用于监控薄膜幅材边缘部的方法和装置与流程

1.本发明涉及一种用于在平膜机内监控薄膜幅材边缘部的方法以及一种用于执行这种方法的监控装置。


背景技术：

2.已知的是采用平膜机来生产呈扁平薄膜幅材形式的薄膜产品。借助多个挤出装置，在此提供材料组成，用于薄膜幅材的彼此不同的层。所述材料组成以具有规定层分布的熔体形式通过出口喷嘴并在那里从喷嘴缝隙流出，并且可以在整个宽度上提供薄膜幅材。在从喷嘴缝隙流出时，薄膜幅材还是液态的或可流动的。为了在生产方向上的进一步生产过程，薄膜幅材通过冷却辊被冷却并且随后通过多个辊被引导至卷绕轴，以便在那里被卷绕。对于生产稳定性还有个别质量参数而言重要的是，薄膜幅材的边缘区遵守规定极限。通常在已知方法中该薄膜幅材关于其在所谓净区内的厚度轮廓而言被监测，而边缘区基本上仅对生产稳定性起作用。该边缘区可以与此相应地具有明显更多变的厚度轮廓，因为在薄膜幅材生产的随后步骤中边缘区被切除。根据薄膜幅材的材料组成的不同，该边角料是废品，但或者也可以回输入挤出装置。也还可行的是涂覆或层压熔体。因此例如对此可以将一个或多个平面幅材供应给熔体。
3.已知解决方案的缺点是，仅进行在所谓净区内、即在随后应作为产品提供的薄膜幅材区域内的厚度轮廓调整。通常，不考虑该边缘区或至多仅人工考虑。大多数情况下，该边缘区既不用传感器来监测，也没有以人工方式来监测。这导致对于生产稳定性而言边缘部的影响被低估或根本不予以考虑。即使在这里尤其进行有关边缘稳定性的考虑，这也是基于操作人员的知识完成的，因此无法就对薄膜产品质量还有生产稳定性的影响而言可再现地呈现。这可能导致在新型机器或无经验的操作人员情况下生产稳定性损失且出现薄膜开裂或薄膜幅材质量下降和进而造成平膜机运行经济性大幅削减。


技术实现要素：

4.本发明的任务是至少部分消除前述的缺点。尤其是本发明的任务是以廉价且简单的方式优选在可再现管控中达成稳定生产。
5.前面的任务通过一种具有权利要求1的特征的方法和一种具有权利要求12的特征的监控装置完成。本发明的其它特征和细节来自从属权利要求、说明书和附图。在此，关于本发明方法所描述的特征和细节显然也与本发明的监控装置相关地是适用的，反之亦然，因此，关于对各个发明方面的公开内容总是相互参照或可以相互参照。
6.根据本发明的方法用于在平膜机内监控薄膜幅材的边缘部。为此，该方法具有以下步骤：
7.‑
检测在薄膜幅材的至少一个边缘部内横向于该薄膜幅材生产方向的横向厚度轮廓，
8.‑
将该边缘部的所测得的厚度轮廓的至少一个部段与目标轮廓相比较，
9.‑
作为比较结果确定轮廓偏差，
10.‑
在平膜机上基于所确定的轮廓偏差执行控制干预。
11.根据本发明的方法可以作为已知的净区内的薄膜幅材厚度轮廓调整方法的补充或替代来提供。但是，也可以与在净区内的基础厚度调整无关地单独地用本发明方法来监控边缘稳定性。本发明的核心思想在此是自动或至少半自动地观测所述至少一个边缘部。薄膜幅材在两侧具有连续的边缘部，其也沿着生产方向pr延伸。这两个边缘部、即左侧边缘部和右侧边缘部此时在从喷嘴缝隙输出之时和输出之后在薄膜幅材的横向上包围薄膜幅材、即其净区。在此，厚度轮廓可以直接地或间接地例如通过采集温度分布来测得。厚度轮廓也尤其可以在凝固之前直接地或间接地针对熔体区域来测得。
12.所述边缘部用于在生产期间在生产局部、即薄膜幅材净宽内保证一定的生产力稳定性以及质量。为了尤其在薄膜幅材的净宽内保证恒定的或基本恒定的厚度轮廓，在边缘部中规定或者通过工艺过程来预先设定明显较大的厚度波动和尤其是由厚点和薄点构成的组合。这从外向内地导致该边缘部以一厚点开始，该厚点在横向上向内随后紧接有一薄点。在厚点与薄点的组合之后，出现薄膜幅材的具有基本恒定的厚度轮廓的净区或净宽。在对置侧，在右侧边缘部中将厚度进一步减小为具有相邻厚点的相应薄点，该相邻的厚点在所述组合中现在形成对置的边缘部。
13.根据本发明，现在在第一步骤中监测在至少其中一个边缘部内的厚度轮廓。在此，厚度轮廓的检测可以在整个边缘部范围或也仅在边缘部的局部范围内进行。可以将所测得的厚度轮廓与目标轮廓相比较。在这里，将边缘部的一部分与相应的目标轮廓相比较可能就够了。该目标轮廓例如可以在设定新产品时被一次性确定并且针对所述产品和/或一组产品被存储。但优选的是将整个或基本上整个边缘部与一个或多个目标轮廓相比较。例如，可以在膜很厚的情况下特别关注边缘部的具有相应厚点的局部。在膜很薄的情况下，具有最大伤害作用的部分是边缘部的薄点，因此在本发明方法的意义上正好考虑具有相应目标轮廓的所述部分。
14.基于所测得的厚度轮廓的至少一个局部与目标轮廓之间的关系和比较，可以产生轮廓偏差。在此，该轮廓偏差能够位于预设极限内或者说超出预设极限。因此，例如该目标轮廓可以是唯一的轮廓线，在这里，允许的和不允许的轮廓偏差被限定。因此出现所谓的在相应局部内的厚度轮廓带，其保证良好的或足够高的生产稳定性。一旦至少在其中一个局部内的厚度轮廓在与目标轮廓相比较时具有太大的轮廓偏差，即偏离预设的目标轮廓带，则在最终步骤中可以在薄膜机上执行控制干预。
15.举例详述本发明方法的前述的基本工作方式。如果例如生产的薄膜幅材是相对薄的膜，则存在以下危险，即，稳定的边缘因边缘部内的过薄薄点而变得不稳定。换言之，可能出现在生产工艺过程中边缘部的薄点因生产参数或环境参数而进一步减小，在这里，结果就是该边缘部内失去稳定。除了在从喷嘴缝隙拉延时的不希望有的对随后还要说明的拉伸比的作用，这也可能在最糟糕情况下导致失去稳定性并且整个薄膜幅材在生产期间断裂。因此，它在这里是具有相应潜在伤害的轮廓偏差，其在检测厚度轮廓且超出允许的由目标轮廓限定的轮廓偏差时要求控制干预。因此，如果在该薄点处的厚度低于一定的目标轮廓，即轮廓偏差过大且不允许地超出，则可以通过控制干预、例如通过调节在出口喷嘴处的尤其呈热敏销状的调节机构来产生反作用。因此，在边缘部内相应调节机构的直接打开可以
导致因增大的喷嘴缝隙而在此区域中流出更多的熔融材料，以使边缘部变得稳定，因为该薄点被供以额外的熔融材料。显然也可以想到相邻的调节，从而控制干预通过使熔体从相邻区域相应移入边缘部的薄点部段而带来相应等同的作用。通过相同的方式，边缘部中的过厚厚点不利地影响质量和稳定性。在这里，它因此也是具有潜在伤害的瑕疵。通过在相邻区域中容纳熔体和/或使熔体移入相邻区域，也可以有效抑制这种瑕疵。
16.如从前一例子中得知地，相比于现有技术的已知解决方案，现在可以明确达成边缘部的调节。因此可以将薄膜幅材的一项附加质量标准且尤其是还有生产工艺的附加稳定性标准加入平膜机的管控中。换言之，现在可以作为在薄膜幅材净区内的厚度轮廓的监控或调节的补充、与之分开地或作为其替代地也自动或半自动监测生产稳定性。由于本发明的方法能够以自动方式或半自动方式执行，在此也可以获得可再现的结果，所述可再现的结果尤其是与操作人员的经验程度无关。
17.也可能有利的是，在本发明的方法中在薄膜幅材的两个边缘部处两侧执行用于检测、比较、确定和实施控制干预的步骤。如已经描述地，该薄膜幅材关于其净宽而言在两侧由相应的边缘部包围或者在横向上被侧向界定。由于本发明方法现在在两侧执行，故关于生产质量和生产稳定性的相应优点也应用于薄膜幅材的两侧。在此，可以依次、也可以在时间上并行地或至少部分在时间上并行地针对两个边缘部执行该方法。两侧的监测尤其是如以下还将描述地对称地构成，以便能获得用于整个薄膜幅材的本发明优点。
18.在根据前一段落的实施例中，当针对相同的或基本相同的、尤其对称的或基本对称的薄膜幅材边缘部执行这些方法步骤时，带来进一步的优点。显然，该薄膜幅材可以具有截然不同的边缘部。但对于对称输出、尤其是对称的生产质量以及生产稳定性有利的是，针对薄膜幅材提供在横向上的两侧的对称极限。因此，本发明的方法最好也涉及就几何形状取向还有相应的控制而言相同的或对称的边缘部。换言之，可以通过两个边缘部的对称的或相同的设计来避免或至少减少沿着生产方向的非对称生产或者非对称扭曲。所述对称性此时最好涉及与沿生产方向的取向相关的薄膜幅材或净薄膜幅材的中心线。
19.还有利的是，在本发明方法中对于两个边缘部采用相同的或基本相同的、尤其对称的或基本对称的目标轮廓。如已经在前一段落中描述地，通过考虑对称的两个边缘部导致对称的生产稳定性。同样的情况显然也适用于呈目标轮廓形式的相应目标值，这是根据本发明的管控的基础。因此，所述相同的或对称的设计进一步稳定了边缘部的对称设计。该生产稳定性还有生产质量可以通过这种方式被进一步提高。如在前一段落中也说明的那样，可以通过这种方式减少或甚至完全避免不希望有的侧向扭曲或非对称扭曲。
20.当在本发明方法中对对置的边缘部采用所测得的厚度轮廓、所确定的轮廓偏差和/或所执行的控制干预时，获得进一步优点。这尤其涉及如下解决方案，在此将对称的目标轮廓和/或对称的边缘部纳入考量。这允许在监测唯一的边缘部时将相应信息直接或间接套用至对置的边缘部。尤其是，针对两个边缘部的控制干预同时包含对置边缘部的信息，因此也能以降低的计算成本来考虑在单独的边缘部之间的沿横向的交叉影响。因此可行的是进一步改善生产稳定性且尤其是避免或减小在两个边缘部之间的控制干预的不希望的来回摇摆或波动。
21.也有利的是，在本发明方法中所述控制干预定性地和/或定量地基于所确定的轮廓偏差。因此，定质控制干预导致了例如在过薄薄点情况下控制干预定质地给该薄点供以
附加的熔融材料。按照定质方式，在过厚厚点情况下所述控制干预的调整将导致在此排出熔融材料并且在横向上侧向分布，以便又减小过厚厚点。如果附加执行控制干预的定量设计，则轮廓偏差程度以定量方式被用作控制干预的定量设计的基础。显然，这两个变型、即控制干预的定质设计和/或定量设计分别在时间上或地点上也能并行或依次使用。这允许根据轮廓偏差程度来选择定质控制干预或增强或减弱的定量控制干预。
22.当在本发明方法中在执行初期产品生产时执行这些方法步骤时，可以获得进一步优点。为了按照待售质量生产薄膜产品，在尽量稳定的生产过程中保持初期产品。它尤其涉及到初期产品的生产参数、材料组成和层分布以及其它产品参数。因此在平膜机的正常生产状况下，可以发生正常的生产监测，其通过本发明方法在稳定性管控和质量管控方面被补充和完善。在此清楚看到，本发明方法理想地作为在薄膜幅材净区内的已知厚度调整之补充来使用或可被使用。
23.还有利的是，在本发明方法中，当在平膜机上从初期产品转换至后续产品时执行这些方法步骤。除了初期产品的正常生产外，平膜机应当在不同的薄膜产品之间转换时执行多个转换步骤。在此，它可以是材料组成的变化、层分布的变化，或者也是规格的变化、尤其是薄膜幅材宽度或期望的薄膜幅材厚度的变化。为了转换，在达成转换之前平膜机进一步运行，现在随着进一步的合格品生产可以作为新初期产品来制造后续产品。优选地，本发明方法也被用在所述转换期间，从而在这里也可以获得本发明的优点，着眼于改善生产稳定性、改善转换稳定性或者尤其是缩短转换时间。
24.也有利的是，在根据前一段落的本发明方法中，在转换时改变检测模块的检测位置。如果例如期望薄膜幅材的宽度规格发生变化，则所属的检测模块现在可以适配于边缘部的新的定位地点且被改变。这不仅可以通过人工运动或移动来提供，也可以通过自动调整来提供。在此可以以阶跃方式或在转换过程中连续地达成所述调整。
25.当在本发明方法中为了测得厚度轮廓而监测薄膜幅材的温度、尤其在冷却辊区域内时，得到进一步的优点。在此，它例如是在冷却辊上的薄膜幅材的温度分布。例如通过识别与相应厚度相关的薄膜幅材的冻结线，可以从这种温度分布中间接回推出熔体的厚度轮廓。显然，也能以替代方式或组合方式执行其它的厚度测量，例如透射测量或类似测量。
26.当在本发明方法中在平膜机的出口缝隙之后的出口部段中检测至少一个边缘部的侧延伸尺寸变化时，带来进一步的优点。在这里，也可考虑钉扎装置的所在地点和/或强度。延伸尺寸变化通过熔融材料凝固来达成，再加上薄膜幅材的输出速度与拉延速度之间的更高的速度差。这种沿横向的侧向延伸尺寸的缩小也被称为所谓的颈缩。侧向延伸尺寸变化也可以通过本发明的传感器、即作为边缘部的侧边沿来测得，因而也纳入控制干预中。在此，也可以监测该侧边沿随时间的变化，从而可以就生产稳定性而言来分析时间波动、尤其是其频率。
27.本发明的主题也是一种用于在平膜机中监控薄膜幅材的边缘部的监控装置。这种监控装置具有用于检测在薄膜幅材的至少一个边缘部中横向于薄膜幅材生产方向的横向厚度轮廓的检测模块。还设有用于将该边缘部的所测得的厚度轮廓的至少一个部段与目标轮廓相比较的比较模块。该监控装置还配备有用于作为比较结果确定轮廓偏差的确定模块。尤其是，该监控装置具有用于在平膜机上基于所确定的轮廓偏差执行控制干预的干预模块。所述检测模块、比较模块、确定模块和/或干预模块在此优选被设计用于执行本发明
的方法。因此，本发明的监控装置带来了与关于本发明方法所明确描述的一样的优点。
附图说明
28.本发明的其它优点、特征和细节来自以下参照附图来详述本发明实施例的说明。在此，在权利要求书和说明书中提到的特征可以分别单独地或在任何组合中对本发明是重要的，附图示意性示出：
29.图1示出具有本发明的监控装置的平膜机的一个实施方式，
30.图2以出口喷嘴的示意性横截面图示出图1的实施方式，
31.图3示出具有两个边缘部的厚度轮廓的图示，
32.图4示出具有允许的厚度轮廓的边缘部，
33.图5示出具有局部轮廓偏差的边缘部，
34.图6示出在转换过程中的规格变化的图示，
35.图7示出呈颈缩形式的侧向变化或收窄的图示。
具体实施方式
36.图1和图2示意性示出可以如何构成平膜机100。通过具有上喷嘴唇和下喷嘴唇的出口喷嘴110来形成喷嘴缝隙112，材料熔体从喷嘴缝隙112流出。熔融材料凝固且同时沿生产方向pr(在图1中向下)形成薄膜幅材fb。为了就出口宽度或输出厚度而言改变喷嘴缝隙112，设有多个调节机构120。它们例如可以被设计成热敏销，即随着承受热能作用而改变其纵向延伸尺寸。因此可以在各个局部区域内提供更多或更少的熔体用于薄膜幅材fb的生产。较多的熔体导致薄膜幅材fb在该部位比较厚，而较少的熔体导致比较薄的薄膜幅材fb。
37.在横向qr上的整个宽度范围内，但至少在随后还要说明的边缘部ra中，现在可以借助检测模块20来测得厚度轮廓dp。在此，检测模块20安置在检测位置ep，检测位置ep最好能可变地适配于薄膜幅材fb的当前生产规格。现在，所测得的厚度轮廓dp在监控装置10的比较模块30中被进一步处理并且可以通过确定模块40来确定轮廓偏差pa。现在通过干预模块50，又可以对平膜机100反馈该控制干预，从而通过调节机构120能将期望的控制结果作用于至少一个边缘部ra中的厚度轮廓dp。
38.图2以侧截面图再次示出带有喷嘴缝隙112的出口喷嘴110。在此能清楚看到调节机构120如何通过朝向未示出的支座的热胀伸长来减小喷嘴缝隙112和进而也在该位点减小薄膜幅材fb的厚度。通过检测模块20，又能识别到变化的厚度轮廓并且作为反馈被输入到监控装置10。
39.图3示意性示出这种厚度轮廓dp的可能构形。此时，在中间部段中示出了比现实短许多的净区，其表示薄膜幅材fb的薄膜产品。在这里，预先规定很窄的极限作为目标轮廓vp，其也可以被用作正常厚度调节。对本发明重要的是在净区左右侧的两个边缘部ra。在这里，可以预先设定例如整个目标轮廓vp以避免在厚度轮廓dp的边缘部中出现过厚的厚点和过薄的薄点。也如从图3中看到地，边缘部ra从外向内地首先具有一厚点，随后具有一薄点。只有在由厚点和薄点构成的组合之后，厚度轮廓dp才过渡至薄膜幅材fb的净宽的连续区域。
40.图4和图5示出边缘部ra的其它可能方式。在这里，所规定的目标轮廓vp设置用于
相应边缘部ra的各个部段。因而在这里，针对相应的厚点和相应的薄点来预先设定或允许单独的轮廓区，厚度轮廓dp的最大值和最小值应该在该轮廓区内变动。在图4中厚度轮廓dp在目标轮廓vp的预设极限范围内变动，但根据图5薄点向下偏离目标轮廓vp。因此可以看到局部的轮廓偏差pa、即在这里看到过薄的薄点。相应的控制干预现在允许在该位点又提供更多的熔融材料以保证填充过薄的薄点。
41.图6示出用于在初期产品ep与后续产品fp之间转换的可能方式。在此可以看到，后续产品的新规格比较窄，因而也具有较窄的净宽以及变化的边缘部ra位置。对于所述关系，检测模块20可以离开规定的检测位置ep并且也在例如根据图6的图示中同时向内移动，以便能保证很可靠地监测所述边缘部。
42.图7示出在可流动地离开喷嘴缝隙112之后在出口部段aa中发生薄膜幅材fb的所谓颈缩。通过在边缘部范围内的所述监测，也可以监测到在出口部段之内的所述颈缩，即作为边缘部在时间上的终点，即在厚度轮廓突变至零时，因而不存在薄膜幅材。因此，本发明的方法不仅可能涉及厚度的当前稳定性，也还用于监测侧边缘部的几何形状和与相应规格的关系。
43.以上对实施方式的说明仅在例子范围内描述本发明。显然，实施方式的各个特征只要在技术上有意义就可以相互自由组合，而没有脱离本发明范围。
44.附图标记列表
45.10
ꢀꢀ
监控装置
46.20
ꢀꢀ
检测模块
47.30
ꢀꢀ
比较模块
48.40
ꢀꢀ
确定模块
49.50
ꢀꢀ
干预模块
50.100 平膜机
51.110 出口喷嘴
52.112 喷嘴缝隙
53.120 调节机构
54.fb
ꢀꢀ
薄膜幅材
55.ra
ꢀꢀ
边缘部
56.ep
ꢀꢀ
初期产品
57.fp
ꢀꢀ
后续产品
58.ep
ꢀꢀ
检测位置
59.aa
ꢀꢀ
出口部段
60.qr
ꢀꢀ
横向
61.pr
ꢀꢀ
生产方向
62.dp
ꢀꢀ
厚度轮廓
63.vp
ꢀꢀ
目标轮廓
64.pa
ꢀꢀ
轮廓偏差