SOLCHEN ANLAGE

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Herstellen einer Folienbahn und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage. Insbesondere betrifft die Erfindung eine solche Anlage und ein solches Verfahren, bei welchen der thermoplastische Kunststoff in mindestens einer Schicht als Kunststoffschmelze aus einer Ring- oder einer Breitschlitzdüse in einer Extrusionsrichtung extru- diert und anschließend über mindestens eine Walze abgeführt wird, wobei Zugkräfte in Extrusionsrichtung und/oder quer zur Extrusionsrichtung oder später, jedoch noch vor einem Wickler, in Maschinenrichtung und/oder quer zur Maschinenrichtung ausgeübt werden, um die Folienbahn längs und/oder quer zu dehnen oder zu verstrecken.

Beim Herstellen von Folienbahnen aus thermoplastischem Kunststoff mittels Extrusion einer Schmelze unterscheidet man im Wesentlichen zwei verschiedene Verfahren, nämlich einerseits die Herstellung von Flachfolie aus einer Breitschlitzdüse, andererseits die Herstellung von Blasfolie aus einer Kreisschlitzdüse.

Bei der Flachfolienherstellung unter Einsatz einer Breitschlitzdüse wird die aus der Breitschlitzdüse austretende Schmelze mittels einer Kühlwalze (meist englischsprachig „chill roll" genannt) auf eine bestimmte Dicke ausgezogen und abgekühlt. Dabei werden Transparenz, Glanz und einige mechanische Eigenschaften der Folie stark beein- flusst. Typischerweise erhält die gewonnene Folienbahn eine Orientierung der Polymerketten in Extrusionsrichtung, was zu anisotropen Eigenschaften der Folienbahn führt. Entsprechende Verfahren sind beispielsweise aus der EP 0 319 401 B l, aus der US 5,709,932, aus der US 2007/0267774 AI oder der EP 1 900 498 AI bekannt. Die EP 2 559 546 AI der hiesigen Anmelderin offenbart allerdings demgegenüber ein Ver-

BESTÄTIGUNGSKOPIE fahren, mit welchem die Eigenschaften der Folie derjenigen aus einer Blasfolienanlage angenähert werden können.

Im Gegensatz dazu wird beim Blasfolienverfahren, also dem Extrudieren einer aus einem ringförmigen Werkzeug austretenden und nachfolgend zu einem Schlauch ausgeformten Kunststoffschmelze, während der sogenannten Schlauchbildungszone die Schmelze längs und quer gezogen. Dies geschieht oberhalb des Schmelzbereichs der extrudierten Polymere, also in Schmelzeform. Die Folie wird von einem Abzug schneller abgezogen als sie extrudiert wird. Dadurch wird die Folie in Längsrichtung verstreckt. Durch das Aufblasen wird die Folie zusätzlich in Querrichtung verstreckt. Es resultiert somit eine biachsial verstreckte Folie, welche allerdings wegen des weniger stark forcierten Abkühlens zum Beispiel in den optischen Eigenschaften gegenüber der Flachfolie Nachteile aufweist.

Die WO 2014/023282 AI der hiesigen Anmelderin offenbart allerdings demgegenüber ein Verfahren, mit welchem die Planlage oder auch weitere Eigenschaften der Blasfolie durch ein Dehnen oder Recken stark verbessert werden können. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu verbessern oder ihm eine Alternative anzubieten.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine Anlage zum Herstellen einer Folienbahn mittels einer Düse aus einer von einem Extruder bereitgestellten Kunststoffschmelze sowie zum Aufwickeln der Folienbahn zu ei- nem Wickel an einem Wickler, wobei die Anlage die Folienbahn auf ihrem Weg entlang einer Maschinenrichtung von der Düse zum Wickler um eine Umlenkwalze zu führen und schließlich am Wickler auf den Wickel aufzuwickeln eingerichtet ist, wobei die Anlage einen Regelkreis mit einem Controller, einem Sensor und einem Aktor aufweist, wobei der Sensor dazu eingerichtet ist, ein Maß für die Planlage der Folienbahn zu er- fassen, wobei der Controller dazu eingerichtet ist, den Aktor anhand des Maßes der Planlage und zum Verbessern der Planlage der Folienbahn anzusteuern. Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie„ein",„zwei" usw. im Regelfall als „mindestens"-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...",„mindestens zwei ..." usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur„genau ein...",„genau zwei..." usw. gemeint sein können.

Die„Folienbahn" kann entweder eine einlagige Folienbahn sein, oder eine schlauch- förmige Folienbahn, wobei der Schlauch aufgetrennt oder schlauchförmig belassen werden kann.

Die„Düse" ist bevorzugt eine Breitschlitzdüse oder eine Ringschlitzdüse. Wenn eine Ringschlitzdüse vorgesehen ist, dann wird vorgeschlagen, dass dies an einem Blaskopf angeordnet ist. Die Folienbahn kann einschichtig oder mehrschichtig sein. Insbesondere sei deshalb auch daran gedacht, dass mehrere Extruder vorgesehen sein können.

Auch können nicht nur ein Wickler vorgesehen sein, sondern ebenso eine Mehrzahl von Wicklern.

Die„Maschinenrichtung" ist der designierte Weg der Folie, beginnend von der Extrusi- on an der Düse bis zum Wickler. Die Maschinenrichtung variiert deshalb, denn sie verläuft um eine Mehrzahl an Walzen und gegebenenfalls auch Wendestangen herum.

Fehler in der„Planlage" sind insbesondere Foliendurchhänge im spannungsfreien Zustand und/oder ein Bogenlauf der Folienbahn. So kann es Folien mit einer ideal konstanten Dicke geben, die trotzdem einen Planlagefehler aufweisen, und es kann Folien mit einer Dickenabweichung geben, die trotzdem eine ideale Planlage haben. Die Ursache für einen Planlagefehler liegt in lokal unterschiedlichen Längen der Folienbahn.

Nach der überraschenden Erkenntnis der Erfinder lässt sich ein Planlagefehler so gut wie unabhängig von anderen Folienqualitätsfehlern ausregeln. Der erste Aspekt der Erfindung sieht deshalb - mit einfachen Worten - vor, eine Folienproduktionsanlage jedenfalls auch nach der Planlage zu regeln.

Bei Versuchen der Erfinder hat sich dies als hervorragend möglich herausgestellt. Die Erfinder führen dies darauf zurück, dass bereits kleine Korrekturen in der internen Längenverteilung der Folienbahn zu deutlichen Verbesserungen der Planlage führen. Die Versuche haben bereits bei 1 % bis 3 % Längsdehnung der Folienbahn dazu geführt, dass die kürzeren Streifen zumindest im Wesentlichen auf die Länge der ursprünglich längeren Streifen gezogen worden sind.

Es kann vorgesehen sein, dass die Anlage einen zweiten Regelkreis aufweist, mit einem Sensor, der dazu eingerichtet ist, ein Maß für eine Dickenprofilabweichung zu erfassen, und mit einem Controller, der dazu eingerichtet ist, einen Aktor anhand des Maßes der Dickenprofilabweichung und zum Verbessern der Dickenprofilabweichung anzusteuern.

Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass der Sensor und/oder der Controller und/oder der Aktor dieselben sein können wie diejenigen des Regelkreises gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Lediglich sprachlich sind sie hier als„zweite(s)" bezeichnet. Es wird seitens der Erfinder als ideal aufgefasst, wenn eine solche Regelung nach dem Dickenprofil vorgesehen ist, und zusätzlich die vorgeschlagene Regelung nach der Planlage.

Nach Möglichkeit sollte die Regelung nach dem Dickenprofil so gut es geht nur das Dickenprofil beeinflussen, und die Regelung nach dem Planlagefehler sollte so gut es geht nur die Planlage beeinflussen. Der Controller kann mit dem Aktor datenverbunden sein. So ist der Aktor elektronisch ansteuerbar, und eine Recheneinheit am Aktor wertet die Daten aus und führt demgemäß die Ansteuerung aus.

Der Controller kann mit dem Aktor motorstromverbunden sein. So ist der Aktor elektrisch ansteuerbar, und der Controller führt die Ansteuerung aus.

Alternativ können andere Antriebsarten für den Aktor vorgesehen sein, beispielsweise ein hydraulischer Antrieb.

Bevorzugt ist der Aktor dazu eingerichtet, ein Heizmittel und/oder eine Längsdehnein- richtung auf dem Weg von der Düse zum Wickler anzusteuern. Die vom Aktor angesteuerten Beeinflussungsmittel für die Folienbahn, als konkret genannte Beispiel ein Heizmittel und/oder eine Längsdehneinrichtung, sind dazu geeignet, auf die die Planlage der Folienbahn bestimmenden Eigenschaften unmittelbaren Ein- fluss bereits während der Produktion zu nehmen. Die Planlage der Folienbahn am Wickler kann dadurch während des Produktionsprozesses möglichst ideal gehalten wer- den, und zwar bei geeigneter Einstellung des Regelkreises ohne menschliches Zutun. Vielmehr kann die Anlage in der Lage sein, selbsttätig die Planlage ideal zu halten.

Eine konkrete Ausführungsmöglichkeit der Erfindung sieht vor, dass der Sensor dazu eingerichtet ist, eine Ablaufkante der Folienbahn an der Umlenkwalze zu erfassen, wobei der Sensor mit dem Controller datenverbunden ist. Die„Ablaufkante" der Folienbahn an derjenigen Umlenkwalze, welche der Sensor zu erfassen eingerichtet ist, ist diejenige Linie, entlang welcher sich die Folie von der Oberfläche der Umlenkwalze löst. Die Ablaufkante und ihre Detektion sind in der WO 2007/107147 AI im Detail beschrieben. Der Controller wertet die Abweichungen der Ablaufkante von einer idealen, geraden Linie, welche parallel zur Umlenkwalzenachse liegt, als Maß für einen Planlagefehler in der sich bewegenden Folienbahn.

Wann immer anhand einer Auslenkung der Ablaufkante auf eine ungewünschte Planlageabweichung in der laufenden Folienproduktion geschlossen werden kann, nimmt der Controller deshalb auf den Aktor Einfluss und steuert ihn dergestalt an, dass die als feh- lerhaft erkannte Stelle korrigiert wird. Die Stelle im Umfang der Folienbahn beziehungsweise die Stelle in der Breite der Folienbahn kann deshalb beispielsweise mit einem Heizmittel aufgeheizt werden, was zu einer stärkeren Extrusion führt, und/oder die Stelle kann in einer Längsdehneinrichtung stärker längsgedehnt oder längsgestreckt werden, oder es können andere Maßnahmen ergriffen werden, beispielsweise kann auf die Kühlung Einfluss genommen werden, auf die Geometrie an einer Austrittslippe usw.

Nach einer Variante der hier vorgeschlagenen Anlage ist die Anlage eine Blasfolienanlage, wobei die Düse eine Ringdüse ist und auf dem Weg von der Ringdüse zum Wickler eine Flachlegung und ein Abzug sowie gegebenenfalls eine Reversierung vorgesehen sind. Auch hier sind extrusionsbedingte Abweichungen im Folienprofil oder durch unterschiedliche Abkühlung in der Flachlegung möglich, welche die sogenannten Planlagefehler hervorrufen. Diese haben negative Auswirkungen auf die Weiterverarbeitbarkeit der hergestellten Folienbahn, auf das Wickelergebnis etc.

Je näher der Sensor am Wickler liegt, desto präziser sind die Messergebnisse hinsicht- lieh der Dickenabweichung in der Folie, also hinsichtlich des möglichen Planlagefehlers. Es wird daher vorgeschlagen, dass der Sensor im Weg von der Ringdüse zum Wickler jenseits der Flachlegung angeordnet ist, insbesondere jenseits des Abzugs, bevorzugt sogar an einer der letzten drei oder zwei Umlenkwalzen vor dem Wickler, besonders bevorzugt an der letzten Umlenkwalze vor dem Wickler, wobei die Umlenk- walze sogar schon zum Wickler gehören kann. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass auf dem Weg von der Ringdüse zum Wickler zwischen dem Abzug und dem Sensor eine Längsdehneinrichtung angeordnet ist oder auf dem Weg von der Ringdüse zum Wickler zwischen dem Sensor und dem Wickler eine Längsdehneinrichtung angeordnet ist. Insbesondere sei als Längsdehneinrichtung an eine Anlageneinheit gedacht, welche Planlagefehler durch eine Längsdehnung beseitigen kann, wozu die Temperatur der Folienbahn, vor allem im Abzug, auf einen definierten Wert erhöht wird und die Folienbahn einer leichten Dehnung ausgesetzt wird, bevorzugt zwischen 1 % und 4 %.

Insbesondere sei für die Gestaltung der Längsdehneinrichtung an die Offenbarung der WO 2014/023282 AI derselben Anmelderin gedacht, wobei der dortige Offenbarungsgehalt hier im Wege der Referenzierung als hier vollständig mit offenbart aufgefasst sein soll.

Dadurch können der Bogenlauf der Folie, die Curlingneigung sowie weitere Folienfehler reduziert oder sogar vollständig korrigiert werden. Eine Alternative sieht vor, dass die Anlage als Flachfolienanlage gestaltet ist, wobei die Düse eine Breitschlitzdüse ist und auf dem Weg von der Breitschlitzdüse zum Wickler zuerst eine Kühlwalze, nämlich die meist„chill roll" genannte Kühlwalze, angeordnet ist, wobei die Breitschlitzdüse auf die Kühlwalze extrudiert.

Je stärker die Anhaftung der vorbeilaufenden und dabei umgelenkt werdenden Folie an der Oberfläche einer Umlenkwalze ist, desto größer ist die Amplitude der Abweichungen der Ablaufkante von der idealen, Umlenkwalzenachsen-parallelen Linie.

Es wird deshalb vorgeschlagen, dass in Maschinenrichtung vor dem Sensor, bevorzugt unmittelbar vor dem Sensor, also nicht vor einer in Maschinenrichtung vorher liegenden Umlenkwalze, eine Auflageeinrichtung zum Einbringen einer elektrostatischen Aufla- dung zwischen der Folienbahn und der Umlenkwalze vorgesehen ist, so dass bei einge- schalteter Aufladeeinrichtung im Betrieb der Anlage die Ablaufkante der Folienbahn von der Umlenkwalze abwärts wandert und sich in der Höhe differenziert.

Dies gilt unabhängig von der Art der Folienherstellungsanlage.

Zum Einbringen einer elektrostatischen Aufladung kann beispielsweise eine Bürste vorgesehen sein, oder es kann ein elektrischer Anschluss einpolig eine Spannung auf die Oberfläche der Walze aufbringen. Zahllose weitere Einbringmöglichkeiten sind denkbar, können die Erfindung weiter verbessern, sollen aber nicht im Detail Gegenstand der hier folgenden Patentanmeldung sein.

Wenn die Umlenkwalze, welche zur Umsetzung der hier vorliegenden Erfindung einge- setzt wird, an einer Bodenstation angeordnet ist, dann ist eine besonders leichte Zugänglichkeit zu den mechanischen und elektrischen Einrichtungen der Erfindung gegeben. Auch fallt es besonders leicht, den Sensor in unmittelbarer Nähe vor dem Wickler zu platzieren.

Bevorzugt ist die Umlenkwalze in Maschinenrichtung die letzte Umlenkwalze vor dem Wickler.

Nach einem zweiten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Herstellen einer Folienbahn mittels einer Düse aus einer von einem Extruder bereitgestellten Kunststoffschmelze sowie zum Aufwickeln der Folienbahn zu einem Wickel an einem Wickler, wobei die Anlage die Folienbahn auf ihrem Weg entlang einer Maschinenrichtung von der Düse zum Wickler um eine Umlenkwalze zu führen und schließlich am Wickler auf den Wickel aufzuwickeln eingerichtet ist, wobei die Anlage einen Regelkreis mit einem Controller, einem Sensor und einem Aktor aufweist, und wobei der Sensor ein Maß für die Planlage er- fasst und der Controller den Aktor anhand des Maßes der Planlage und zum Verbessern der Planlage ansteuert. Die Begrifflichkeiten des zweiten Aspekts der hier vorliegenden Erfindung sind vorstehend unter Bezugnahme zum ersten Aspekt der Erfindung bereits erläutert worden.

Bevorzugt ist der Sensor dazu eingerichtet, eine Ablaufkante der Folienbahn an der Umlenkwalze zu erfassen, wozu der Controller über eine Datenverbindung vom Sensor Daten empfängt, mit diesen einen Abgleich durchführt und je nach den Ergebnissen des Abgleichs mit Soll-Werte oder mit vorherigen Ist-Werten den Aktor über eine Datenverbindung ansteuert, um ein Heizmittel und/oder eine Längsdehneinrichtung auf dem Weg von der Düse zum Wickler einzustellen.

Auch hier sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass ergänzend oder alternativ andere Mittel zum Beeinflussen der Planlage verwendet werden können als ein Heizmittel und/oder eine Längsdehneinrichtung.

Auch mit dem vorgestellten Verfahren wird es möglich, einen Sensor für die Qualität der Planlage in eine Blasfolienanlage oder eine andere Folienherstellungsanlage zu integrieren und die Planlage der Folienbahn bereits während der Produktion zu bewerten, somit optimale Einstellungen möglichst automatisch einzustellen.

Dadurch entfallen die Produktion mit empirisch eingestellten Werten, die subjektive Beurteilung der Planlagequalität und eine anschließende Korrektur der Einstellungen.

Der Betreiber der Anlage kann deshalb deutlich schneller in einen stabilen Produktionspunkt gelangen und spart Zeit und Rohstoffe. Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dort zeigt

die einzige Figur schematisch den Aufbau einer Blasfolienanlage. Die Blasfolienanlage 1 in der Figur besteht im Wesentlichen aus drei Extrudern 2, welche einen Blaskopf 3 mit Kunststoffschmelze speisen, welches in den Extrudern 2 aus Kunststoffgranulat erzeugt worden ist.

Der Blaskopf 3 bläst in einer Extrusionsrichtung 4, hier vertikal nach oben, aus einer Ringschlitzdüse einen Folienschlauch 5 aus. Nach einer Flachlegung 6 durchläuft der Folienschlauch 5 ein Abzugswalzenpaar 7 (nicht im Einzelnen dargestellt).

Anschließend läuft der Folienschlauch 5 als flachgelegte endlose Folienbahn 8 zwei lagig in Maschinenrichtung 9 bis zu einem Wickler 10.

Auf dem Weg vom Abzug, definiert durch das Abzugswalzenpaar 7, zum Wickler 10 durchläuft die Folienbahn 8 zunächst eine Längsdehneinrichtung 11 gemäß der Patent- anmeldung WO 2014/023282 AI der hiesigen Anmelderin.

Darüber durchläuft die Folienbahn 8 eine Reversierung 12, anschließend eine Abwärtsstrecke 13 in Richtung zum Wickler 10.

Nah vor dem Wickler 10, hier konkret an der vorletzten Umlenkwalze 14 vor dem Wickler 10, wird ein optisch abgegrenzter Inspektionsraum 15 durchlaufen. Im Inspektionsraum 15 befindet sich auf der umlaufenden Seite der Umlenkwalze 14 eine Leuchte 16, welche auf die Umlenkwalze 14 gerichtet ist.

Die Folienbahn 8 umläuft die Umlenkwalze 14, wobei sich die Folienbahn 8 an einer Ablaufkante 17 (nicht im Detail sichtbar) wieder von der Oberfläche der Umlenkwalze 14 löst und in Maschinenrichtung 9 weiterläuft. Auf die Ablaufkante 17 ist eine Kamera 18 gerichtet, hier eine CCD-Kamera oder eine andere digitale Bilder-weiterleitende Kamera.

Die Bilddaten der Kamera 18 werden über eine erste Datenverbindung 19 an einen Controller in einer zentralen Steuer- und Regeleinheit 20 geleitet. Der Controller vergleicht die Messwerte der Kamera 18 mit vorgegebenen Soll-Werten, oder mit den zuvor ermit- telten Ist-Werten, wobei der Controller Abweichungen der Ablaufkante 17 von einer idealen Geraden vom Controller dahingehend ausgewertet werden, dass der Controller Rückschlüsse über Aufdeckungen in der Folie rückschließt.

Sobald der Controller Abweichungen erkennt, steuert er über eine zweite Datenverbindung 21 eine Temperierung 22 und/oder einen mechanischen Antrieb 23 an. Die Längsdehneinrichtung 1 1 greift infolgedessen an das mechanisch auf die Folienbahn 8 ein. Hierdurch werden bei geeigneter Ansteuerung die vorher von der Kamera 18 detektierten Dickstellen in der Folienbahn 8 reduziert oder sogar vollständig eliminiert. Sollten sich dabei andere Dickstellen ergeben, so werden diese automatisch auch gleich wieder von der Kamera 18 in Folge der sich variierenden Ablaufkante 17 aufge- nommen, vom Controller in der Steuer-/Regeleinheit als solche erkannt und ebenfalls wieder über einen steuernden Eingriff über die zweite Datenverbindung 21 reduziert oder eliminiert.

Die Anlage kann dadurch in einer Iteration zu einer möglichst idealen Produktion kommen. Die Zeitdauer jeder Iteration beträgt nur die Dauer zum Erreichen eines neuen Steady State sowie die Laufzeit entlang der Maschinenrichtung 9 vom Austritt aus der Längsdehneinrichtung 11 bis zum Ablauf von der Umlenkwalze 14.

Die Temperatur und die Dehnrate, somit zwei besonders wichtige Einstellungen für das Ergebnis der Folienqualität, können nun automatisiert eingestellt werden. Es entfallen somit sämtliche subjektiven Kriterien bei der Herstellung der Folie. Liste der verwendeten Bezugszeichen

1 Blasfolienanlage

2 Extruder

3 Blaskopf

4 Extrusionsrichtung

5 Folienschlauch

6 Flachlegung

7 Abzugswalzenpaar

8 Folienbahn

9 Maschinenrichtung

10 Wickler

11 Längsdehneinrichtung

12 Reversierung

13 Abwärtsstrecke

14 Umlenkwalze

15 Inspektionsraum

16 Leuchte

17 Ablaufkante

18 Kamera

19 erste Datenverbindung

20 Steuer-/Regeleinheit

21 zweite Datenverbindung

22 Temperierung

23 mechanischer Steller