Способ автоматического управления процессом изготовления слоистых материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1237466 А1

yg y В 29 D 9/00. G 05 D 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЯЪ

ЯЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (1 ) 3805447/23-05 (22 ) 26. 10. 84 (46) 15.06.86. Бюл. хЪ 22 (71) Семина IH! HHcKHH технологический институт мясной и молочной промышленности (72) Л. Л. Фрезоргер, A. К. Алейников и А. Г. Сарваниди 53) 66 012 -52, 088,8) (56) Завгородний В. С. Механизация и автоматизация переработки пластических масс, М.: Машиностроение, 1970, с. 128 — 129.

Лвторское свидетельство СССР

Л 915788, кл. В 29 D 9/02, 1982. (54) (57) 1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО У(!РЛВЛ ЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИЗГОТОВЛ1..11ИЯ СЛОИСТЫХ МЛТЕРИАЛОВ, заключающийся в нанесении полиэтиленового покрытия на волокнистую подложку цод давлением и при нагреве, отличаюи(ийся тем, что, с целью повышения качестя;.ë".îèñòûõ материалов за счет улучшения адгезионной прочности соединения между слоеvi;lo.ièýòèëåíà и подложкой, в процессе изготовления материала при скорости протягивания подложки в пределах 0,5

2 м, c измеряют адгезионную прочность соединения llOKpbITHH C HOg, iO i(OÉ, сp2i3ililii llOT измеренное значение с заданным и цри гцдостаточной адгезионной прочности последовательно осуществляют измерения влажности подложки и подсушивание ее до кондиционной влажности потоком горя:геl о во".— духа с температурой 110 — 150 С, измечякгг силу прижима роликов в диапазоне 4,57,0 кг/см и увеличивают температу ру расплава полиэтилена в диапазоне 80-- 325 С до получения заданной адгезионной прочности покрытия.

2. Способ по и. 1, атличающииг. и м, что температуру горячего воздуxH цзменнкгг

IIo линейному закону пропорционалшш р içности между измеренной и кондиционной влажностью подложки.

3. Способ по п. 1, атличаюи(иисн TL il, i 1i! силу прижима роликов и температуру расплава полиэтилена изменяют пропорционально разности между измеренным и заданным значениями адгезионной (ipo ности соединения.

1237466

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

Цель изобретения — повышение качества слоистых материалов за счет улучшения 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 нлснки расплава полимера 2, вытекающего из профилирующей головки экструдера 3. Полученный слоистый материал 4 протягивается между прижимными роликами 5 и 6. Значение адгезио ;ной 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 температуры экструдера 3, регулятор температуры в сушилке 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 информация вводится в управляющее устройство 9, которое формирует управляющее воздействие на изменение температурного режима в сушилке 11. Это воздействие пропорционально разности между измеренной и кондиционной влажностью подложки. В результате этого происходит увеличение температуры горячего воздуха для сушки 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 проч5

1О

55 ности соединения между подложкой 1 и полимером 2 остается ниже нормы, то управляющее устройство 9 выдает управляющее воздействие на механизм прижима роликов

12 с целью увеличения силы прижима прижимных роликов 5 и 6, причем сила прижима роликов изменяется по линейному закону и пропорциональна разности между заданным и измеренным значением адгезионной прочности соединения.

Если после перечисленных действий адгезионная прочность соединения между слоями материала 4 все же остается ниже допустимой, то управляющее устройство 9 выдает регулятору 10 управляющее воздействие «а увеличение температуры в экструдере 3. При этом уставка регулятору 10 изменяется пропорционально разности меж ду измеренным и заданным значением адгезионной прочности соединения между полиэтиленовым покрытием 2 и подложкой 1.

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

Последовательность применения управляющих воздействий выбрано с учетом эффективности и целесообразности каждого приема. Так уменьшение влажности подложки путем подсун ивания улучшает не только адгезионную прочность соединения между слоями материала 6, но и положительно сказывается на качестве сварных швов 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 управляюгцее 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 черезмерное повышение 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 нежелательны, так как при сильном уменьшении скорости снижается производительность оборудования, а при увеличении — по вышается нагрузка на механические узлы ламинатора (номинальная паспортная скорость протяжки подложки при изготовлении

1237466

3 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 протягивания целлофанового полотна составляет

0,5 м/с. Заданное значение адгезионной прочности соединения — 70 г/см. Начальная относительная влажность целлофана (до высушивания) 8 — 14Р/р. Минимальное и максимальное значение начальной влажности в соответствии с ГОСТОМ. Начальное давние прижима протягивающих роликов 4,5 кг/

/см . Минимальная (кондиционная) величина влажности целофана, высушивание сверх которой вызывает разрывы целлофанового полотна равна 4 /р. Расплавленная полиэтиленовая пленка 2, истекающая из экструдера 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 сушилки 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 4Р/р. При этом адгезионная прочность соединения между слоями материала

4, измеренная датчиком 7, составляет 40 г/см

Увеличение силы прижима прижимных роликов 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 пропорционально 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) — 8Р/р.

Полиэтиленовая пленка 2, истекающая из экструдера 3 при 315 С, соединяется при— о жимными роликами 5 и 6 целлофановой пленкой 1, протягиваемой со скоростью

0,5 м/с. Значение адгезионной прочности соединения между слоями 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 сушилки 11, включая в ней подачу горячего воздуха с температурой 140 С для обдува целлофановой пленки. После обработки потоком горячего воздуха с темпераратурой 140 С при скорости движения полотна 0,5 м/с остаточная влажность целлофана составляет 5Р/р. 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 /р, изменение силы прижима роликов 5 и 6 от 4,5 до 7 кг/см 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) — 2Р/р. Начальное давление прижима протягивающих роликов 4,5 кг/см . Кондиционная влажность бумаги составила ЗР/р. 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 датчиком 7,,составляет при этом 120 г/см.

Соответствующий сигнал с датчика 7 поступает в управляющее устройство 9, которое вырабатывает управляющее воздействие на регулятор сушилки 11, включая в ней подачу горячего сухого воздуха с температурой 140 С. Температура воздуха пропор1237466 (. 1 f it t> t t t с 1 ь Б. ГГ) 1, и - -о л

Рс иктор К). (:< р<,1а c1;рс ; 11 11! ))«1 Ii,) o 1< t гt)11 I) 3;!каа 32-(1 j(9 краж ()1() t It) ttI,"!t >ни

ВЫИИПИ Гос) .арствс нного кг)митети .(.{ )1) l:î делам tt»îã>ðåòñíèè и с-.крвпи)>

1!3035, Москва, i>C 33, Рву<некая нав.,;i 4,1

Филиа.. ППП «Па.e:.г», г. Ужгород, " л. I tp и ктнаи. 4 пиОна. (ьна Ве;Iичине ОтклОнения Ваlажности б) iV(2 f H OT KOF!ДИ ((ИОННОЙ.

1!осле обработки потоком горячего зоз,!уха, о«таточная влажность бумаги соста виля 3 /о, нри этом адгезионная прочность сОедин(.ния между с)(оями i

»ве (HИную Il po líΫòü соединения Н2 10 Г/M

В итоге она «Ос "HBHT 40 г, см. Та!с как адге)ия Остается )-.-гже нормы. то управляющее

) ст0{>(!«тBo c) выда(т "прав.г!Яюще< Воздейсгвие регулятору 10 температуры на увели-! ение Ie)I(lcp3T>!pal! расплава в экструдере 3. ! IpH д{>«тижении температуры 290 С адгези<н)ная прочность соединения между слоями материала ) Гвеличпнается 70 150 г/см, ЧТО <. О(> ) B(.»f «ТВ 1 C! Зада Н НОМ<- ÇHB Ч(.Н ИIО., > Р I

T0i X i:(r„)HtiCIIÈC СИЛЫ ПРИН(ИМ2 РО,.Г)НКСВ !) и 6. 2 Гакжс увеличение температуры pac .i. 12в3 B экс) р <,(Ррс 3, происходит Hp011()pI Папа.<ЬН(О ОтКЛОНСНИЮ ИЗМЕРЕГ(НО) 0 Зиас(Е1 ИЯ аДГЕЗИИ 07 ДОП1/Стигмо(0.

t.t Г) fi н B/r —.(. ! с) НО«ИТСя ПЛ(".и 1(3 рс1 С )1, (2 23

l:0ëè3TfI«)(.F)f) высок{>го дав!pl!Kg на бумагу. IH If< <(I) f)

<:!1Í0Ii:I Р<):1110<"! 1 !. (;(ДИ Н(НИ)1 (ЛОСВ,)3 Вf!0

1 "<5 Г, ti 1), !i 2 2)ël н!>е, аьл(нис прижим 3 про(Нгин

Г 1

< 1<З гг;). ) 31))1< О. 1l(>< t1ТЕ. :>,:,)3 и НЛаж НОС ГГ1 б)Г Мс)ГИ

ГЙО .)ь)(уl !Ннания) — — Г,со. !1ОлиэтиленсВ2)1

Г:.((1)к I 2,:)«) i наlo)1(3ÿ и: экстрхд(па 3 нри . l ) Г., (",t«)H t::(f «я п))Hi)K и. \) нымн ролик сlси)1

;> H 6 с б1 м()г{>!1, протя! Ивае(<(ОЙ со «K(tpÎ Ti- FO

:?,с) )

138 г/см. Си(.нал отрииате.г)ьного Отклон«НИ Я BДГЕЗИОННОЙ ПРО (НОСТИ (0(ДИI<(НИ Я Мсжду слоями поступает с датчика 7 в ynpa--.— .1HIoI(1c(Уст!ЗоистВО 9, котОРОе BbIP2<)3.ь::вае11ПР2ВЛЯЮ(Ц< Е БОЗД>Е. (СТВИЕ Н2 РЕГУЛЯТО-,) С<, 1l1ll;I KH 1 1 < Вк„ OЧНЯ и НPH ilO (3 .". ГОПЯ<(,"0

ВОЗДуха (ТЕМ ПЕраТ<ут>ОИ 1 23 С .. ) ) ОС I Е ЗГ) р с1-!

С б0)KH б)г)<12:H I)OTOKJN< f OpHlt)01 0 BOЗД1 XB 0<

3Toчн lя влажно«ть б yì3Ãè сос;2BH 3 3, о. ! IpH этОМ ад! Сзионная 11pOf!Hoñòü «Ое (и пени>) (иен(ду слоями м атери ала 4. и:)ме,)() )12;.1 атчиком 7, составила 145;, см, что соотв(тСТВ)г Ет ЗадаННОМУ ЗнаЧЕНИЮ. <Ч P(. :1, ЛЬТ3 С ТОГО, iТО IPПЬ УliPавл«HИЯ ДОСТIIГН )ТB<, . !IРаг;— .(ЯК)II)ИС f>1037(iс-,ни

"Е,",ПЕрат; рlt I,C <)1<д)«с: Игн, Ндl«j.

20 «4 t I(ñëüçîâ -" !Hc !! Неii.(3 ее:10 О Г ))0««ба

)0(1 во;! Нт повысить ксl честно K(:"., 51, г( Х<ат(РИЗ );1 -;:); ЧЕ)

)аи -) и 32<(Ц и „ ГPÇH;>!! FНОГ) >1001, I t{) j;1,", (; !1!i« il) МЕ?Г ))Г (". <))1<<)< "Г OF<2, 11)< )С» )

1пс<ченИ<) )13 кас):, 0, ;I аковки, ) j j )1) <,-1

<. а

»К) t KH; МО)IO I i i lrfê (i ()Î 7)t KT В Ь ) i. . К ) Ы !))(:!1 мы f(. !1«э, (р<1. (),) )н . :.()1)0()) 4

1г)<1(Ноетri <-11() i< (:1; .; Я По !! Г П;1< 11.-.>1<,(<

:И С ОС 1 )<ВО(",:)О. ;) Чсl«1(ЫИ !1с) 1<:1(. . .с> .) < I«:- ) (1

ЗЬ) ) И Кl(с I (> t t P )О") В ГЧ) (, (22 j,3;"с 1;;

ЛИЧНЫХ ))ОГ>31)1 КГ{>В !I;t P3:f«! ()0 11"., .,",: .1

3. I Н 3 2 Ц И If .