zum Regeln der Dicke der Folie mit Hilfe der der Anstelleinrichtung zugeführten,

der Dicke der Folienmitte und jeweils der Dickendifferenz zwischen Folienmitte und Folienrand proportionalen Meßsignale der Abstand zwischen den Lagern mit veränderbarer Axiallage verändert wird.

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 in -jchematischer Weise einen Kaiander mit drei aktiven Walzen,

F i g. 2 in schematischer Weise und in kleinerer Darstelldng eine Walze mit einer Vorrichtung zur Veränderung der Lage ihrer Lager und

F i g. 3 in schematischer Weise wesentliche Elemente der Kontrollvorrichtung für die Dicke der Folien.

Der Kalander umfaßt eine aus drei Kalanderwalzen Ri, R2 und Ri bestehende Einheit, in der diese drei Walzen in dieser Reihenfolge von unten nach oben so übereinander angeordnet sind, daß sich ihre Rotationsachsen in ein und derselben Vertikalebene befinden. Die Achsen eier Walzen werden von Lagern getragen, derer. Position bezüglich der Enden der Walzen durch irgendeine geeignete Vorrichtung eingestellt werden kann, wie sie in F i g. 2 schematisch mit Vbezeichnet ist.

Der Durchmesser der unteren Walze ist am größten. Diese Walze besteht aus einem Material, dessen Elastizitätskoeffizient nicht sehr kritisch ist; dieses Material kann beispielsweise Gußeisen sein. Die mittlere Walze besitzt einen Durchmesser, der im Vergleich zum Durchmesser der unteren Walze klein ist. Das Verhältnis zwischen den Durchmessern der Walzen Ri und R2 liegt zwischen 1,9 und 2,4. Die mittlere Walze besteht vorzugsweise aus gehärtetem Gußeisen, d. h. einem Material, das einen geringeren Elastizitätskoeffizienten besitzt.

Der Durchmesser der oberen Walze /?j liegt halbwegs zwischen den beiden vorausgehend beschriebenen Durchmessern in der Weise, daß das Verhältnis zwischen den Durchmessern der Walzen Rj und R2 einen Wert zwibohen 1,45 und 1,80 besitzt. Die Walze Ri muß eine sehr große Steifigkeit besitzen. Sie besteht somit beispielsweise aus Stahl.

In Fig. 3 ist die Vorrichtung zur Überwachung der Dicke des kalandrierten Produktes dargestellt. Diese Vorrichtung umfaßt Meßfühler 1, 2, 3, beispielsweise Strahlungsmeßfühler, die in die Nahe der kalandrierten Folie in der Weise angeordnet sind, daß sie Dickenänderungen der Folie erkennen. Ein Meßfühler 2 ist in der Mitte der Folie F vorgesehen, und zwei Meßfühler 1 und 3 sind in der Nähe der Folienränder angeordnet. Die Meßsignale des zentralen Meßfühlers 2 werden einerseits direkt einer Anzeigevorrichtung (siehe Pfeil /2) zugeführt, wodurch Unterschiede zwischen dem tatsächlichen Wert und dem gewünschten Wert der Foliendicke feststellbar sind, und andererseits einem der jeweiligen Eingänge 8, 9 einer Komparatoreinrichtung 4, 5 zugeführt, während die jeweiligen anderen Eingänge 10, 11 der Komparatoreinrichtungen 4, 5 die von dem am Rande angeordneten Meßfühlern 1 und 3 stammenden Signale empfangen. In diesen Komparatoreinrichtungen werden Dickenunterschiede zwischen der Folienmitte und den Folienrändern erkannt, und die resultierenden Differenzsignale von den Ausgängen 12 und 13 der Komparatoreinrichtungen 4 und 5 werden jeweils einem Integrator 6,7 und von dort einer Anzeigevorrichtung (siehe Pfeile f\A, CiA)zugeführt. Diese aus dem Integrator stammenden Signale können überdies zur automatischen Regelung der Foliendicke dienen, indem sie auf Korrekturvorrichtungen V einwirken, mit deren Hilfe der Abstand zwischen den Lagern der Achsen veränderbar ist. Eine Rückstellung der Steuervorrichtung auf Null ist möglich (Pfeile /15, f3B).
Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise:

Das viskose Material F(Fig. 1), das in den Eingang der Maschine beispielsweise zwischen die Walzen ft, und R\ eingebracht worden ist, wird durch die Drehbewegung der Walzen in den Klemmspalt hinein mitge-

nommen, der sich zwischen den Walzen Ri und R2 befindet Da die Walze R₂ aus Gußeisen besteht und einen kleinen Durchmesser besitzt, erleidet sie eine beträchtliche Durchbiegung, die auf den Kräften bzw. Beanspruchungen beruht, die von dem Material während seines Durchgangs zwischen den Walzen Ri und R₂ ausgeübt werden. Nach dem Durchgang zwischen Ri und R₂ verschiebt sich die Folie zum Klemmspalt zwischen den Walzen R₂ und Rz, wo ihr Vorhandensein ebenfalls Kräfte erzeugt, die jedoch weniger hoch sind, da die Walze Ri einen kleineren Durchmesser als die Walze Rt besitzt Der Zylinder R₂ biegt sicn somit in demselben Sinn wie die Walze Ri. Die Berechnung und die Erfahrung zeigen, daß dadurch, daß man die Durchmesser der Walzen und die Etestizitätsmoduln der Walzer.materialien innerhalb der angegebenen Grenzen verändert, die unteren und oberen Beanspruchungen, die auf die Walzen und insbesondere auf R₂ ausgeübt werden, zur Folge haben, daß die Dicke der Folie, die man nach dem Durchgang zwischen den Walzen R₂ und /?3 erhält, außerordentlich gleichförmig ist. Nach dem Durchgang zwischen R₂ und R3 wird die Folie einer Aufwickelvorrichtung zugeführt (Pfeil f).

Da es jedoch kaum möglich ist, eine einmal gebaute Maschine durch Veränderung der Elastizitätsmoduln oder der Durchmesser an sehr unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen, wobei insbesondere unterschiedliche Arbeitsgeschwindigkeiten und Foliendikken zu berücksichtigen sind, wird die La^e der die Walzen tragenden Lager in der vorstehend beschriebenen Weise verändert. Dies ermöglicht es auf einfache Weise, f'ne Feinkorrektur der Dicke der Folie vorzunehmen.

Dies ist während des Herstellungsverlaufs und insbesondere während des Aufwickelvorgang·; nützlich, der unmittelbar auf die Produktion folgt. Wenn der Aufwikkelvorgang auf einen zylindrischen 5μυ1εη^ΐρεΓ infolge eines Fehlers nicht normal verläuft, dann kann das nachfolgende Aufwickeln nur dadurch einwandfrei geschehen, daß für eine gewisse Zeit eine Folie erzeugt wird, die den entgegengesetzten Fehler besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung der Dicke von thermoplastischen Folien bei deren Herstellung auf einem Kalander mit wenigstens drei aktiven Kalanderwalzen, deren Rotationsachsen sich im wesentlichen in derselben Ebene befinden, deren Durchmesser unterschiedlich sind, wobei der Durchmesser der unteren Walze größer ist als der Durchmesser einer jeden der beiden anderen Walzen und der Durchmesser der oberen Walze größer als der Durchmesser der zentralen Walze ist, und die aus Materialien mit unterschiedlicher Elastizitätsmodulen hergestellt sind, wobei der Elastizitätsmodul der oberen Walze größer ist als der der zentralen Walze, bei welchem Kalander die Lage der Lager wenigstens einer der Walzen in axialer Richtung veränderbar ist, mit einem Regelkreis, in dem drei Dicke-Meßfühler, von denen einer in der Nähe der Mitte und je einer in der Nähe der Kanten der thermoplastischen Folie angeordnet ist, Anzeigee'mrichtungen für die bei Betrieb der Vorrichtung von den Meßfühlern aufgenommenen Meßsignale und eine Anstelleinrichtung für wenigstens eine Kalanderwalze miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis so gestaltet ist, daß zum Regeln der Dicke der Folie mit Hilfe der der Anstelleinrichtung zugeführten der Dicke der Folienmitte und jeweils der Dickendifferenz zwischen Folienmitte und Folienrand proportionalen Meßsignale der Abstand zwischen den magern mit veränderbarer Axiallage verändeit wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, jadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Lagern mit veränderbarer Axiallage in Abhängigkeit von den Differenzwerten zwischen dem Meßwert des mittigen Meßfühlers (2) und den seitlichen Meßfühlern (1,

3) verändert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (4, 5) zur Bildung der Differenzwerte jeweils ein Integrator (6, 7) nachgeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis so gestaltet ist, daß nach Feststellung eines durch die Differenzwerte angezeigten Fehlers für eine gewisse Zeit eine Folie erzeugt wird, die den entgegengesetzten Fehler aufweist.

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