Erörtern Sie die Einstell-, Mess- und Kontrollprinzipien der CPP-Filmprozessparameter

1. Temperaturüberwachung und -regelung

Aus dem gesamten Produktionsprozess und den Produktionsprinzipien von Gießfolien können wir erkennen, dass es sich bei der Herstellung der gesamten Gießfolie um einen Prozess der Änderung des Aggregatzustands von Polymermaterialien handelt und dieser Prozess eng mit der Verarbeitungstemperatur des Materials zusammenhängt. Beispielsweise ist die Oberflächentemperatur der Kühlwalze gleichmäßig und die Temperaturschwankung gering; Änderungen und Schwankungen der Extrusionstemperatur führen zu Änderungen der extrudierten Foliendicke und Änderungen der Folieneigenschaften. In der gesamten Produktionslinie müssen zahlreiche Temperaturpunkte kontrolliert werden, daher steht bei der Prozesskontrolle von Gießfolien die Temperaturkontrolle im Mittelpunkt. Zu den Kontrollpunkten der Temperatur von gegossenen Folien gehören:

Extruder-Temperaturkontrollbereich;

Temperaturkontrollbereich des Siebwechslers;

Schließen Sie den Temperaturregelbereich des Rohrs an.

Bereich zur Temperaturregelung des Düsenkopfes;

Temperaturregelung der Kühlwalze und der hinteren Kühlwalze;

Temperaturregelung der Coronawalze und der Coronakühlwalze;

Luftmesser-Kühltemperaturregelung;

Kühlung des Extruderzufuhrabschnitts;

Kühlung von Untersetzungsgetriebe und Motor.

1. Temperaturerfassung

Da bei der Verarbeitung von Gießfolien keine besonderen Anforderungen an Ultrahochtemperatur, Ultrahochdruck, Ultratieftemperatur, Mikrodruck oder Korrosionsbeständigkeit gestellt werden, können zur Temperaturerfassung herkömmliche Temperatursensoren verwendet werden. Kontakttemperatursensoren werden in zwei Kategorien unterteilt.

Einige Eigenschaften von zwei Arten von Temperaturerfassungselementen: Thermoelemente und Thermowiderstände

Bei der Auswahl der Temperaturmesselemente müssen Faktoren wie der Temperaturbereich der Heizzone, die Genauigkeit der Temperaturregelung und die Lebensdauerzuverlässigkeit des Messelements berücksichtigt werden.

Die Zeitkonstante eines Temperaturmesselements ist ein wichtiger Indikator für das Element. Sie bezeichnet die Zeit, die vom Messbeginn bis zum Messende benötigt wird, um innerhalb des Messbereichs des Sensors 63,2 % des stabilen Wertes des Messmediums zu erreichen. Für Systeme mit schneller Reaktion sollten Sensoren mit kleinen Zeitkonstanten ausgewählt werden. Für Systeme mit langsamer Reaktion sollten Sensoren mit großen Zeitkonstanten ausgewählt werden. Eine falsche Wahl der Zeitkonstante kann die Temperaturregelung erschweren oder sogar zu Schwingungen des Systems führen.

2. Temperaturkontrolle

2. Druckmessung und -regelung

In der Produktionslinie zur Extrusion von Gießfolien wird das Polymer allmählich plastifiziert, geschmolzen und gemischt. Durch die Scherung der Schnecke und die Erwärmung des Zylinders wird im Extruder ein bestimmter Druck erzeugt. Wenn die Temperatur des Extrusionssystems, des Filters und des Düsenkopfes konstant ist und die Düsenöffnung und der Filterwiderstand konstant sind, ist die Durchflussrate der extrudierten Schmelze proportional zum Druck des Extruders. Daher wirkt sich der Extrusionsdruck direkt auf die Extrusionsdicke und Dickenabweichung der Folie aus. Im Allgemeinen ist an der Gießfolienextrusionsvorrichtung ein Schmelzdruckerfassungs- und Druckregelungs-Rückkopplungssystem installiert.

Schmelzedruck-Erkennungspunkt:

Druckerfassung vor dem Extruderfilter;

Druckprüfung nach dem Extruderfilter und vor der Dosierpumpe (sofern vorhanden);

Druckprüfung nach der Extruder-Dosierpumpe (sofern vorhanden);

Druckprüfung vor der Feinfiltration des Extruders (sofern vorhanden);

Druckerfassung am Düseneinlass (optional).

Weitere Drucküberwachungspunkte:

Erkennung des Winddrucks im inneren Hohlraum des Luftmessers;

Erkennung des Winddrucks im Innenhohlraum einer Vakuumbox;

Überprüfung jedes Luftdruckkontakts während des Gerätebetriebs;

Wasserdruckprüfung von Wasserleitungen.

1. Druckerkennung

Im Allgemeinen ist bei Coextrusionsfolien-Produktionslinien jeder Coextrusionsextruder mit zwei Druckerkennungspunkten ausgestattet, einer ist die Druckerkennung am Extruderausgang (vor dem Filtersieb) und der andere ist die Druckerkennung am Düseneingang (nach dem Filtersieb).

2. Druckerfassungselement

Drucksensorelemente können in zwei Typen unterteilt werden: mechanische und elektrische. Elektrische Drucksensorelemente können in kapazitive Drucksensoren, piezoresistive Drucksensoren und piezoelektrische Drucksensoren unterteilt werden.

In Gießfolienproduktionslinien werden im Allgemeinen piezoresistive Drucksensoren (Dehnungsmessstreifen-Drucksensoren) verwendet, deren Piezowiderstand sich mit der Spannungsänderung ändert.

3. Geschwindigkeitskontrolle

In den Anfängen der Extrusions- und Filmübertragung von Gießfolienproduktionslinien wurde eine Gleichstrom-Geschwindigkeitsregelung verwendet. Mit der Entwicklung der Geschwindigkeitsregelung mit variabler Frequenz werden neben der Gleichstrom-Geschwindigkeitsregelung für die Extrusionsübertragung auch bei der allgemeinen Filmübertragung Geschwindigkeitsregelung mit variabler Frequenz und sogar Servoantriebssysteme eingesetzt. Im Vergleich zur Gleichstrom-Drehzahlregelung hat eine Vorrichtung zur Drehzahlregelung mit variabler Frequenz viele Vorteile: Der Motor zur Drehzahlregelung mit variabler Frequenz benötigt keine Kohlebürsten und muss nicht gereinigt oder gewartet werden, was die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Systems verbessern kann. Der Motor mit variabler Frequenzdrehzahlregelung verfügt über eine hohe Drehzahlregelungseffizienz und ist energiesparender.

Die Geschwindigkeitsregelung umfasst: Geschwindigkeitsregelung des Extruders, Geschwindigkeitsregelung der Dosierpumpe, Geschwindigkeitsregelung der Kühlwalze, Geschwindigkeitsregelung des Traktionsteils und Geschwindigkeitsregelung des Wicklers.

4. Dickenmessung und -kontrolle

Die Gleichmäßigkeit der Foliendicke ist ein sehr wichtiger Qualitätsindikator für Gießfolien. In automatisierten Hochgeschwindigkeitsproduktionslinien wird die Filmdicke mithilfe hochpräziser, berührungsloser Dickenmessgeräte und Rückkopplungssysteme zur automatischen Erkennung und Steuerung ermittelt.

1. Sensoren zur Messung der Filmdicke

Das gebräuchlichste ist das Dickenmessgerät für radioaktive Isotope. Die wichtigsten radioaktiven Isotope sind: Sr-90ß-Strahlen, Kr-85ß-Strahlen, Pm-147ß-Strahlen, Röntgensensoren, Infrarotsensoren usw.

Die Auswahl des Dickenmesssensors hängt stark vom Basisgewicht der Folie ab. Im Allgemeinen eignen sich Pm-147ß-Strahlen zum Messen von 2–200 g/m² Folie und Kr-85ß-Strahlen zum Messen von 10–2000 g/m² Kunststofffolie. Die Messung der Filmdicke mit einer radioaktiven Quelle basiert auf der Tatsache, dass beim Eintritt der Strahlung in den zu messenden Film ein Teil der Strahlung den Film durchdringt und der andere Teil vom Film absorbiert wird. Nachdem die Strahlung den Film durchdrungen hat, wird die Intensität zwangsläufig abgeschwächt. Durch Ermittlung des Dämpfungsverhältnisses kann die Dicke des Films berechnet werden. Das schematische Diagramm sieht wie folgt aus:

2. Kontrolle der Filmdicke

Bei der Herstellung von Gießfolien wird die Schmelzflussrate des Polymers im Allgemeinen durch Einstellen des Spalts der Düsenlippe angepasst, um die Gleichmäßigkeit der Querdicke der Folie zu steuern.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Düsenlippenspalt einzustellen:

Das manuelle Einstellen des Spalts der Düsenlippe ist eine wirtschaftliche, einfache, praktische und effektive Methode zum Einstellen der Filmdicke. Die vom Filmdickenmessgerät angezeigte Filmdickenabweichung wird verwendet, um den Spalt der Düsenlippe anhand des menschlichen Verhaltens anzupassen.

Automatische Bolzeneinstellung Bei dieser Methode wird die Leistung oder Temperatur des Heizelements am Wärmeausdehnungsbolzen an der Matrizenlippe so eingestellt, dass sich der Bolzen bei steigender Temperatur ausdehnt oder bei fallender Temperatur verkürzt, um die Matrizenlippenöffnung einzustellen. Es gibt zwei Arten der Heizungsregelung: Temperaturregelung oder Heizungsprozentregelung.

Diese Art der Gerätesteuerung mittels Schrittmotoren ist relativ aufwendig und sperrig. Der Anpassungszeitraum weist jedoch eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit auf und kann die Düsenlippenöffnung in einem größeren Bereich anpassen.

Dickenmessung und Rückmeldung:

Während des Produktionsprozesses ändert sich neben der Querdicke der Folie auch ständig die Längsdicke der Folie. Daher umfasst die jedes Mal vom Dickenmessgerät gemessene Dicke sowohl die Änderung der Querschnittsdicke des Films als auch die Änderung der Längsdicke des Films.

Während des Produktionsprozesses wird die Querdickenabweichung der Folie durch Einstellen der Düsenlippenöffnung über Wärmeausdehnungsbolzen angepasst, und die Längsdickenabweichung wird durch Einstellen der Geschwindigkeit der Kühlwalze oder der Geschwindigkeit des Extruders erreicht.

Um bei Hochgeschwindigkeits-Filmproduktionslinien die Längsdickenabweichung des Films zu minimieren, können zwei Methoden verwendet werden: Erhöhen der Reaktionsgeschwindigkeit des Sensors, um die Scangeschwindigkeit zu erhöhen; Bei der anderen Methode wird die durchschnittliche Längsabweichung mehrerer Scans als Grundlage für die Längsdickenabweichung verwendet.

5. Spannungsregelung und -messung

Nachdem der Film in die Wickelvorrichtung gelangt ist, hängt die Wickelgeschwindigkeit vom Spannungsregler ab, um die Spannung auszugleichen und die Wickelgeschwindigkeit anzupassen. Es gibt zwei Arten von Spannungssensoren: einer ist ein schwimmender Rollenspannungssensor (oder ein reibungsarmer Zylinder); der andere ist ein Druck-Dehnungs-Spannungssensor.

1. Schwimmender Walzenspannungssensor

Durch das Hebelprinzip wird der vom Film erzeugte Druck auf die schwimmende Walze in ein Spannungsänderungssignal umgewandelt, um die Filmwickelgeschwindigkeit zu steuern und eine konstante Wickelspannung sicherzustellen.

2. Dehnungssensor

Dieses System verwendet einen Dehnungsmessstreifen-Drucksensor, um die Spannung auf der Walze in ein Spannungssignal umzuwandeln, um die Wickelspannung des Films zu steuern und sicherzustellen, dass die Wickelspannung konstant ist.

Da dieser Spannungssensor eine hohe Genauigkeit aufweist, ist auch die Regelgenauigkeit hoch. Die Spannung lässt sich stufenlos regulieren und die Bedienung ist sehr komfortabel. Derzeit ist dies der am häufigsten verwendete Spannungssensor in den meisten Gießfolienproduktionslinien. Der Dehnungsspannungssensor stützt sich zur Einstellung der Spannung lediglich auf das Ergebnis der Spannungserkennung und bewirkt keine Änderung der Filmlänge.

Während des Beschleunigungs- oder Verlangsamungsprozesses der Produktionslinie kann der Dehnungsspannungssensor die Spannung schnell, stabil und genau anpassen und so eine Verformung der Folie während des Beschleunigungs- oder Verlangsamungsprozesses vermeiden.

6. Messung und Kontrolle des Materialfüllstands:

Im Allgemeinen besteht die Struktur einer gegossenen Folie aus drei Schichten A/B/C, die im Verhältnis 20 %/60 %/20 % hergestellt werden. Bei der Herstellung von Gießfolien kommt es unabhängig davon, in welchem Einfülltrichter Material fehlt, zu einer Veränderung der Schichtstruktur der Folie und einer drastischen Veränderung der Foliendicke, was zu fehlerhaften Produkten und Abfallprodukten führt.

Da die Drehung der Schnecke im Zylinder auf dem Gegendruck des Rohmaterials und der Kunststoffschmelze beruht, um automatisch den Mittelpunkt zu finden, kann es passieren, dass der Zylinder von der Schnecke mitgerissen wird, wenn sie sich im Leerlauf dreht. Daher sollte am Einfülltrichter des Extruders ein Materialfüllstandssensor installiert werden, um Materialmangel in der Schnecke zu vermeiden.

1. Temperaturüberwachung und -regelung

Aus dem gesamten Produktionsprozess und den Produktionsprinzipien von Gießfolien können wir erkennen, dass es sich bei der Herstellung der gesamten Gießfolie um einen Prozess der Änderung des Aggregatzustands von Polymermaterialien handelt und dieser Prozess eng mit der Verarbeitungstemperatur des Materials zusammenhängt. Beispielsweise ist die Oberflächentemperatur der Kühlwalze gleichmäßig und die Temperaturschwankung gering; Änderungen und Schwankungen der Extrusionstemperatur führen zu Änderungen der extrudierten Foliendicke und Änderungen der Folieneigenschaften. In der gesamten Produktionslinie müssen zahlreiche Temperaturpunkte kontrolliert werden, daher steht bei der Prozesskontrolle von Gießfolien die Temperaturkontrolle im Mittelpunkt. Zu den Kontrollpunkten der Temperatur von gegossenen Folien gehören:

Extruder-Temperaturkontrollbereich;

Temperaturkontrollbereich des Siebwechslers;

Schließen Sie den Temperaturregelbereich des Rohrs an.

Bereich zur Temperaturregelung des Düsenkopfes;

Temperaturregelung der Kühlwalze und der hinteren Kühlwalze;

Temperaturregelung der Coronawalze und der Coronakühlwalze;

Luftmesser-Kühltemperaturregelung;

Kühlung des Extruderzufuhrabschnitts;

Kühlung von Untersetzungsgetriebe und Motor.

1. Temperaturerfassung

Da bei der Verarbeitung von Gießfolien keine besonderen Anforderungen an Ultrahochtemperatur, Ultrahochdruck, Ultratieftemperatur, Mikrodruck oder Korrosionsbeständigkeit gestellt werden, können zur Temperaturerfassung herkömmliche Temperatursensoren verwendet werden. Kontakttemperatursensoren werden in zwei Kategorien unterteilt.

Einige Eigenschaften von zwei Arten von Temperaturerfassungselementen: Thermoelemente und Thermowiderstände

Bei der Auswahl der Temperaturmesselemente müssen Faktoren wie der Temperaturbereich der Heizzone, die Genauigkeit der Temperaturregelung und die Lebensdauerzuverlässigkeit des Messelements berücksichtigt werden.

Die Zeitkonstante eines Temperaturmesselements ist ein wichtiger Indikator für das Element. Sie bezeichnet die Zeit, die vom Messbeginn bis zum Messende benötigt wird, um innerhalb des Messbereichs des Sensors 63,2 % des stabilen Wertes des Messmediums zu erreichen. Für Systeme mit schneller Reaktion sollten Sensoren mit kleinen Zeitkonstanten ausgewählt werden. Für Systeme mit langsamer Reaktion sollten Sensoren mit großen Zeitkonstanten ausgewählt werden. Eine falsche Wahl der Zeitkonstante kann die Temperaturregelung erschweren oder sogar zu Schwingungen des Systems führen.

2. Temperaturkontrolle

2. Druckmessung und -regelung

In der Produktionslinie zur Extrusion von Gießfolien wird das Polymer allmählich plastifiziert, geschmolzen und gemischt. Durch die Scherung der Schnecke und die Erwärmung des Zylinders wird im Extruder ein bestimmter Druck erzeugt. Wenn die Temperatur des Extrusionssystems, des Filters und des Düsenkopfes konstant ist und die Düsenöffnung und der Filterwiderstand konstant sind, ist die Durchflussrate der extrudierten Schmelze proportional zum Druck des Extruders. Daher wirkt sich der Extrusionsdruck direkt auf die Extrusionsdicke und Dickenabweichung der Folie aus. Im Allgemeinen ist an der Gießfolienextrusionsvorrichtung ein Schmelzdruckerfassungs- und Druckregelungs-Rückkopplungssystem installiert.

Schmelzedruck-Erkennungspunkt:

Druckerfassung vor dem Extruderfilter;

Druckprüfung nach dem Extruderfilter und vor der Dosierpumpe (sofern vorhanden);

Druckprüfung nach der Extruder-Dosierpumpe (sofern vorhanden);

Druckprüfung vor der Feinfiltration des Extruders (sofern vorhanden);

Druckerfassung am Düseneinlass (optional).

Weitere Drucküberwachungspunkte:

Erkennung des Winddrucks im inneren Hohlraum des Luftmessers;

Erkennung des Winddrucks im Innenhohlraum einer Vakuumbox;

Überprüfung jedes Luftdruckkontakts während des Gerätebetriebs;

Wasserdruckprüfung von Wasserleitungen.

1. Druckerkennung

Im Allgemeinen ist bei Coextrusionsfolien-Produktionslinien jeder Coextrusionsextruder mit zwei Druckerkennungspunkten ausgestattet, einer ist die Druckerkennung am Extruderausgang (vor dem Filtersieb) und der andere ist die Druckerkennung am Düseneingang (nach dem Filtersieb).

2. Druckerfassungselement

Drucksensorelemente können in zwei Typen unterteilt werden: mechanische und elektrische. Elektrische Drucksensorelemente können in kapazitive Drucksensoren, piezoresistive Drucksensoren und piezoelektrische Drucksensoren unterteilt werden.

In Gießfolienproduktionslinien werden im Allgemeinen piezoresistive Drucksensoren (Dehnungsmessstreifen-Drucksensoren) verwendet, deren Piezowiderstand sich mit der Spannungsänderung ändert.

3. Geschwindigkeitskontrolle

In den Anfängen der Extrusions- und Filmübertragung von Gießfolienproduktionslinien wurde eine Gleichstrom-Geschwindigkeitsregelung verwendet. Mit der Entwicklung der Geschwindigkeitsregelung mit variabler Frequenz werden neben der Gleichstrom-Geschwindigkeitsregelung für die Extrusionsübertragung auch bei der allgemeinen Filmübertragung Geschwindigkeitsregelung mit variabler Frequenz und sogar Servoantriebssysteme eingesetzt. Im Vergleich zur Gleichstrom-Drehzahlregelung hat eine Vorrichtung zur Drehzahlregelung mit variabler Frequenz viele Vorteile: Der Motor zur Drehzahlregelung mit variabler Frequenz benötigt keine Kohlebürsten und muss nicht gereinigt oder gewartet werden, was die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Systems verbessern kann. Der Motor mit variabler Frequenzdrehzahlregelung verfügt über eine hohe Drehzahlregelungseffizienz und ist energiesparender.

Die Geschwindigkeitsregelung umfasst: Geschwindigkeitsregelung des Extruders, Geschwindigkeitsregelung der Dosierpumpe, Geschwindigkeitsregelung der Kühlwalze, Geschwindigkeitsregelung des Traktionsteils und Geschwindigkeitsregelung des Wicklers.

4. Dickenmessung und -kontrolle

Die Gleichmäßigkeit der Foliendicke ist ein sehr wichtiger Qualitätsindikator für Gießfolien. In automatisierten Hochgeschwindigkeitsproduktionslinien wird die Filmdicke mithilfe hochpräziser, berührungsloser Dickenmessgeräte und Rückkopplungssysteme zur automatischen Erkennung und Steuerung ermittelt.

1. Sensoren zur Messung der Filmdicke

Das gebräuchlichste ist das Dickenmessgerät für radioaktive Isotope. Die wichtigsten radioaktiven Isotope sind: Sr-90ß-Strahlen, Kr-85ß-Strahlen, Pm-147ß-Strahlen, Röntgensensoren, Infrarotsensoren usw.

Die Auswahl des Dickenmesssensors hängt stark vom Basisgewicht der Folie ab. Im Allgemeinen eignen sich Pm-147ß-Strahlen zum Messen von 2–200 g/m² Folie und Kr-85ß-Strahlen zum Messen von 10–2000 g/m² Kunststofffolie. Die Messung der Filmdicke mit einer radioaktiven Quelle basiert auf der Tatsache, dass beim Eintritt der Strahlung in den zu messenden Film ein Teil der Strahlung den Film durchdringt und der andere Teil vom Film absorbiert wird. Nachdem die Strahlung den Film durchdrungen hat, wird die Intensität zwangsläufig abgeschwächt. Durch Ermittlung des Dämpfungsverhältnisses kann die Dicke des Films berechnet werden. Das schematische Diagramm sieht wie folgt aus:

2. Kontrolle der Filmdicke

Bei der Herstellung von Gießfolien wird die Schmelzflussrate des Polymers im Allgemeinen durch Einstellen des Spalts der Düsenlippe angepasst, um die Gleichmäßigkeit der Querdicke der Folie zu steuern.