Способ автоматического управления процессом изготовления слоистых материалов

"ь 1Ц ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ж ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Семи алатинский технологический институт мясной и молочной промышленности (72) Л. Л. Фрезоргер, А. К. Алейников и А. Г. Сарваниди(56) Завгородний В. С. Механизация и автоматизация переработки пластических масс, Ч.: Мапицостроецие, 1970, с. 128 - 129,Лвторское свидетельство СССРх:о 915788, кл. В 29 В 9/02, 1982.(54) (57) 1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО У РЛВ,ЕРИЯ ПРОЦЕССОМ ИЗГОТОВЛЕИЯ СЛОИСТЫХ МЛТЕРИА- .гОВ, заключаюгцийся в нанесении полиэтиленового покрытия на волокнистую подложку цод давлением и при нагреве, отличаюи(ийстс тем, что, с целью повышения качестя слоистых материалов за счет улучшения адгезиоццой прочности соединения между слоем полиэтилена и подложкой, в процессе изготовления материала цри скорости ЯО 1237466 протягивания подложки в пределах 0,5 2 м/с измеряют адгезионную прочность соединения покрытия с подложкой, сравцивасот измеренное значение с заданным ц црц нсдостаточной адгезионной прочности последовательно осуществляют измерения влажности подложки и подсушивание ее до ксшдиционной влажности потоком горяне о воздуха с температурой 110 - 150 С, изме якгс силу прижима роликов в диапазоне 4,5 .7,0 кг/см и увеличивают температуру расплава полиэтилена в диапазоне 280 325"С до получения заданной адгезионцой прочности покрытия.2. Способ цо и. 1, атличающипс.тсм, что температуру горячего воздуха цзмсцякгг по линейному закону пропорционально разности между измеренной и кондиционной влажностью подложки.3. Способ по п. 1, атлиаюи(иисн тем, чсо силу прижима роликов и температуру расплава полиэтилена изменяют процс 1 сцнсонально разности между измеренным ц заданным значениями адгезионной цро снс 1 стц соединения.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.11 а 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 адгезиосной 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 2 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 проч 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 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 на увеличение температуры в экструдере 3. При этом уставка регулятору 1 О 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 подсушивания 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 чрезмерное 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 изготовлении5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 ния 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 О/О 3ламинированной 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 - 14 О/О. 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/о. 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 - 6 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 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 О/О. 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 протягива 55 Полиэтиленовая пленка 2, истекающая из экструдера 3 при 315 С, соединяется при -ожимными 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 5 О/О. 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%, 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 заданномуПример 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) -2 О/о. Начальное давление прижима протягивающих роликов 4,5 кг/см . Кондиционная влажность бумаги составила Зо/о. 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 пропор( с.Гавв Б Н -,1 с.иктор К). СК р ла )с;рсл 1 13 ос Ксо ек с Заказ 3241119 тирак Еп 11 о н ВЕЕИИПИ Гос).,срств(нного ко)нтети (;сс,С.1 1:о делам наосретснии и о;крв:ин 113035, Москва, )5 С 33, Р шскаи нап., л 4 Г Филиал Пг(П Пат,нг, т, ,кгорол, "л. 1 р иктнаи. 4пиона,ьня Ве;1 ичине отклонения В 13 жности б) маги От кондиНОРИОЙ.1 осле обработки потоком горячего зоздуха, остаточная влажность бумаги соста вила 3/о, нри этом адгезионная прочность соединения между слоями материала 4, измеренная датчиком 7, составила 130 г/см, УезслспЛе силы прижима прижимных роли- С)3 5) Ч С) ОТ 1 5 оГ) 1(-)СЫ с ВСЛИИЕЗЯСТ 1 дГс ЗИОННую ПроНОСТЬ СОЕДИНСНИя На 10 Г/М, в итоге Она составит 40 г)с). Тас как алге)ия остается Лижс нормы. то управляющее УСТР Йстно сс) выдает УпРавлЯющее воздейсгвис регулятору 10 температуры на увелиение температуры расплава в экструдере 3. 1 ри дстижсни температуры 290 С адгезиИная процность соединения между слоями материала увслицнвается до 150 г/см ЦТО СООТВСЕСТВС ЗЯДЯННСМУ ЗНЯЦС 1 И 10., Рс ТсВС ИСИНГ СИЫ Н)Р КИ)Л с РОЛ И КСВ и 6, 3 Гакжс унсличение темнератхры Оаславе з в,ссз ру,есрс 3, проОхди пропор Пс)НЯ.ЬНО ОТКЛОНСНРЮ ИЗМЕРСЕН 0 0 ЗНЯЦС- ЯД СЗИИ 0 Дон СтнЛОГ).Г)с.,ИВ)о - ,Е. сНОСИТСЯ ПЛЕН 1(3 РЯС 1;ЯЕЗЯолиэтилсНа Высоксго давления на бумагу ,и нсЙ 1 Яя скОГ)0(ь прот 51 ивания бх 3 ГРЗ СО. сгя)251 2.0 мс,а Явное зеасение 3)1 Гсзи(ННОИ;РС;НО("(Н (ОСЛЕНе 51 СЛОСЕ )ЯВНО 1 "5 Г,(.1.2 ял нсе,:ЯВлснис прнжи".ла Гро Гизяк)их р)ликов составляет 45 кг)см.(тс:и сс и,: с".О( ите)11,еЯ влажносгь бе(сги Г)со . ь.;суенннания -- 7,. Полвтилеесе)25 :с(ик.:. 2.:с(01 Она я и: )хструд(;)2 3 нри1С с ооО С 51 П 1)ижИМНЫМН ро "Икс) Ип 5 и 6 с 05 мсзгой, протяиваеОЙ со скоростгю 2,0 М)С. ЛЗМЕреПЕЗОЕ даТснКОМ 7 Зн;:П.ЗИС Ядгезионной прочности соединения ссставило )38 Гсл. С,и Гнал ОтринятсльнОГО Отк 01 ения адГСзионнОЙ просРОсти сО(ди 1 ения мскду слоями поступает с датчика 7 в управ,)я 01 есе устроиство 9, которос. Выраоа;ьза( у и 1) а Вл Я 10 1 ц се БО зд(1 Й ст В и е и 2 рс Гсо Я тс) с) с Г пР;ки1 ВкОчс 1 я и неи псдс)г ГопячсеГО зо:зУхс с темпеРатУРоЙ 123 Г 1 осзе ОбРЯ ботки б,Елаи потоком горц(.О Возд ха;с "ЯТОЧНс 51 ЗЛЯЖНОСТЬ бум 31 и СОСЯВИЛЯ 5,в.11 ри этом ядсзионняя прочгость сйе;Рнения лен(ду слоями материаля 4. из йсрс нпая датчиком 7, составкля 145 г,см, что ссотвст- СТВУЕТ ЗЯДЯННОМУ значенню. Ч РС:ЗУЛЬТЯТС того, цто Еепь управления достигнута;нрав - 5)(о с).З;СЦ тис .г.с.,тЕМПЕртгЛ 1;С (5 ОМРВ; Н) Сс ЕЗ 20 Р( Нсльзов: И(. Нпсе.13 Земо" спосо10 ЗВО;ИТ ПОВЫСРТ 1 КсЧССТВО КОиС)1,Ес 0)ЭС , -