Способ автоматического управления процессом изготовления слоистых материалов Советский патент 1986 года по МПК B29D9/00 G05D27/00 

Изобретение относится к способам автоматического управления процесса изготовления слоистых материалов и может быть использовано при нанесении полиэтиленового покрытия на волокнистую влагосодер- жащую подложку в химической и нефтехимической промышленности.

Цель изобретения - повышение качества слоистых материалов за счет yлyчQJeния адгезионной прочности соединения между слоем полиэтилена и подложкой.

На чертеже показана схема реализации предлагаемого способа автоматического управления процесса изготовления слоистых материалов.

В процессе работы влагосодержащая подложка 1 поступает к ламинатору, где осуществляется нанесение на нее пленки расплава полимера 2, вытекающего из профилирующей головки экструдера 3. Полученный слоистый материал 4 протягивается между прижимными роликами 5 и 6. Значение адгезио жой прочности соединения между полиэтиленовым покрытием и подложкой измеряется датчиком 7, а значение влажности подложки - датчиком 8. Сигналы с датчиков 7 и 8 заводятся в управляющее устройство 9, где вырабатываются управляющие воздействия на регулятор 10 те.мпературы экструдера 3, регулятор температуры в сущилке 11. (не показан) и механизм 12 прижима роликов.

Схема работает следующим образом.

При пуске ламинатора значение адгезионной прочности соединения между подложкой 1 и полимером 2, измеряемое датчиком 7, вводится в управляющее устройство 9, где содержится информация о заданной величине адгезионной прочности между покрытием и подложкой. При снижении значения адгезионной прочности соединения между слоями материала 4 ниже заданной величины, управляющее устройство 9 определяет величину отклонения адгезионной прочности соединения покрытия с подложкой от заданного значения. Затем измеряется влажность подложки датчиком 8 и эта ин- фор.мация вводится в управляющее устройство 9, которое формирует управляющее воздействие на изменение температурного режима в сущилке 11. Это воздействие пропорционально разности между измеренной и кондиционной влажностью подложки. В резу.льтате этого происходит увеличение те.мпературы горячего воздуха для сущки подложки 1. Измерение влажности подложки 1 осуществляется для того, чтобы исключить ее пересушивание (при этом уменьшается механическая прочность) и для формирования управляющего воздействия на сушилку 11. В случае уменьшения влажности подложки 1 за допустимое значение, увеличение температуры горячего воздуха в сушилке 11 прекращается. Если несмотря на указанные действия значение адгезионной прочности соединения .между подложкой I и полимером 2 остается ниже нормы, то управляющее устройство 9 выдает управляющее воздействие на механизм прижима роликов 12 с целью увеличения силы прижи.ма прижимных роликов 5 и 6, причем сила прижима роликов изменяется по линейно.му закону и пропорциональна разности между заданным и измеренным значением адгезионной прочности соединения.

г-U„

Ьсли Г1осле перечисленных действии адгезионная прочность соединения между слоями материала 4 все же остается ниже допустимой, то управляющее устройство 9 выдает регулятору 10 управляющее воздействие на увеличение температуры в экст- рудере 3. При этом уставка регулятору 10 изменяется пропорционально разности между измеренным и заданным значением адгезионной прочности соединения .между поли- этиленовьгм покрытие.м 2 и подложкой 1.

Такое многоступенчатое регулирование адгезионной прочности соединения между слоями материала 4 позволяет у.меньщить диапазон изменения температуры полиэтилена и силы прижимных роликов.

Последовательность применения управляющих воздействий выбрано с учето.м эффективности и целесообразности каждого приема. Так у.меньшение влажности подложки путем подсушивания улучшает не только адгезионную прочность соединения между

слоями материала 6, но и положительно сказывается на качестве сварных щвов при формовании пакетов из слоистых .материалов.

Управление адгезионной прочностью соединения между слоями .материала 4 за счет изменения силы прижима прижимных роликов 5 и 6 используется позже. Это объясняется тем, что с точки зрения повышения качества слоистых материалов это управляю- |цее воздействие менее необходимо, чем подсушивания подложки.

Изменение температуры в экструдере 3 для достижения заданного значения адгезионной прочности соединения между слоями материала 4 производится в последнюю очередь, так как чрезмерное повыщение температуры расплава полимера ведет к его

окислению. Окисленный слой полиэтилена отрицательно влияет на качественные характеристики продукта, расфасованного в такую упаковку.

Диапазон изменения температуры расплава полиэтилена в экструдере 3 лежит в

пределах от 260 до 315°С, а пределы изменения линейной скорости протяжки подложки составляют 0,5-2 м/с. Существенные изменения скорости протягивания подложки нежелателыпл, так как при сильном умень иении скорости снижается производительность оборудования, а при увеличении - по вышается нагрузка на механические уЗлы ламинатора (номинальная паспортная скорость протяжки подложки при изготовлении

ламинированной бумаги составляет 2 м/с), что может привести к преждевременному выходу из строя узлов ламинатора.

Пример 1. Наносится пленка расплава полиэтилена высокого давления на пленку целлофана. Линейная скорость протягива- ния целлофанового полотна составляет 0,5 м/с. Заданное значение адгезионной прочности соединения - 70 г/см. Начальная относительная влажность целлофана (до высушивания) 8-14%. Минимальное и мак- симальное значение начальной влажности в соответствии с ГОСТОМ. Начальное давние прижима протягивающих роликов 4,5 кг/ /cм. Минимальная (кондиционная) величина влажности целофана, высушивание сверх которой вызывает разрывы целлофанового полотна равна . Расплавленная полиэтиленовая пленка 2, истекающая из экст- рудера 3 при 280°С, соединяется роликами 5 и 6 с целлофановой пленкой, протягиваемой со скоростью 0,5 м/с. Значение адгезионной прочности соединения между слоями получаемого слоистого материала 4, измеренное датчиком 7, составляет при этом 5-бг/см. Соответствующий сигнал с датчика 7 поступает в управляющее устройство 9, которое вырабатывает управляющее воздействие на регулятор сущилки 11, включая в ней подачу горячего воздуха с температурой 150°С для обдува целлофановой пленки. Температура воздуха пропорциональна величине отклонения влажности целлофановой пленки от кондиционной.

После обработки потоком горячего воздуха остаточная влажность целлофана составляет 4%. При этом адгезионная прочность соединения между слоями материала 4, измеренная датчиком 7, составляет 40 г/см Увеличение силы прижима прижимных ро

ЛИКОВ 5 и 6 от 4,5 до 7 кг/см увеличивает адгезионную прочность соединения на 7 г/см в итоге она составляет 47 г/см. Так как адгезия остается ниже нормы, управляющее устройство 9 выдает уставку регулятору 10 температуры на увеличение температуры расплава в экструдере 3. При достижении температуры 310°С адгезионная прочность соединения между слоями материала увеличивается до 70-72 г/см, что соответствует заданному значению. Здесь и в дальнейших примерах увеличение силы прижима роликов и температуры расплава полиэтилена происходит про.порционально отклонению измеренного значения адгезии от допустимого. Пример 2. Наносится пленка расплава полиэтилена высокого давления на пленку целлофана. Линейная скорость протягивания целлофанового полотна составляет 0,5 м/с. Заданное значение адгезионной прочности соединения 70 г/см. Начальное давление прижима протягивающих роликов составляет 4,5 кг/см . Начальная относительная влажность целлофана (до высушивания) - 8%.

0

5

Полиэтиленовая

2, истекающая

0

5

0

пленка

из экструдера 3 при 315 С, соединяется при - жимными роликами 5 и 6 целлофановой пленкой 1, протягиваемой со скоростью 0,5 м/с. Значение адгезионной прочности соединения между слоя.ми получаемого материала 4, измеренное датчиком 7, составляет при этом 32 г/см. Сигнал отрицательного отклонения адгезионной прочности соединения между слоями поступает с датчика 7 в управляющее устройство 9, которое вырабатывает управляющее воздействие на регулятор сущилки 11, включая в ней подачу горячего воздуха с температурой 140°С для обдува целлофановой пленки. После обработки потоком горячего воздуха с темпера- ратурой 140°С при скорости движения полотна 0,5 м/с остаточная влажность целлофана составляет 5%. При этом адгезионная прочность соединения между слоями материала 4, измеренная датчиком 7, составляет 60 г/см.

Для сокращения продолжительности корректировки адгезионной прочности соединения одновременно с высушиванием подложки сигнал управления из устройства 9 подается в механизм 12, который изменяет силу прижима прижимных роликов 5 и 6, например, при высушивании целлофановой пленки до значения остаточной влажности 5°/о, изменение силы прижима роликов 5 и 6 от 4,5 до 7 кг/см 2 увеличивает адгезионную прочность соединения слоев на 20 г/см. В результате этого адгезионная прочность соединения между слоями материала 4 получается равной 80 г/см. Так как это значение превышает заданное, управляющее устройство 9 вырабатывает сигнал на снижение давления между прижимными роликами до тех пор, пока фактическое значение адгезионной прочности соединения, измеренное датчиком 7, не станет равным заданному Пример 3 Наносится пленка расплава полиэтилена высокого давления на бумагу. Линейная скорость протягивания бумаги составляет 2,0 м/с. Заданное максимальное значение адгезионной прочности соединения 145 г/см. Начальная относительная влажность бумаги (до высушивания) - 12%. Начальное давление прижима протягивающих роликов 4,5 кг/см . Кондиционная влажность бумаги составила 3%. Расплавленная полиэтиленовая пленка 2, истекающая из экструдера 2 при 280°С, соединяется роликами 5 и 6 с бумагой, протягиваемой со скоростью 2,0 м/с. Значение адгезионной прочности соединения между слоями получаемого слоистого материала 4, измеренное датчико.м 7, .составляет при этом 120 г/см. Соответствующий сигнал с датчика 7 поступает в управляющее устройство 9, кото- рое вырабатывает управляющее воздействие на регулятор сушилки 11, включая в ней подачу горячего сухого воздуха с температурой 140°С. Температура воздуха пропор0

0

циональна величине отклонения влажности бумаси от кондиционной.

После обработки потоком горячего воздуха, остаточная влажность бумаги составила 3%, при этом адгезионная прочность соединения между слоями материала 4, измеренная датчиком 7, составила 130 г/см. У15еличение силы прижима прижидмных роли- Г) и 6 от 4,5 до 7,0 кг/с.м увеличивает адгезионную прочность соединения на 10 г/м Б итоге она составит 140 г/см. Так как адгезия остается ниж е -нормы, то управляющее устройство 9 выдает управляющее воздействие регу;1ятору 10 температуры на увеличение температуры расплава в экструдере 3. При достижении температуры 290°С адгезионная прочность соединения между елоя- ми материала увеличивается до 150 г/см, что соответствует заданному значению. При JTOM уве.лнчен;-1е силы прижи.ма роликов 5 и 6, а также у15еличение те.мпературы пас- плава в э.кструдере 3, гцтоисходит пропор- 1:.иокальи() отклонению измеренного значе- ;ия адгезии от допустимого.

Пример 4. Наносится пленка расплава 1олкутнлепа высокого давления на бу.магу. Линейная скорость протягивания бума1 И CD S

оннон прочности соединения слоев равно

(д(; высуцп1вания) - 7%. Полиэтилеисвая пленка 2, нстгкающал из экструдера 3

п р-и ж и м н ым и роли к а.м п

5 и 6 с бумагой, протягиваемой со скоростью 2,0 м/с. Йз.меренное датчиком 7 значение адгезионной нрочности соединения еоставило 138 г/ем. Сигнал отрицателы1О1 о отклонения адгезионной прочности соединения ме.ж- ду сдоями поступает с датчика 7 в управ- ляюп1ее устройство 9, которое вырабатгявает управляющее воздействие на регулятор сушилки II, вк,лючая в ней юдачу гооячего воздуха с температурой 123°С. После обработки бу.магн потоком горячеи) воздуха остаточная влажность бумаги составила З - /г,. При этом адгезионная прочность coeдиtieнии между слоями материала 4. измеренная датчиком 7, составила 145 г/см, что соответствует заданному значению. В результате то- I o, что цепь управления достигнута, у.чрав- У1яю1цие воз.де;1ствия нй меха|;изм 12 п; ;;-- и- лл роликов 5 и 6, а также ; ;i исгу. ;ят;;Г1 iO гемпера 1 у|;-ы не формирунзтся.

Испсльзовапие федлагйемо1 с 1Озно; ит повысить качество комо ;ioi4) упаковочного материала за билизации ад1 езио 1ной црочност; няя мех(ду слоями, что оказынае значение на качество упаковки, MQJ O4iiii(x продуктов в пп мь тетраэдра, llpii xojiouje-i ад

.фОЧНОСТИ СОеДИНСШтЯ по. И ГНЛСН(

ки с основой, получаемый lia па имеет достаточирле лрочнос и:;;е Хс тики, ч 1 о ripe.i,OTBpaiuaeT затем лочных продуктов при транс1:ор | Н ал изации.