Cast-Film-Linien-Steuerung meistern für überlegene Verpackungsergebnisse

Optimale Steuerung von Cast-Film-Linien erreichen

Stretchfolien sind in der Verpackungsindustrie unverzichtbar, da sie eine vielseitige und qualitativ hochwertige Lösung für das sichere und wirtschaftliche Verpacken von Produkten bieten. Folie wird durch ein Flachdüsen-Extrusionsverfahren hergestellt, bei dem AC-Motoren und AC-Frequenzumrichter eine bedeutende Rolle bei der Sicherstellung einer hochwertigen Ausgabe spielen.
Der Prozess beginnt mit dem Extruder, der im Wesentlichen eine Pumpe ist, die hochviskose Fluide schmilzt und transportiert. Das Polymer gelangt über eine gravimetrische Zufuhr in den Extruder, und durch die kombinierte Wirkung von Wärme und mechanischer Beanspruchung wird das Material geschmolzen, gemischt und durch einen Extrusionskopf gedrückt, um die gewünschte Form zu erhalten. Nach dem Verlassen des Extrusionskopfs gelangt das Material in eine Kühleinheit, wo wassergekühlte „Kühlwalzen“ die Temperatur der Folie senken, bevor sie schließlich auf Rollen aufgewickelt wird.
Extruder
Der Extruder besteht aus einem Hohlzylinder, in dem eine Einzel- oder Doppelschnecke rotiert, die von einem Elektromotor angetrieben wird; dieser ist meist über ein Getriebe mit der Plastifizierschnecke gekoppelt. Der Motor liefert das erforderliche Drehmoment und dreht mit der notwendigen Drehzahl, um die erwartete Schmelzeflussrate zu erzielen. Jeder Ausfall in der präzisen Steuerung der Schneckendrehzahl kann Änderungen der Folienstärke in Maschinenrichtung verursachen.
In den letzten 20 Jahren haben AC-Motoren in der Steuerung der Extruderschnecke in Cast-Film-Anwendungen typischerweise DC-Motoren abgelöst. Sie konnten viele Vorteile in Bezug auf Komfort, Zuverlässigkeit, geringe Wartung und eine Reduzierung der Gesamtabmessungen der Systemlösung bieten. AC-Motoren werden von AC-Frequenzumrichtern gesteuert, die eine stabile Rotation garantieren – selbst bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten (über einen geschlossenen Regelkreis mit Inkrementalgebern), Kurzschlussschutz (Niedrig- oder Hochspannung) bieten und EMV-Filter zur Beseitigung elektrischer Störungen und Interferenzen enthalten.
In jüngerer Zeit wurden neben AC-Motoren und -Antrieben auch Drehmotoren in der Schneckenextrusionssteuerung eingesetzt. Diese bieten eine komplette Direktantriebslösung, die keine Montage verschiedener Elemente wie Getriebe, Riemen und Scheiben erfordert. Drehmotoren garantieren Gleichmäßigkeit in der Bewegung, Linearität und Konstanz in der Extrusion des Kunststoffmaterials.

Kühlabschnitt

Wie bereits erwähnt, wird das Material beim Verlassen des Extrusionskopfs auf Kühlwalzen geschmolzen, die den Kühlabschnitt der Cast-Film-Produktionslinie bilden. Die Kühleinheit besteht aus einer primären Abstimmungwalze, die die Folie auf einer Seite kühlt, und einer Sekundärwalze, die die Folie auf der gegenüberliegenden Seite kühlt. Sie umfasst auch ein motorisiertes Walzenpositioniersystem für die korrekte vertikale und querlaufende Ausrichtung der Walzen und in vielen Fällen eine Vakuumbox und/oder ein Luftmesser.
Die Walzen müssen perfekt mit dem Bahnlauf ausgerichtet sein, um eine gleichmäßige Spannung zu gewährleisten und Dickenschwankungen über die Breite der Folie zu minimieren. Zusätzlich muss die Winkelgeschwindigkeit der Walzen gut kontrolliert werden, um Folienstärkenschwankungen in Maschinenrichtung zu verhindern.

Akkumulator- und Wickelabschnitt

Innerhalb der Kühl- und Wickelabschnitte finden wir den Akkumulator, der verwendet wird, um das Spleißen der von einem leeren Wickler zugeführten Bahn auf einen vollen Wickler bei Nullgeschwindigkeit ohne Anhalten der Linie zu ermöglichen.
Am Ende des Prozesses bringt ein weiterer Wickler das Extrudermaterial auf Rollen. Der Wickelprozess muss die Eigenschaften und Abmessungen der Folie bewahren, wenn die Rollen in nachgelagerten Prozessen abgewickelt werden.
Es gibt verschiedene Arten von Wicklern, obwohl der in Cast-Film-Anwendungen typischerweise verwendete ein „Turret“- oder „Center“-Wickler ist, bei dem die Bahnspannung abnimmt, je mehr der Rollendurchmesser zunimmt.
Alle Bewegungen in den Kühl-, Akkumulator- und Wickelabschnitten werden von AC-Motoren und -Antrieben angetrieben, die die Bahngeschwindigkeit und die korrekte Bahnspannung regeln.
AC-Antriebe und Motoren
AC-Antriebe mit High-End-Steuerung sind sehr wichtig, um hochwertige Folie während des gesamten Prozesses zu garantieren. Einfach zu konfigurierende Software für die geschlossene Regelung und optimale Effizienz für viele verschiedene Materialtypen ist ein wesentliches Element eines Cast-Film-Linien-Systems und -Prozesses.
Parkers AC30-Serie mit Leistungsbereichen von 0,75 bis 450 kW, gekoppelt mit der Quicktool-Software des Unternehmens mit vollständiger IEC61131-SPS-Funktionalität oder Parker DSE Lite Software, bietet alle Funktionen, die notwendig sind, um eine optimale Synchronisation zwischen allen Linienabschnitten zu erreichen. Sie ermöglicht es Kunden, benutzerdefinierte Anwendungen mit dedizierten Funktionsblöcken wie Wickler, PID und Durchmesserrechner zu erstellen, zu parametrieren und zu konfigurieren. Die AC30-Serie bietet auch Zugriff auf eine große Bibliothek von Anwendungsmakros und bearbeiteten Beispielen.
Konnektivität über EtherCAT, Profinet, Ethernet IP und Modbus TCP/IP über einen Dual-Ethernet-Port ermöglicht die Kommunikation zwischen einzelnen Antrieben auf einfache und flexible Weise und unterstützt intelligente Datenanalysen und Verbindungen zu externen Servern. Der Liniensollwert kann über einen sehr schnellen Kanal gesendet werden, der durch 1588 zeit-synchronisierte Peer-to-Peer-Kommunikation unterstützt wird, und jeder Teil der Maschine hat seine eigene Regelung, entweder innerhalb der Antriebe oder über Kommunikationsprotokoll durch die SPS.
Eine Animation zeigt, wie eine High-Performance-Antriebslösung die optimale Steuerung einer Cast-Film-Linie unterstützt.