DE2751225A1

DE2751225A1 - Anordnung einer schmelzindex-messeinrichtung hinter dem siebpaket eines kunststoff-extruders und verfahren zum regeln der viskositaet von aufgeschmolzenem und auszuformendem kunststoff

Info

Publication number: DE2751225A1
Application number: DE19772751225
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Friedrich
Original assignee: Werner and Pfleiderer GmbH
Current assignee: Werner and Pfleiderer GmbH
Priority date: 1977-11-16
Filing date: 1977-11-16
Publication date: 1979-05-17
Also published as: IT1099656B; FR2409144A1; IT7829231A0; JPS5478762A; JPS6234532B2; FR2409144B1; GB2009972B; DE2751225C3; US4213747A; IT1099856B; DE2751225B2; GB2009972A

Description

DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU

D-8500 NÜRNBERG ESSENV/EINSTRASSE 4-* TELEFON MII/203727 TELEX Oi /23135

Nürnberg, 15. 11. 1977 120/62

Werner &Pfleiderer, Theodorstr. 10_f 7000 Stuttgort-Feuerboch

Anordnung einer Schmelzindex-Meßeinrichtung hinter dem Siebpaket eines Kunststoff-Extruders und Verfahren zum Regeln der Viskosität von aufgeschmolzene« und auszuformenden Kunststoff

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Schmelzindex-Meßeinrichtung, bestehend aus einer drehzahlsteuerbaren Dosierpumpe mit Drehzahlgeber und einer in einem Probenstromkanal angeordneten Heßdllse sowie unmittelbar vor dem Eingang der MeßdUse an den Probenstromkanal angeschlossenen Druck- und Temperaturaufnehmern, hinter dem Siebpaket eines Kunststoff-Extruders, sowie ein Verfahren zum Regeln der Viskosität von aufgeschmolzenem und auszuformendem Kunststoff, dessen Temperatur und Druck gemessen wird, durch Beeinflussung einer Materialfluß-Drosselstelle im Anschluß an die Knetbehandlung des Kunststoffes.

Anordnungen eingangs genannter Art sind aus der Firmen-Druckschrift "CONTINUOUS CAPILLARY RHEOMETERS FOR ON-LINE PROCESS CONTROL; F. H. McGinnie; SEISCOR Division, Seismograph Service Corporation, Tulsa, Oklahoma" bekannt. Sie wurden unter dem Gesichtspunkt entwickelt, im Zuge der laufenden Kunststoff-Ver-

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arbeitung Schmelzindizes zu bestimmen, wie sie herkömmlicherwei se nach Probenentnahme durch standardisierte Laborbehandlung gewonnen werden. Dazu wird bei den beschriebenen Anordnungen aus dem laufenden Produktionsprozeß ein Probenstrom Über einen Probenstromkanal abgezweigt und in einem Adapter-Kanal mittels Wärmetauschern bei hinreichender Verweilzeit auf diejenige Temperatur abgekühlt bzw. aufgeheizt, die der Standardtemperatur für Vergleichsmessungen im Labormaßstab entspricht, weil die Üblicherweise in der Kunststofftechnologie benutzten Material-Vergleichsdaten auf diese Standardbedingungen für labormäßige Meßanordnungen abgestellt sind, vgl. die in ASTM D 1238 - 65 T oder in DIN 53 735 fixierten Parameter zur Schmelzindex-Messung.

Aus der DT-AS 20 54 615 ist ein Regelkreis bekannt, mittels dessen eine gekoppelte Regelung der Temperatur und des Druckes von aufgeschmolzenem Kunststoff vor dem einer Kunststoff-Schneckenpresse nachgeschalteten Formwerkzeug angestrebt wird. Regelstrecke ist der Kanal vor dem Formwerkzeug, und als Stellglied dient eine der Schneckenpresse nachgeordnete Ringspalt-Drossel, die durch eine zylindrische Verlängerung der Schnecke selbst innerhalb eines Hohlzylinders ausgebildet ist. Zur Variation des Durchtrittsquerschnittes, also der Drosselwirkung, wird die gesamte Preß-Schnecke und damit auch ihr zylindrisches Ende axial verschoben, um die wirksame axiale Länge des Ringspaltes zu beeinflussen. Daneben erfolgt ein Eingriff in die Regelstrecke durch Variation der Arbeitsdrehzahl der Schneckenpresse. Zur Istwert-Ermittlung dienen Druck- und

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Temperaturaufnehmer vor dem Formwerkzeug. Dem Sollwert-Istwert- Vergleich dient ein Prozeßrechner, der mit einem im Sollbetriebspunkt, nämlich unter betriebsmäßigen Bedingungen aufgenommenen Ansprechfunktionen-Gradienten der Kunststoff-Schneckenpresse programmiert sein soll, was nicht im einzelnen ausgeführt ist. Es ist lediglich gesagt, daß im Interesse guter Verformbarkeit des Kunststoffes die simultane Regelung von Temperatur und Druck vor dem Formwerkzeug angestrebt ist und dazu Störeinflüsse bezüglich der genannten Grüßen in sehr kurzer Zeit ausgeregelt werden sollen. Allerdings wird dabei Übersehen, daß - entgegen den grundlegenden Annahmen in der DT-AS 20 54 615 - tatsächlich der Druck vor dem Formwerkzeug auch bei konstanter Spaltlänge der Drossel gar nicht ollein von der Schneckendrehzahl abhängt. Vielmehr hängt die Material-Temperatur von der Spaltlänge, der Schneckendrehzahl und weiteren Einflußgrößen (wie Mengenstrom, Stoffwerten und wirksamen Drucksummen in der Anlage vor dem Formwerkzeug) ab, weshalb die angestrebte Reglerfunktion aus physikalischen GrUnden nicht realisierbar ist. Denn der tatsächliche Druck vor dem Formwerkzeug ist, abgesehen vom Mengenstrom, von Stoffwerten und von der Massetemperatur, in erster Linie allein von der Geometrie des Formwerkzeuges abhängig. Diese Zusammenhänge sind beschrieben in E.Bernhardt, Processing of Thermoplastic Materials, 1959, insbesondere Gleichung 152 auf Seite 257 und Fig. 4.31 auf Seit· 209.

Der Erfindung liegt dagegen die Erkenntnis zugrunde, daß einerseits bei der Bearbeitung von Kunststoffen auf ein- oder mehrwelligen

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Schneckenknetern die thermische Vorgeschichte und damit die Schmelzviskosität des aufgeschmolzenen und auszuformenden Kunststoffes sehr wesentlich fUr die Qualität des Endproduktes ist, andererseits die bekannten Anordnungen zur on-line-Probennahme(fUr die Beurteilung der voraussichtlichen Qualität des Endproduktes aufgrund vor dem Formwerkzeug gegebener Materialeigenschaf ten) nicht unmittelbar anwendbar sind, weil die Wirkung dieser Meßeinrichtungen auf einer Temperaturumsetzung in der abgezweigten Probe und damit auf einer vergleichsweise langen Dauer fUr die Durchfuhrung der Messung beruht. Vor dem Formwerkzeug können aber vergleichsweise rasche Schwankungen der Materialeigenschaften, wie sie durch den momentanen Schmelzindex definierbar sind, auftreten, weshalb die vorbekannten Anordnungen in der Praxis der Kunststoff-Technologie nur dort sinnvoll anwendbar scheinen, wo aufgrund der spezifischen Material-Behandlungsschritte solche Schwankungen nicht oder noch nicht von Bedeutung sind oder nur hinreichend langsam auftreten. Dagegen mUssen fUr bestimmte Anwendungsgebiete innerhalb festgesetzter Grenzen liegende Werte der Schmelzviskosität des auszuformenden, aufgeschmolzenen Kunststoffes eingehalten werden. So ist insbesondere bei Polyolefinen die Einhaltung dieser Grenzen ganz entscheidend von der Temperatur des Kunststoffes nach Verlassen des Schneckenkneters abhängig. Diese Temperatur bestimmt sich aber nicht nur nach dem Durchsatz, der Schneckendrehzahl, der Schneckengeometrie und der TemperaturfUhrung des Schneckengehäuses, sondern sie hängt ganz entscheidend vom Schmelzedruck vor der Schneckenspitze ab. In diesen Bereich ist die von der Schnecke dissipierte Energie direkt proportional dem Druck, und fast

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der gesamte Betrag der dissipierten Energie wird in Wärme umgesetzt, was zu einem entsprechenden Anstieg der Temperatur im gepreßten Kunststoff fuhrt. Diese durch den Druck vor der Schneckenspitze bedingte Temperaturerhöhung kam z. B. beim thermischen Abbauen (nämlich bei starker Viskositätsverminderung) von Polypropylen erwünscht sein; dagegen ist der Effekt beim normalen Granulieren von Polypropylen oder von Niederdruckpolyäthylen unerwünscht. Vor dem Granulieren derartiger Materialien wird, insbesondere wenn das Granulat FiImoualität haben soll, die Kunststoffschmelze durch feinmaschige Siebe gefiltert, die sich allmählich zusetzen und mittels einer sogenannten Siebwechselvorrichtung regelmäßig ausgetauscht werden. FUr die Beurteilung der Qualität des auszuformenden Kunststoffes ist deshalb zu berücksichtigen, daß der Druck, der fUr das Durchdringen der Siebe aufgebracht werden muß, zum Druck der Formwerkzeuge hinzuaddiert werden muß; und dieser zusätzliche Druck ist keine konstante Größe, sondern er steigt mit dem Verschmutzungsgrad des Siebes an, um bei einen Siebwechsel schlagartig auf einen niedrigen Anfangswert zurückzufallen. Versuche haben gezeigt, daß aufgrund Siebverschmutzungen Druckerhöhung zwischen 20 bar und 40 bar eintreten können.

Die durch die Siebverschmutzung auftretenden Druckerhöhungen können dadurch kompensiert werden, daß zwischen dem Auslaßende des Schneckenkneters und der Siebwechseleinrichtung eine Drossel mit veränderbarem Durchtrittsquerschnitt fUr die Schmelze angeordnet ist, deren Drosselwirkung möglichst in dem

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Maße verringert wird, wie ein Druckanstieg Über dem Siebpaket auftritt, um insgesamt, nämlich vor dem Formwerkzeug, die Extrusionstemperatur möglichst konstant zu halten. Allerdings kann die Beeinflussung der Drossel sich nicht auf eine Abhängigkeit vom momentanen Druck der Schmelze beschränken. Denn fUr die Materialqualität ist, wie schon erwähnt, der Schmelzindex des auszuformenden Kunststoffes von entscheidender Bedeutung,und die Beziehung zwischen Viskosität der Schmelze und Druck in der Schmelze ist nicht nur abhängig vom auszupressenden Material selbst, sondern auch von BehandlungseinflUssen aufgrund des konkret angewandten Schneckenkneters.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung eingangs genannter Art in dem Sinne weiterzubilden, daß im Interesse konstanter Materialeigenschaften eine Drossel-Verstellung nach Maßgabe des momentanen Schmelzindex vor dem Formwerkzeug unter Berücksichtigung des fUr die gewünschten Materialeigenschaften charakteristischen Schmelzindex ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geläst, daß, zur Regelung der Viskosität eines in einem Schneckenkneter-Extruder aufgeschmolzenen Kunststoffes vor dem Formwerkzeug, zwischen dem Auslaßende des Schneckenkneters und der Siebwechseleinrichtung eine Drossel veränderbaren Durchlaßquerschnittes angeordnet ist, deren Stellmotor dem Reglerausgang eines programmierbaren Zweikoordinatenreglers nachgeschaltet ist, dessen Regler-

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Kennlinie als Temperatur-Druck-Kennlinie bei Betrieb der Dosierpumpe mit konstanter Fördermenge, bzw. als Temperatur-Fördermengen-Kennlinie bei Betrieb der Dosierpumpe mit konstanten Druckabfall Über die MeßdUse, vorgebbar ist, wobei auf einen der Istwerteingänge des Zweikoordinatenreglers der Temperaturaufnehmer und auf den zweiten Istwerteingang der Druckaufnehmer, bzw. der Drehzahlgeber, geschaltet ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet unter Verwendung einer als solchen bewährten Meßeinrichtung eine echte Viskositäts-Regelung des zu verarbeitenden Kunststoffes unmittelbar vor dem Formwerkzeug, wobei für den Betrieb des Reglers von der Erkenntnis ausgegangen ist, daß es keineswegs erforderlich ist, die Schmelzindex-Bestimmung bei Temperaturen vorzunehmen, die fUr labormäßige Untersuchungen den standardisierten Meßbedingungen bzw. Vergleichstabellen entsprechen; vielmehr genUgt es, die Temperaturabhängigkeit der Viskosität fUr einen bestimmten Kunststofftyp aus als solchen bekannten Materialdaten zu bestimmen und dann ungeachtet der Abweichungen von der Standard-Temperatur den Schmelzindex bei Momentantemperatur vor dem Formwerkzeug mittels einer Messung der Druckdifferenz Über einer Kapillar-MeßdUse bei gemessenem bzw. konstantem Probenfluß zu ermitteln, woraufhin Abweichungen von der angestrebten Material-Viskosität durch entsprechende Beeinflussung des Durchtrittsquerschnittes der Drossel kurzfristig kompensiert werden können.

Um Regelschwingungen aufgrund von Laufzeiteffekten möglichst zu vermeiden, ist es zweckmäßig, unter strikter Abkehr von der vorbekannten

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Anwendungsweise von Schmelzindex-Meßeinrichtungen nicht nur auf einen Temper atu r-Adapter fUr den Probenstromkanal zu verzichten, sondern, gemäß einem weiterbildenden Merkmal der Erfindung, mit einem kurzen Probenstromkanal zu arbeiten und die Schmelzindex-Meßeinrichtung in innigem thermischem Kontakt an dem Maschinengehäuse zwischen dem Siebpaket und dem Formwerkzeug anzuordnen. Dadurch ist sichergestellt, daß Schmelzindex-Variationen nahezu trägheitslos erfaßt werden, weil außer den Druckschwankungen auch die Temperaturänderungen im Material vor dem Formwerkzeug sich praktisch unverzögert und ungedämpft an den MeDaufnehmexn auswirken, um so fUr das Signal Über die Regelabweichung dem geänderten Druckwert (bzw. dem geänderten Durchsatzmengenwert) seinen geänderten Temperaturwert in der Regler-Kennlinie zuzuordnen.

Die Drossel selbst, also das Stellglied des Regelkreises, ist zweckmäßigerweise als separat erstellte und dem eigentlichen Schneckenkneter nachgeschaltete Axial-Ringspaltdrossel ausgebildet, die aus einem Hohlzylinder und einem darin mittels eines Stellmotors axial verschiebbaren Stiftkolben besteht. Denn eine solche Drossel ist wesentlich feinfühliger und mit ber geringerem apparativem Aufwand verstellbar, als nach dem Stande der Technik die Axialverlagerung einer belasteten Schnecke insgesamt.

Der beschriebene Schmelzindex-Regelkreis kann an sich ohne weiteres kontinuierlich arbeiten. Apparativ vorteilhafter ist es aber, ihn als diskontinuierlichen oder Abtast-Regelkreis aufzubauen. Wenn die Abtastintervalle den Materialgegebenheiten und den vorkommenden

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Schwankungen der Materialeigenschaften angepaßt sind, sind Nachteile in Form von erhöhten Regelschwingungen praktisch ausgeschlossen. Andererseits wird dadurch der Vorteil erzielt, am Reglerausgang lediglich ein besonders einfaches Signal Über die Regelabweichung als Steuersignal fUr das Stellglied in Form der Drossel zu benötigen, in-dem schrittweise eine Veränderung der Drosseleinstellung um ein vorgegebenes Intervall vorgenommen wird, bis die Schmelzindex-Gegebenheiten in der Regelstrecke im Rahmen vorgegebener Toleranzen beim erwünschten Arbeitspunkt auf der Regler-Kennlinie liegen.

Im erfindungsgestiß eingesetzten Zweikoordinatenregler ist als Sollwert-Istwert-Vergleicher ein von den beiden Istwerten angesteuerter, nach Art eines Zweipunktreglers schaltender x-y-Abtaster fUr eine nach der Sollwertfunktion (Regler-Kennlinie) geschnittene Schablone einsetzbar. Solche Regler arbeiten beispielsweise nach Art der herkömmlichen FallbUgel-Regler, mit der Besonderheit, daß die Abszissen-Variable nun nicht die Zeit ist, sondern die Über den ersten Istwert-Eingang erfaßte Momentantemperatur in der Schmelze vor dem Formwerkzeug. Solche Zweikoordinatenregler sind kommerziell erhältlich, beispielsweise als "Programmregler STANYCOR-PALCOR". Ihre Funktion basiert darauf, daß auf eine leitende Grundfläche eine nichtleitende Folie aufgespannt wird, deren Berandungsverlauf im Koordinatensystem der Funktion der Regler-Kennlinie entspricht. Solange der nach Maßgabe der beiden Istwerte in x- und in y-Richtung ausgelenkte Ab-

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taststift unterhalb der gewünschten, als Sollwert dienenden Regler-Kennlinie auf der isolierenden Folie aufliegt, erscheint am Regler-Ausgang n egawgeeg b. ein Ausgangssignal, welches eine derartige Beeinflussung des Stellgliedes hervorruft, daß der Abtaststift aufgrund Parameter-Änderungen in der Regelstrecke in Richtung auf die Berandung der Folie, also zum Verlauf der Regler-Kennlinie hin, läuft. Bei Überschreiten dieser Folien-Berandung gelangt der Abtaststift auf die elektrisch leitende Grundfläche, und am Regler-Ausgang erscheint nun ein Signal, das eine gegensinnige Beeinflussung des Stellgliedes hervorruft. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Abtaststift um den Verlauf der Regler-Kennlinie herum schwankt, also in der Strecke sich Gegebenheiten einstellen, die angenähert Istwert-Parameterpaaren nach Maßgabe der Sollwert-Funktion entsprechen. Der Betrag dieser Schwankungen um den Sollwert herum ist durch die Abtast-Periode vorgebbar, also durch die Periodizität der Abfrage der Druck- und Temperaturaufnehmer an der Strecke, wofUr derartige Zweikoordinatenregler in der Regel bereits mit einem entsprechenden, einstellbaren Intervallgeber ausgerüstet sind.

Anstelle des erwähnten Programmgebers mit Sollwert-Vorgabe Über eine geschnittene Schablone sind auch ähnlich arbeitende Programmgeber mit optischer oder sonstiger elektronischer Abtastung der zweidimensional vorgegebenen Regler- oder Sollwert-Kennlinie einsetzbar.

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Apparativ zwar teuerer, hinsichtlich der praktischen Anwendungsmöglichkeiten aber wesentlich vielseitiger ist es, den Zweikoordinatenregler durch einen digitalen Vergleichsrechner zu realisieren. Dazu ist etwa der programmierbare Hewlett-Packard-Tischrechnex^t"yp 9815A mit Magnetbandkassetten-Speicher einsetzbar, ebenso - wenn auch weniger komfortabel hinsichtlich der Eingabemöglichkeiten neuer Kennlinienparameter - ein vom Preis her günstigerer Mikroprozessor mit programmierbarem Speicher. In diesem Falle wird das empirisch ermittelte Diagramm der Regler-Kennlinie (vgl. unten) als mathematisches Polynom ausgedruckt und im Vergleichsrechner abgespeichert, der daraufhin Istwert-Paare mit dem zugeordneten Funktionswert der abgespeicherten Regler-Kennlinie vergleicht und in gleicher Weise, wie zuvor beschrieben, am Regler-Ausgang ein Signal Über die Regelabweichung abgibt, nach Maßgabe dessen, eine Vergrößerung oder Verkleinerung des bisher wirksamen Drossel-Querschnittes erfolgt, um in der Regel-Strecke wieder die Istwert-Wertepaare entsprechend der vorgegebenen Material-Viskosität einzustellen. FUr die Programmierung solcher mathematischer Vergleichs-Operationen innerhalb des Vergleichsrechners kann auf die von den Rechner-Lieferanten zur Verfugung gestellten Standard-Programme zurückgegriffen werden, wenn nicht im konkreten Einzelfalle ein optimiertes Programm unter Berücksichtigung der konkret vorliegenden Fertigungsgegebenheiten bevorzugt und individuell erstellt werden soll.

Um einerseits Regelschwingungen auch nach größeren Abweichungen vom Sollzustand in der Regelstrecke möglichst zu vermeiden und

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andererseits nach Auslenkungen aus dem Sollzustand eine rasche Rückkehr zu stationärem Verhalten des Kegelkreises zu erzielen, ist es zweckmäßig, gemäß einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung das Reglerausgangssignal und/ oder das Vergleichsintervall in Abhängigkeit von der momentan gegebenen Sollwertabweichung so zu variieren, daß vorzugsweise bei eingeschwungenem Betrieb des Regelkreises in rascher Folge Sollwert-Istwert-Vergleiche durchgeführt und etwaige Abweichungen nur zum Anlaß kleiner Einheits-Verstellungen an der Drossel genommen werden; während bei einem momentanen Schmelzindex in der Strecke, der weit abseits der Regler-Kennlinie liegt, in größeren zeitlichen Abständen größere Einheits-Verstellungen an der Drossel hervorgerufen werden, bis wieder eine hinreichende Annäherung an die vorgegebene Kennlinie erreicht ist.

Man könnte daran denken, bei Sollwert-Abweichungen sowohl den Druck als auch die Temperatur der auszupressenden Nasse vor dem Formwerkzeug über getrennte Stellglieder zu beeinflussen. Ein solcher der zweifachen Istwert-Ermittlung entsprechender zweifacher Stell-Eingriff in die Regelstrecke könnte aufgrund der Abhängigkeit von Druck und Temperatur in der zu verpressenden Kunststoffmasse aber ohne besondere, aufwendige Zusatzmaßnahmen schnell zu unkontrollierbarem Verhalten des Regelkreises führen. Darüber hinaus ist eine Beeinflussung der Regelstrecken-Temperatur als Stellgröße aufgrund des thermischen Verhaltens der Anlage und

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der Masse nur langsam möglich, mit dem Erfordernis, dieses bei der Dimensionierung des Zeitverhaltens des Regelkreises zusätzlich als Totzeit berücksichtigen zu müssen; dagegen ist Über die Verstellung der Drossel als Stellglied eine rasche Variation des Druckes in der Masse vor dem Formwerkzeug möglich, mit einer entsprechenden, wenn auch zeitverzögerten Schwankung der Temperatur nach Maßgabe der vorliegenden Materialgegebenheiten. Deshalb ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung zweckmäßig, wie bereits angedeutet« für die Wirkungsweise des Regelkreises davon auszugehen, bei - zunächst - konstanter Temperatur eine Ausregelung der einmal ermittelten Regelabweichung primär Über den Druck in der Strecke als Stellgröße vorzunehmen, was auch mittels der schon beschriebenen Ringspalt-Drossel apparativ einfach durchführbar ist.

Für den praktischen Einsatz des Erfindungsgegenstandes wird zweckmäßigerweise eine gewisse Schalthysterese im Zuge des Sollwert-Istwert-Vergleiches vorgesehen, um unnötiges Schaltspiel an der Drossel und damit Bauelementenverschleiß und Schwingneigungen des Regelkreisverhaltens zu vermeiden.

Andererseits ist es fUr den praktischen Einsatz nach einer zusätzlichen, weiterbildenden Maßnahme zur Erfindung zweckmäßig, durch eine Grenzwert-Umschaltung dafUr zu sorgen, daß der selbsttätig wirkende Regelkreis außer Funktion gesetzt wird, wenn große Abweichungen des Schmelzindex von der Sollwert-oder Reglerkenn-

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linie festgestellt werden, weil dann für die Materialqualität unter Umstunden andere Materialparameter von ausschlaggebender Bedeutung werden können und weil dann für die vergleichsweise lange Zeit bis zur Rückkehr zu Sollgegebenheiten eine Ausformung von Material mit ungewlinschten Eigenschaften erfolgen wUrde.

Hinsichtlich des eingangs genannten Verfahrens wird erfindungsgemäß fUr den spezifischen Kunststoff eine empirisch ermittelte Schmelzindex- oder Regler-Kennlinie Δ ρ = f (T) bzw. Q = f (T) als Sollwert-Charakteristik vorgegeben, in vorgebbaren Intervallen der Schmelzindex bei Momentantemperatur des aufgeschmolzenen Kunststoffes vor seinem Ausformen bestimmt und je nach der Abweichung des Ordinaten-Istwertes, bei Momentantemperatur als Abszissenwert, von der Regler-Kennlinie die Materialfluß-Drosselung verstärkt oder verringert.

Insbesondere dann, wenn im Zweikoordinatenregler als Sollwert-Ist-wert-Vergleicherwie oben erörtert - zweckmäßigen/eise ein programmierbarer Digitalrechner als nach zwei Koordinaten arbeitender Abtastregler angewandt wird, ist es gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig, daß zur Gewinnung materialspezifischer Schmelzindex- oder Regler-Kennlinien der vorgesehene Schneckenkneter mit bekannten Materialien bei unterschiedlich einstellbaren Materialtemperaturen vor dem Formwerkzeug betrieben wird, wobei Schmelzindexmessungen bei variablen Temperaturen durchgeführt werden. Diese Meßergebnisse können unmittelbar in einen Speicher im

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Regler-Rechner eingespeist und, wie als solches bei der Anwendung von programmierbaren Rechnern zur statistischen Auswertung von Versuchsergebnissen bekannt, zu abzuspeichernden Polynomen der Regler-Kennlinie umgesetzt werden.

Da, wie oben bereits ausgeführt, der erfinduipgemäße Regelkreis vorzugsweise erst dann auf selbsttätigen Betrieb geschaltet wird, wenn die Anlage nach Betriebsbeginn einmal von Hand auf den vorgesehenen Arbeitspunkt gefahren wurde, ist es zweckmäßig, den Regler-Rechner dafUr auszulegen, daß er während dieser Betriebsphase die Über die Schmelzindex-Meßeinrichtung ermittelten Istwert-Wertepaare lediglich als Orientierungsgrößen fUr die Handsteuerung ausdruckt, vorteilhaft verbunden mit einer Signalgabe bei Erreichen eines vorgegebenen Betriebspunkts oder Sollwertes.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung vereinfacht dargestellten und von in den UnteransprUchen berücksichtigten Ausfuhrungsbeispielen zur erfindungsgemäßen Anordnung und ihrer Anwendung zum Durchfuhren des erfindungsgemäßen Regelverfahrens. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schneckenkneter im vertikalen Längsschnitt, Fig. 2 in vereinfachter vertikaler Längsschnitt-Darstellung ein den Schneckenkneter gemäß Fig. 1 Über eine Axial-Drossel, ein Anfahrventil und ein Siebpaket nachgeschaltetes Formwerkzeug mit angebauter Schmelzindex-Meßeinrichtung fUr

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einen als Blockschaltbild dargestellten Regelkreis mit der Drossel als Stellglied gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein Fließdiagramm von Polypropylen für eine bestimmte

MeßdUse innerhalb der Meßeinrichtung und mit der Probenstrom-Temperatur als Parameter,

Fig. 4 eine Regler-Kennlinie fUr Betrieb eines Schmelzindex-Regelkreises nach Fig. 2 bei konstant-gehaltener Probenstrom-Schergeschwindigkeit durch die MeßdUse, ermittelt aus dem Fließdiagramm gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen Regelkreis nach Fig. 2, aber umgeschaltet auf Betrieb mit konstanter Schubspannung des Probenstromes durch die MeßdUse und

Fig. 6 eine Regler-Kennlinie entsprechend Fig. 4 fUr den Regelkreis nach Fig. 5.

Bei dem in Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt vereinfacht dargestellten Schneckenkneter 1 ist in einem Gehäuse 2 eine Schnecke angeordnet. Diese besteht aus einer Schneckenwelle 4, auf der schraubenlinienförmig verlaufende Schneckenwindungen 5 angebracht sind, zwischen denen sich Schneckengänge 6 befinden. Die Schnecke 3 ist in einer Schneckenbohrung 7 des Gehäuses 2 derart angeordnet, daß die Schneckenwindungen 5 nur ein geringes Laufspiel gegenüber der Innenwandung des Gehäuses 2, also gegenüber der Wand der Schneckenbohrung 7 aufweisen. Das Gehäuse 2 besteht aus einzelnen, als GehäuseschUssen bezeichneten Abschnitten 8, 9,10, 11, die jeweils mittels zugeordneter Flansche 12 (von denen nur diejenigen zwischen den Abschnitten 9 und 10 in Fig. 1 dargestellt sind) mit-anander axial fluchtend zusammengeschraubt sind. Das daraus sich ergebende

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Gesamt-Gehäuse 2 ist Über im Bereiche seiner beiden Enden angeordnete Ständer 13, 14 auf einen Fundament 15 abgestutzt. Die Schnecke 3 wird von einem Motor 16 Über ein Untersetzungsgetriebe 17 angetrieben.

An dem in Förderrichtung 18 ersten Gehäuse-Abschnitt 8 ist ein Materialzufuhrtrichter 19 angeordnet, der Über eine Einzugsöffnung 20 mit der Schneckenbohrung 7 verbunden ist. Dem Materialzuführtrichter 19 wird das zu verarbeitende Material in Pulverform Über eine Dosiereinrichtung 21, bei der es sich Üblicherweise um eine Bandwaage handelt, von einem Bunker 22 zugeführt.

Durch den ersten Gehäuse-Abschnitt 8 wird eine Einzugszone A gebildet, von der das Material einer Druckaufbau- und Plastifizierzone B im nächstfolgenden Gehäuse-Abschnitt 9 zugeführt wird, der - noch im selben Gehäuse-Abschnitt 9 - eine Knetzone C nachgeschaltet ist. In dieser sind auf der Schneckenwelle 4 Stauscheiben 23 angebracht, mittels derer das zu behandelnde Material besonders intensiv geknetet wird. Derartige Stauscheiben 23 sind aus der DT-PS 940 109 (entsprechend US-PS 2 814 472 und GB-PS 755 069) bekannt. Wenn es erforderlich ist, können entgegen der Prinzipdarstellung nach Fig. 1 auch mehrere derartige Druckaufbau- und Plastifizierzonen B mit Jeweils nachgeschalteten Knetzonen C hintereinander angeordnet sein.

In dem in Förderrichtung 18 auf die Knetzone C folgenden Gehäuse-Abschnitt 10 ist eine Entspannungs- und Entgasungszone D ange-

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ordnet, in der ein Druckabbau im Material und anschließend eine Entgasung erfolgt. Hierzu ist Über einer dafUr vorgesehenen Entgasungsbohrung 24 im Gehäuse-Abschnitt 10 eine Haube 25 gasdicht mit letzterem verbunden, von der aus eine Leitung 26 zu einer Vakuumpumpe 27 fuhrt.

Dem in Förderrichtung 18 letzten Gehäuse-Abschnitt 11 mit dem Auslaßende 28 des Schneckenkneters 1, in dem die Schnecke 3 endet, ist eine in ihrem freien Querschnitt einstellbare Axial-Drossel 29 nachgeordnet, deren wirksamer Durchlaßquerschnitt Über einen elektrisch ansteuerbaren Stellmotor 30 (vgl. Fig. 2) veränderbar ist. Eine derartige Drossel 29 ist beispielsweise aus der DT-OS 21 21 305 als Baueinheit mit der Schneckenwelle 4 bzw. mit einem Fortsatz der Schneckenbohrung 7 im letzten Gehäuse-Abschnitt 11 bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt eine einstellbare Axial-Ringspalt-Drossel 29 angewandt, wie sie aus der vertikalen Längsschnitt-Prinzipdarstellung der Fig. 2 ersichtlich ist. Sie besteht in wesentlichen aus einem im Strömungsweg hinter dem Auslaßende 28 des Schneckenkneters 1 angeordneten Hohlzylinder 31 und einem darin mittels des Stellmotors 30 Über ein Schneckengetriebe 32 axial verschiebbaren Stiftkolben 33. Der Durchlaß und damit die Drosselwirkung bestimmt sich danach, wie_K weit der Stiftkolben 33 in den Hohlzylinder 31 hineinverfahren ist, wie lang also die wirksame axiale Länge des Ringspaltes 34 zwischen dem Hohlzylinder 31 und dem Stiftkolben 33 ist.

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Der Drossel 29 ist in Förderrichtung 18 ein bei Extruder-Anlagen Übliches Anfahrventil 35 nachgeordnet. Dieses arbeitet unter Verwendung eines Dreiwege-Hahnes 36, um während der Anfahr-Phase der Anlage die erste eintreffende Schmelze hier durch einen Auslaß 37 abfuhren zu können, bis sich stationäre Gegebenheiten vor dem Formwerkzeug 38, etwa einer Unterwasser-Granulierlochplatte als Extrusions-Formwerkzeug, eingestellt haben.

Dem Anfahrventil 35 ist zunächst jedoch eine Filtereinrichtung in Form eines Siebpaketes 39 nachgeschaltet, das mittels einer sogenannten Siebwechselvorrichtung bei Verschmutzung gegen ein frisches Siebpaket 39 ausgetauscht werden kann. Derartige Siebwechselvorrichtungen sind beispielswei se aus der US-PS 27 63 bekannt.

Die durch das Siebpaket 39 hindurchgepreßte Schmelze gelangt in die Verteilkanäle 40 eines Anschlußkopfes 41 fUr das Formwerkzeug 38.

Sowohl in einzelnen Abschnitten 8, 9, 10, 11 des Gehäuses 2 des Schneckenkneters 1 als auch in den Gehäuse- oder Wandungsbereichen der beschriebenen, dem Auslaßende 28 des Schneckenkneters 1 nachgeschalteten Aggregatteile sind Heizkanäle 42 vorgesehen, Über die nach Maßgabe des erreichten Aggregatzustandes und der vorgesehenen mechanischen Beeinflussung des zu behandelnden Kunststoffes die einzelnen Abschnitte der Gesamtanlage mittels Heißwassers oder mittels

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Heizpatronen auf bestimmten, fUr die jeweilige Behandlungsweise des konkret in Betracht gezgenen Materials empirisch ermittelten Temperaturen gehalten werden.

An den Anschlußkopf 41 vor dem Formwerkzeug 38 ist eine als solche bekannte Schmelzindex-Meßeinrichtung 43 angebaut. Diese weist eine als Zahnradpumpe ausgebildete Dosierpumpe 44 auf, die im Verlaufe eines vor den Verteilkanälen 40 abzweigenden Probenstromkanales 45 angeordnet ist. Um den Probenstromkanal 45 im Interesse der Vermeidung von Wärmeverlusten im abgezweigten Schmelzen-Probenstrom möglichst kurz ausbilden zu können, ist, wie in Fig. 2 symbolisch dargestellt, die Dosierpumpe 44 in das Gehäuse 46 des Anschlußkopfes 41 hineinverlegt. Der Probenstromkanal 45 endet am Eingang einer Kapillar-MeßdUse 47, die ausgangsseitig zur umgebenden Atmosphäre hin geöffnet ist. Die Meßdüse 47 weist eine hinsichtlich ihres Radius R und ihrer Länge L sehr definierte und vorzugsweise mit den Standardabmessungen entsprechender Labormeßgeräte Übereinstimmende Geometrie auf. Vor dem Eingang 48 der MeßdUse 47 sind ein Druckaufnehmer 49 und ein Temperaturaufnehmer 50 an den Probenstromkanal 45 angeschlossen. Die Dosierpumpe 44 ist einerseits mit einem Antriebsmotor 51 und andererseits mit einem Drehzahlgeber 52, etwa einem Tachogenerator oder einem Impulsgeber, gekoppelt. Es ist die Eigenschaft solcher Zahnrad-Dosierpumpen 44, pro Umdrehung ein ganz exaktes Fördervolumen zu liefern, so daß Über den Drehzahlgeber 52 beispielsweise das Fördervolumen pro Zeiteinheit, nämlich bei konstanter Drehzahl η des Antriebsmotors 51 bzw. der Dosierpumpe 44, bestimmbar ist.

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Andererseits läßt sich somit Über die Ansteuerung des Antriebsmotors 51 die Fördermenge im Probenstromkanal 45 definiert beeinflussen.

Zur Schmelzindex-ßestimmung, also zur Bestimmung der Materialeigenschaften durch Messung der Materialviskosität am Ausgang des Siebpaketes 39 und damit vor dem Formwerkzeug 38, wird mittels der Dosierpumpe 44 der MeßdUse 47 ein Schmelxstrang oder Produktstrom definierten Volumens pro Zeiteinheit zugeführt, der aus dem Anschlußkopf 41 vor dem Formwerkzeug 38, im Zuge der Speisung des Formwerkzeuges 38 aus dem Schneckenkneter 1, abgezogen wird. Beim Durchtritt durch die MeßdUse 47 tritt Über diese ein Druckabfall Ap auf, der mittels des Druckaufnehmers 49, bei gleichzeitiger Temperaturmessung am Eingang 48 der MeßdUse 47 mittels des Temperaturaufnehmers 50, bei konstanter Förderleistung der Dosierpumpe 44 gemessen wird. In speziellen Fällen, auf die unten noch eingegangen wird, ist es zweckmäßiger, Über Messung des Druckabfalles Δ ρ die Drehzahl η der Dosierpumpe 44 derart einzuregeln, daß sich stets ein konstanter Druckabfall Δρ einstellt.

FUr die Scherviskosität ijder Schmelze in der MeßdUse 47 gilt

wobei T",, , die Schubspannung der Schmelze an der Wand der MeßdUse 47 und i'die Schergeschwindigkeit ist. In Hinblick auf die gegebene Geometrie der MeßdUse 47 gilt für die Schubspannung an der DUsenwand die Beziehung

B²J mit D = 2R.

Wand= 5 · ^f

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Dementsprechend gilt fUr die Schergeschwindigkeit die Beziehung

32 . Q

Q r -I-. "53" l*^ec J '

In letztgenannter Beziehung ist Q der Volumenstrom der Schmelze pro Zeiteinheit.

Die Einheiten in vorstehenden Beziehungen sind Zentimeter fUr

den Durchmesser D bzw. den Radius R und für die Länge L der MeßdUse 47, kp/cm²
Volumenstroffl Q.

2 3

dUse 47, kp/cm für den Druckabfall Δ ρ und cm /min für den

Wie vorstehende Beziehungen erkennen lassen, kann die Scherviskosität ti bei vorgegebener Geometrie der MeßdUse 47 durch die Messung der Temperatur T und des Druckes ρ bzw,, da die MeßdUse 47 zur Atmosphäre hin geöffnet ist, 4 ρ am Eingang 48 der MeßdUse 47 bestimmt werden, wenn der Volumenstrom Q durch Vorgabe der Drehzahl η der Dosierpumpe 44 vorgegeben wird.

Auf einem Anzeigegerät 53 können diese Einflußgrößen zur Bestimmung des Schmelzindex der Über das Formwerkzeug 38 momentan auszuformenden Schmelze angezeigt werden, und durch Programmierung eines Rechners 54 auf vorstehend genannte Beziehungen unter Berücksichtigung der bekannten Geometrie der MeßdUse 47 kann außerdem oder stattdessen unmittelbar ein Zahlenwert Über die momentane Scherviskosität ermittelt werden.

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Die Hersteller von Kunststoffen wie Polyäthylen und Polypropylen staffeln ihre Produktpalette nach den Schmelzindizes dieser Kunststoffe, da fUr einen bestimmten Kunststoff je nach dem ihn charakterisierenden Schmelzindex unterschiedliche Anwendungs-Optimierungen erfolgen. FUr einen Kunststoff eines bestimmten Schmelzindex sind seine Eigenschaften, soweit sie fUr die Verformung des Kunststoffes unter Berücksichtigung seiner thermischen Behandlung von Bedeutung sind, in sog. Fließkurven dargestellt. Fig. 3 zeigt die Fließkurven fUr einen gängigen Kunststoff der Farbwerke Hoechst, nämlich fUr Polypropylen des Normaltypes PPH mit einem Volumenstrom von zehn Gramm je zehn Minuten bei einer Schmelzetemperatur von 190° C, gemessen gemäß den Standardbedingungen MI₅.

Die Fließkurven, wie sie in Fig. 3 fUr den erwähnten speziellen Kunststoff wiedergegeben sind, stellen die Abhängigkeit der Wandungs-Schubspannung L _u , als Funktion der Schergeschwindigkeit

wand

fUr unterschiedliche Schmelzetemperaturen T als Parameter dar. Aus der dargestellten Abhängigkeit ist zu sehen, daß bei Temperaturanstieg in der Schmelze ein stärkerer Abbau des Kunststoffes stattfindet, was einen höheren Wert bei der Schmelzindex-Messung bedeutet. Oberhalb etwa 290 ... 300° C verläuft die Schnelzindex-Zunahme, also der Vorgang des thermischen Abbauens, immer rascher. Bei der Auswertung der in Fig. 3 wiedergegebenen Kurvenverläufe ist zu beachten, daß in beiden Koordinatenrichtungen ein logarithmischer Maßstab zugrundegelegt ist.

Fließkurven der in Fig. 3 dargestellten Art fUr jeweils einen bestimmten zur Verarbeitung vorgesehenen Kunststoff können mittels

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Labormeßverfahren entsprechend ASTM (American Society for Testing and Materials) Standard D 1238 - 65 T bzw. DIN 53 oder nach der ISO-Empfehlung ISO/R 1133-1970 zur MFR-Bestimmung (Schmelzindexmessung), bei vorgegebener Schmelzetemperatur am Meßdüsen-Eingang als Parameter, aufgenommen werden.

Zweckmäßiger ist es, solche Fließkurven fUr bestimmte, vorgegebene Materialien unmittelbar mit demjenigen Schneckenkneter 1 (vgl. Fig. 1 oder Fig. 2) unter Verwendung der angebauten Schmelzindex-Meßeinrichtung 43 (siehe Fig. 2) aufzunehmen, an dem später im Zuge der Produktion eine Schmelzindex-Regelung nach der vorliegenden Erfindung Anwendung finden soll. Dazu wird fUr ein bekanntes in den Schneckenkneter 1 eingegebenes Material unter Wahl eines geeigneten Betriebspunktes fUr den Antrieb der Schnecke 3 und bei intensiver Beheizung Über die Heizkanäle 42 auf eine bestimmte Temperatur T der Schmelze im Probenstromkanal 45 mittels des Anzeigegerätes 53 eine Kurvenschar entsprechend derjenigen, die in Fig. 3 wiedergegeben ist, aufgenommen, wobei entweder nachträglich oder unmittelbar Über den angeschlossenen Rechner 54 eine Umrechnung gemäß den o. g. Beziehungen erfolgt, nämlich

FUr den Produktionsbetrieb mit Regelung auf konstanten Schmelzindex dient die Schmelzindex-Meßeinrichtung 43 als Istwertgeber für einen Zweikoordinatenregler 55 (siehe Fig. 2). Der Zweikoordinatenregler 55 weist zwei Istwerteingänge 56, 57 fUr das

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Istwert-Wertepaar entsprechend den Koordinaten der Regler-Kennlinie 58 auf. Der erste Istwerteingang 56 ist fUr den Betrieb des Regelkreises an den Temperaturaufnehmer 50 angeschlossen, weil, wie unten noch ausgeführt, für die Schmelzindex- oder Viskositätsregelung die Keglerkennlinie 58 stets die Momentantemperatur T als Abszissen-Istwert aufweist. Der Betrieb des Keglers ist umschaltbar, um ihn wahlweise mit Temperatur-Druck-Kennlinie oder mit Temperatur-Fördermengen-Kennlinie als Kegler-Kennlinie 58 zu betreiben. FUr diese Betriebsweisen-Umschaltung ist ein im einpoligen Blockschaltbild gemäß Fig. 2 symbolisch dargestellter Umschaltersatz 59 vorgesehen. Dieser ist in Fig. 2 fUr Regelung nach der Temperatur-Druck-Kennlinie 58 bei konstanter Fördermenge der Dosierpumpe 44 eingeschaltet, wofUr der Drehzahlgeber 52 der Dosierpumpe 44 ausgcn gsseitig Über einen Drehzahlregler 60 an den Antriebsmotor 51 geschaltet ist.

Die Reglerkennlinie 58 hat die Funktion eines Sollwertgebers, d. h., fUr jedes Istwert-Wertepaare an den Istwerteingängen 56, 57 wird im Regler 55 festgestellt, ob dieses Wertepaar oberhalb oder unterhalb der Reglerkennlinie 58 liegt, und am Reglerausgang 61 ein entsprechendes Signal Über die Regelabweichung zur Ansteuerung des Stellgliedes abgegeben. Z_wr Gewinnung der Reglerkennlinie 58 wird das Fließdiagramm gemäß Fig. 3 zugrundegelegt. FUr die in Fig. 2 eingetragene Schalterstellung des Umschaltersatzes 59 gemäß Betrieb mit konstanter Füdermenge der Dosierpumpe 44, entsprechend konstanter Schergeschwindigkeit TT , werden für verschiedene Schmelzetemperaturen T die Schubspannungen V_x. j ermittelt und daraus die

wand

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zugeordneten Druckwerte ρ mittels der oben erläuterten Beziehungen errechnet. FUr das in Fig. 3 eingezeichnete Beispiel ergibt sich so die Reglerkennlinie 58, die in Fig. 4 wiedergegeben ist. Als Parameter wurde fUr das o. g., dem vorliegenden Beispiel zugrundegelegte Material eine Schergeschwindigkeit von TT = 23 s gewählt. FUr die verschiedenen

Temperaturen der Kurvenschar in Fig. 3 ergeben sich aus den

in

Schnittpunkten mit diesem Parameter die/Fig. 3 ablesbaren Schubspannungen ty ,, die in Fig. 4 links von der Ordinate eingetragen sind; und aus den Umrechungen die ew der Ordinate zugeordneten Druckwerte ρ Über den einzelnen Temperaturen T als Abszissenwerten.

Falls es sich beim Zweikoordinatenregler 55 (siehe Fig. 2) um einenelektro-mechanischen Abtastregler nach Art eines im Schrittbetrieb arbeitenden x-y-Abtasters handelt, wird eine Schablone 62 mit einer Berandung entsprechend der Reglerkennlinie 58 aus elektrisch nicht leitendem Material geschnitten und in den Zweikoordinatenregler 55 auf eine Abtastfläche 63 aus elektrisch leitendem Material gelegt. Der in Fig. 2 symbolisch eingetragene Abtaststift 64 ist sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung verschiebbar, wofUr Stellmotore 65, 66 vorgesehen sind, die Über die Istwerteingänge 56 bzw. 57 angesteuert werden. Bei einem zweckmäßigen und als solchen bekannten und kommerziell erhältlichen Zweikoordinatenregler 55 dieser Art ist ein Zeitgeber 67 vorhanden, der in vorgebbarer Folge ein Absenken des Abtaststiftes 64 auf die Abtastfläche 63 bewirkt. Wenn aufgrund eines Istwert-Wertepaares der

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Abtaststift 64 oberhalb der Reglerkennlinie 58 steht, erfolgt beim Absenken das Schließen eines Stromkreises, der dagegen nicht geschlossen wird, wenn das Absenken im Bereiche der Schablone 62 und somit unterhalb der Reglerkennlinie 58 erfolgt. Somit hängt das Ausgangssignal am Reglerausgang 61 davon ab, ob die Istwert-Wertepaare an den Istwerteingängen 56,57 einem Koordinatenwert oberhalb oder unterhalb der Reglerkennlinie 58 entsprechen.Danach wieder bestimmt sich die Ansteuerung des Stellgliedes in Form des Stellmotors 30, nämlich derart, daß der Durchtrittsquerschnitt durch die Ringspalt-Drossel 29 verringert wird, wenn fUr eine Momentantemperatur in der Schmelze der Druckabfall Δ_ρ Über die MeßdUse 47 zu groß ist, während bei zu kleinem Druckabfall &p der Drosselquerschnitt vergrößert wird. Dazu kann beispielsweise ein bipolares Signal vom Reglerausgang 61 geliefert werden, während bei anderen praktischen Gestaltungen derartiger Zweikoordinatenregler 55 der Reglerausgang 61 zweipolig ist und je nachdem, ob der Stellmotor 30 fUr Schließen oder fUr Öffnen der Drossel 29 angesteuert werden soll, entweder auf dem einen oder auf dem anderen Leitungszug der Zweileiter-Verbindung zum Stellmotor 30 ein Signal erscheint. Beim Schließen der Drossel nimmt der Widerstand fUr die Kunststoff-Schmelze, die von dem Schneckenkneter 1 Über das Siebpaket 39 an das Formwerkzeug 38 geliefert wird, zu, d. h., sowohl der Druck vor dem Formwerkzeug und damit auch im Probenstromkanal 45_/als auch die Schmelze-Temperatur T nehmen zu, was einem Anstieg des Schmelzindex-Wertes und damit einem verstärkten Abbau des Polypropylen entspricht. Dagegen sinkt bei weiter geöffneter Drossel 29 der Durchgangswiderstand durch den Ringspalt 34, d. h., der Druck und damit auch die Temperatur in der

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f/

Schmelze erniedrigen sich, was einer Verringerung des Schmelzindex und damit einer Erhöhung der Schmelzviskosität des Polypropylen im Formwerkzeug 38 entspricht. Es wird also durch entsprechende Einstellung des durch die Drossel 29 hervorgerufenen Widerstandes eine Beeinflussung der Temperatur und damit des Abbaugrades der auszutragenden Schmelze vorgenommen, unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Friktionswärme im Bereiche der Druckzone vor der Spitze des Schneckenkneters 1 direkt proportional mit dem Druck in der Schmelze zunimmt. Ein durch Verstopfungserscheinungen im Siebpaket 39 hervorgerufener Druckanstieg auf dem Wege der Schmelze vom Schneckenkneter 1 zum Formwerkzeug 38 kann durch entsprechende Vergrößerung des wirksamen Durchtrittsquerschnittes durch die Drossel 29 kompensiert werden, was durch den beschriebenen Regelkreis selbsttätig und quasi-kontinuierlich sichergestellt wird, auch im Falle der raschen Druckschwankungen aufgrund Siebwechsels, wenn mittels einer Siebwechselvorrichtung ein verstopftes Siebpaket 39 gegen ein frisches ausgetauscht wird, Über dem ein erheblich geringerer Druckanstieg stattfindet. So ist die Einhaltung einer konstanten Schmelzviskosität ι durch Beeinflussung der Regelstrecke Über die als Stellglied wirkende Drossel 29 möglich, und damit die Voraussetzung fUr automatischen Betrieb des Abbauens von Polypropylen geschaffen/ das Formwerkzeug 38 liefert trotz ständig sich verändernder Druckgegebenheiten Über dem Siebpaket 39 ein Erzeugnis konstanter Qualität.

Über den Zeitgeber 67 wird eine derartige Abtastrate vorgegeben, daß Laufzeit- oder Totzeiteffekte im Zuge des Vortriebes der

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Schmelze durch die Drossel 29 und das Siebpaket 39 zum Formwerkzeug 38 nicht zu Regelschwingungen fuhren, weil immer erst dann wieder ein Sollwert-Istwert-Vergleich in Form der Abtastung Über der Abtastfläche 63 ia Zweikoordinatenregler 55 erfolgt, wenn nach einer Verstellung der Drossel 29 sich wieder quasi-stationäre Verhältnisse vor dem Formwerkzeug 38 eingestellt haben, je nach den konkreten Gegebenheiten nach 1 ... 10 sek.

Es ist jedoch zweckmäßig, den Zweikoordinatenregler 55 erst dann in Betrieb zu setzen, wenn die Anlage nach Betriebsbeginn einmal von Hand auf den gewünschten Arbeitspunkt 68 auf der Reglerkennlinie 58 (siehe Fig. 4) eingefahren wurde, wie es durch die Einfahrkurve 69 symbolisch dargestellt ist. Denn ein stabiler Arbeitspunkt 68 stellt sich erst dann ein, wenn die Betriebsparameter der Anlage stationäre Werte eingenommen haben. Beim Einfahren wird zweckmäßigerweise das Anfahrventil 35 geöffnet, so daß diejenige Schmelze, die noch keine stationären Eigenschaften aufweist, durch den Auslaß 37 - anstelle durch das Formwerkzeug 38 · entfernt wird, mit Abziehen nur desjenigen Quantums an Schmelze durch das Siebpaket 39, das für die Schmelzindex-Meßeinrichtung benötigt wird. FUr das Anfahren ist die Drossel 29 zunächst ganz geöffnet. Stationäre Verhältnisse haben sich eingestellt, wenn der Material-Durchsate, das Drehmoment fUr den Antrieb des Schneckenkneters 1, dessen Drehzahl und die Temperaturverteilung Über der Anlage Werte erreicht haben, die fUr den Betriebszustad der konkret in Betracht gezogenen Anlage charakteristisch sind. Wenn sich auf dem Anzeigegerät 53 bzw. nach Umrechung Über die oben erläuterten Beziehungen aus der Rechner-Ausgabe des Rechners 54 ergibt, daß der

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JG

Arbeitspunkt 68 praktisch erreicht ist, in dem sich die Einfahrkurve 69 mit der Reglerkennlinie 58 schneidet (siehe Fig. 4), kann das Anfahrventil 35 geschlossen und der Zweikoordinatenregler 55 in Betrieb gesetzt werden. Aufgrund des Zweipunkt-Betriebsverhaltens des Reglers 55 schwanken fortan die Istwerte um die Reglerkennlinie 58, wobei der Betrag dieser Schwankungen durch die Abtast-Intervalle (in der Kegel zwischen ein und zehn Sekunden) Über den Zeitgeber 67 vorgebbar ist.

Zweckmäßigerweise ist jedoch ein Grenzwertmelder 70 den Istwerteingängen 56, 57 parallelgeschaltet, der im Falle einer vorgebbaren Abweichung von der Reglerkennlinie 58 einen Signalgeber 71 ansteuert und/oder den Zweikoordinatenregler 55 außer Betrieb setzt, weil aufgrund vom Regelkreis nicht beherrschter StöreinflUsse die stationären Verhältnisse verlassen wurden und die Anlage neu eingefahren werden muß. Der Fall kann auch eintreten, wenn die apparativen Parameter der Produktionsanlage, wie Durchsatz, Drehzahl und Gehäusetemperatur des Schneckenkneters I₁ so ungUnstig vorgegeben sind, daß bei bestimmten Regelabweichungen und in Hinblick auf vorgegebene Einheits-Verstellungen mittels des Stellmotors 30 der Arbeitspunkt 68 nicht innerhalb vorgegebener Zeit wieder erreichbar ist.

Zugleich kann dieser Grenzwertmelder 70 dafür ausgelegt sein, nach Inbetriebnahme des Reglerkreises eine Blockierschaltung 72 dahingehend zu beeinflussen, daß im Interesse der Vermeidung unnötigen Schaltspieles des Stellmotors 30 eine Verstellung der Drossel 29 noch nicht bei geringen Regelabweichungen eintritt, sondern nur bei

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Überschreiten eines vorgegebenen Detrages der kecelnbweichunc! vorn Lec-lerciusnang 61 ein Signal ouf den Stellmotor 30 gegeben wird.

hin solcher Grenzwertmelder 70 kann in gleicher weise nach dem Prinzip eines I⁷weikoordinafcen-.*-btnsters nufgebauh sein, wie der beschriebene Zweikoordinatenregler 55, Auf der Abtastflci :he 63 iot dann dne nur sfcreifenfürmige Schablone angeordnet, din den Vorlauf der i«eglerkennlinie 58 wiedergibt, so daß erst dann, v/enn der Abtaststift 64 oberhalb oder unterhalb dieses Streifens auf die Abtastflache 63 niedergeht, der elektrische Kontakt hergestellt wird, der die "lockierschaitung 72 freigibt. In Fig. 2 ist ein Umschalter 73 am Ausgang des Grenzwertmelders 70 vorgesehen, der während des Hocrifahrens der nlage von Hand auf den Signalgaber 71 geschaltet ist, um ein Signol auszulösen, wenn die Einfahrkurve 69 (vgl. Fin. 4) den streifenförmigen Toleranzbereich 74 beiderseits der Keglerkennlinie 5ii schneidet; woraufhin der Umschalter 73 auF die Hlockierschaltung 72 umgeschaltet wird, um das Signal vom i\eglerausgang 61 freizugeben, wenn im nun folgenden automatischen Kegelbetrieb dieser Toleranzbereich 74 wieder verlassen werden sollte.

Wenn, wie eingangs erwähnt, der Zweikoordinatenregler 55 durch einen Kechner realisiert ist - sei es durch einen gesonderten F'»eglerrechner pemcfl Fig. 5, sei es durch einen Zentralrechner, der auch der Aufnahme der Fließdiagramme gemäß Fig. 3 dient und nach Inbetriebnahme dos automatisch wirkenden Ueglerkreises gleichzeitig im Tir.iesharing-Oetrieb als d

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detn /nzeigegerät 53 nachgeschciltf te i.e;:hner 54 nach Fig. '" dient -,dann bedarf es der Umwandlung einer Uegler'cennlinie 5'i entsprechend Fig. 4 in ein Polynom, um für jedes Istwertpaar feststellen zu können, ob der uers-hnith der Drossel 29 verringert oder vergrößert werden muß. Ein solches Polynom kann empirisch aus der empirisch^jewonnenen ueglerkennlinie entsprechend Fig. t ermittelt werden; zweckmüßiger ist es, bereits bei der Aufnahme der Daten, aus denen sich ein Fließdiagramm entsprechend Fig. 3 darstellen läßt, die Wertepaare zur Gewinnung des Polynomes zu extra-polieren und das Polynom mittels als solcher bekannter Unterprogramme zur Definition von Kennlinien durch vorgegebene Werti>panre bereits innerhalb des Rechners zu erstellen.

Bei einer Versuchsausführung zur vorliegenden Erfindung entsprechend Fig. 2 mit einem Rechner als Zweikoordinatenreglor 55 wurde für die Materialeigenschaften entsprechend Ficj. 3/Fig. 4 folgendes Polynom zugrundegelegt:

T = 731,214 - 13,220 ^p + 0,13C Ap².

Im Falle der Idealisierung des Zweikoordinatenreglers 55 durch einen Rechner kann ferner die gesonderte gerätetechnische ienlisieruria des Grenzwertmelders 70 entfallen, do bei der Vorgabe des üetriebsprogrammes im Timesharing-Oetrieb zutjlei-h eine rechnerir,rhr -nnlyse der Istwert-Wertepaare in Hinbli.k nuf vorgegebene Toleranzen bezüglich der Ueglerkennlinie 5ίί durchgeführt werden kann, um beispielsweise bei zu starken /bwoichungen vom stationHr^n Hotrieb des

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Regelkreises den Signalgeber 71 anzusteuern, andererseits hei nur geringen Regelabweichungen noch auf eine Ansteuerung des Stellmotors 30 zur Veränderung des momentan wirksamen I rosseleuerschnitte zu verzichten. Da ein Regelkreis unter Verwendung eines Rechners als Regler - im vorliegenden Beispielsfalle als Zweikoordinatenregler 55 - ohnehin als diskontinuierlicher oder Abtastregelkreis arbeitet, dessen Tastfrequenz Über die Zeitbasis fUr die Funktion des Rechners vorgebbar ist, erübrigt sich ein gesonderter Zeitgeber 67 fUr die Periodizitct der Abfrage der Istwert-Wertepaare und deren Vergleich mit der Reglerkennlinie 58. Bei Verwendung eines Rechners als Zweikoordinatenregler 55 ist es darüber hinaus ohne weiteres realisierbar, die Stärke der Ansteuerung des Stellmotors 30 bei Erfordernis einer Veränderung des Drosselfuerschnittes proportional zur momentanen Abweichung des Istwert-Wertepaares von der Reglerkennlinie 58 zu wählen, etwa derart, daß das vom Reglerausgang 61 abgegebene Stellsignal fUr den Stellmotor 30 im Falle einer Einheitsamplitude in der Länge variiert oder im Falle einer Einheitslänge in der Amplitude variiert wird. Auf diese Weise ist auch bei relativ starken Abweichungen der Schmelzeeigenschaften vor dem Formwerkzeug 38 ein rasches Wiederannähern an den der momentan gegebenen Temperatur T zugeordneten Arbeitspunkt 60 auf dieser Reglerkennlinie 58 (vgl. Fig. 4) gewährleistet.

ferner ist der Einsatz eines Rechners, beispielsweise des eingangs genannten Types, au :h deshalb einem elektromechanischen Zweikoordi-

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natenregler 55 nach dem Prinzip der x-y-Abtastung vorzu ziehen, weil dieser Rechner zugleich dazu herangezogen werden kann, umgerechnete Daten Über die Schmelzeeigenschaften, insbesondere über vorübergehende Abweichungen von den Solleigenschaften, für spätere Kontrollzwecke zu ermitteis und abzuspeichern bzw. auszudrucken, wie es als solches durchaus bei der Realisierung industrieller Regel-kreise unter Verwendung von Prozeßrechnern auf anderen techologischen Gebieten bekannt ist.

Aus oben angegebenen Beziehungen ergibt sich, daß die Funktion des Regelkreises nach Fig. 2 auch gewährleistet wäre, wenn die Reglerkennlinie 58 der Beziehung

η = f (T)

genügt, wofür die Schubspannung konstant gehalten bleiben müßte, was über eine entsprechende Variation der Probenstromfördermenge durch Beeinflussung der Drehzahl der Dosierpumpe 44 erreichbar wäre. Für die praktische Funktion eines solchen Regelkreises müßte die Variation der Drehzahl der Dosierpumpe 44 aber einen sehr großen Bereich überstreichen, weshalb eine Regelung nach diesen Kriterien aus Gesichtspunkten der Praktikabilität und Funktionssicherheit des Regelkreises weniger empfehlenswert ist, als die in Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 4 dargestellte Regelung.

Wenn jedoch keine Abbau- oder Vemetzungserscheinungen des Polypropylen infolge der Knet- und Erwärmungsbehandlung angestrebt werden, sondern lediglich ein normales Granulieren von Polypropylen (oder von Polyäthylen), dann treten in der Regelstrecke, also im

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Bereiche zwischen der Austragsstelle des Schneckenkneters 1 (vgl. Fig. 1) und dem Formwerkzeug 38 (vgl. Fig. 2, etwa eine Unterwasser-Granulierplatte darstellend) nicht so große Temperaturschwankungen auf, und der Regelkreis muß lediglich dafUr ausgelegt werden, den langsamen Druckanstieg im Zuge der Verschmutzung des Siebpaketes 39 und die schlagartige Druckminderung bei Austausch eines verschmutzten Siebpaketes 39 gegen ein frisches durch entsprechende Verstellung des wirksamen Durchtrittsquerschnittes der Drossel 29 zu kompensieren. Zwar kann auch hier der Funktion des Regelkreises wieder eine konstante Schergeschwindigkeit aufgrund konstanter Pumpenförderleistung, entsprechend Fig. 2/Fig. 4, zugrundegelegt werden; in diesem Falle ist aber auch ein Betrieb mit dem Parameter konstanter DUsenwandungsschubspannung entsprechend konstantem Druckabfall Über der Meßdüse 48 ohne die vorgenannten Schwierigkeiten zu großer Variation der Pumpendrehzahl möglich, worauf das in Fig. 5/Fig. 6 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel zur Realisierung des erfindungsgemtißen Verfahrens abgestellt ist.

Dafür ist der Umschaltersatz 59 am Eingang des Antriebsmotors 51 fUr die Dosierpumpe 54 nun an den Regelabweichungs-Ausgang eines Druckreglers 76 geschaltet, dessen Istwerteingang dem Druckaufnehmer 49 innerhalb der Schmelzindex-Meßeinrichtung 43 nachgeschaltet ist, die in Fig. 5 auf das Funktionswesentliche reduziert und in Zusammenhang mit einer ebenfalls vereinfachten symbolischen Darstellung der Übrigen Anlagenteile aus Fig. 2 wiedergegeben ist.

Auf den ersten Istwerteingang 56 des Zweikoordinatenreglers 55 ist wieder der Temperaturaufnehmer 50 der Schmelzindex-Meßeinrichtung

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geschaltet, während der zweite Istwerteingang 57 nun über den Umschaltersatz 59' an den Ausgang des Drehzahlgebers 52 angeschlossen ist; d. h., der zweite Istwert ist die Momentandrehzahl, mit der die Dosierpumpe 44 angetrieben wird, um bedingungsgemäß über der Heßdüse 47 der Schmelzindex-Meßeinrichtung 43, unabhängig von Druck- und Temperaturschwankungen in der Schmelze innerhalb der Regelstrecke vor dem Formwerkzeug 38,einen konstanten Druckabfall Δρ aufrechtzuerhalten.

Der Zweikoordinatenregler 55 arbeitet nun nach der in Fig. 6 wiedergegebenen Keglerkennlinie 53, die sich entsprechend dem Vorgehen zum Gewinnen einer Ueglerkennlinie 58 nach Fig. 4 wiederum aus den empirisch ermittelten Fließkurven gemäß den Fließdiagramm Fig. 3 gewinnen läßt, wofür die entsprechenden Schnittpunkte in Fig. 6 links neben der Ordinate eingetragen sind. Dort sind ferner die sich aus den Umrechnungen bei vorgegebener Geometrie der MeßdUse 47 ergebenden, zugeordneten Werte für den Volumenstrom Q bei der jeweiligen Dosierpumpen-Drehzahl η angegeben, die sich aus den oben angegebenen Abhängigkeiten für die Schergeschwindigkeit Vergeben.

Wie schon für das Beispiel einer Reglerkennlinie 58 nach Fig. erläutert, läßt sich auch die Reglerkennlinie 50 für den Zweikoordinatenregler 55 beim Aufbau des Regelkreises nach Fig. 5 als Polynom darstellen, um den Zweikoordinatenregler 55 wieder als Rechner 75 zu realisieren.

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Entscheidend ist, daß am Reglerausgang 61 bei Istwert-Wertepaaren, die oberhalb der Reglerkennlinie 58 (Fig. 6) liegen, der Stellmotor 30 für ein Schließen der Drossel 29 angesteuert wird, bei Wertepaaren unterhalb der Reglerkennlinie 48 dagegen die Drossel 29 geöffnet wird.

Aus Stabilitätsgründen ist es auch bei diesem AusfUhrungsbeispiel wieder ratsam, nach Inbetriebnahme der Anlage zunächst eine Beeinflussung von Hand, etwa längs der Einfahrkurve 69 in Fig. 6, vorzunehmen, bis ein Arbeitspunkt 68 auf der Reglerkennlinie 58 wenigstens angenähert erxeicht ist, um nun auf selbsttätigen Regelbetrieb umzuschalten. FUr die Abfragefrequenz des diskontinuierlich arbeitenden Zweikoordinatenreglers 55 und fUr etwaige Möglichkeiten einer Stellgliedbeeinflussung nach Maßgabe der momentanen Abweichungen von der Reglerkennlinie 58 gelten wieder die oben in Zusammenhang mit Fig. 2/Fig. 4 gebrachten Erörterungen. Es wäre ferner, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ein Betrieb des Schmelzviskositätsregelkreises mit einer Reglerkennlinie nach der Beziehung fUr mengenstromabhängigen Druckaufbau _r · , _ \

möglich, wofür allerdings von der Annahme konstanter Temperatur T entsprechend den einzelnen Fließkurven des Fließdiagrammes nach Fig. 3 ausgegangen werden müßte. Wenn diese Voraussetzung nicht hinreichend gewährbar ist, ist es allerdings möglich, die in dem Fließdiagramm nach Fig. 3 dargestellte Abhängigkeit von der Schmelzetemperatur T dem Regelkreis als zusätzliche Einflußgröße nach Art einer Störgröße entsprechend den Beziehungen

m = f (T) und f = f (T)

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Ψι

aufzuschalten.

Vorstehende, modifizierte Keglerkennlinie (vgl. E. Bernhardt, a.a.O. Seite 257, Gl. 152) gilt für strukturviskosc Ltoffe wie Polymerschmelzen, die dem Fließgesetz ,' ■■ C-gehorchen. Darin sind

= der Fließexponent,
. --.'·= die Fluidität

Stoffwerte, und ist wieder die Schubspannung der Schmelze an der Wand der Heßdüse.

In allen Füllen ist es durch die erfinduncsgemäße Lösung , nümlich durch Eingriff in eine Schmelzviskositäts-Regelstrecke Über eine Drossel als Stellglied und unter Verwendung einer als solchen bekannten Schmelzindex-Meßeinrichtung zur Gewinnung von Istwert-Wertepaaren für einen Zweikoordinatenregler, möglich, Schwankungen in der Qualität des Aufgabeproduktes vor einem Formwerkzeug derart auszugleichen, daß eine einheitliche Qualität fUr das Produkt erzielt wird, das das Formwerkzeug verläßt, wie es insbesondere bei Extrusions-Fertigungsvorgängen, aber auch bei der Rohstoff-Granulation erwünscht ist.

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Leerseite

Claims

DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU D-8500 Nürnberg essenweinstrasse 4-4 telefon 09ii/203727 telex οί/23135 Nürnberg, 15. 11. 1977 120/62 Werner & Pfleiderer, Theodorstr. 10, 7000 Stuttgart-Feuerbach Ansprüche

1. Anordnung einer Schmelzindex-Meßeinrichtung, bestehend aus einer drehzahlsteuerbaren Dosierpumpe mit Drehzahlgeber und einer in einem Probenstromkanal angeordneten MeßdUse sowie unmittelbar vor dem Eingang der MeßdUse an den Probenstromlcanal angeschlossenen Druck- und Temperaturaufnehmern, hinter dem Siebpaket eines Kunststoff-Extruders, dadurch gekennzeichnet, daß, zur Regelung der Viskosität eines in einem Schneckenkneter-Extruder (1) aufgeschmolzenen Kunststoffes vor dem Formwerkzeug (38), zwischen dem Auslaßende (28) des Schneckenkneters (1) und der Siebwechseleinrichtung eine Drossel (29) veränderbaren Durchlaßquerschnittes angeordnet ist, deren Stellmotor (30) dem Reglerausgang (61) eines programmierbaren Zweikoordinatenreglers (55) nachgeschaltet ist, dessen Regler-Kennlinie (58) als Temperatur-Druck-Kennlinie bei Betrieb der Dosierpumpe (44) mit konstanter Fördermenge, bzw. als Temperatur-FOrdermengen-Kennlinie bei Betrieb der Dosierpumpe (44) mit konstantem Druckabfall Über die MeßdUse (47), vorgebbar ist, wobei auf einen der Istwerteingänge (56) des Zweikoordinatenreglers (55) der Temperaturaufnehmer (50) und auf den zweiten

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Istwerteingang (57) der Druckaufnehmer (49), bzw. der Drehzahlgeber (52), geschaltet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzindex-Meßeinrichtung (43) mit einem kurzen Probenstromkanal (45) ausgestattet und in innigem thermischem Kontakt an dem Maschinengehäuse zwischen dem Siebpaket (39) und dem Formwerkzeug (38) angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (29) als Axial-Ringspaltdrossel aus einem Hohlzylinder (31) und einem darin mittels eines Stellmotors (30) axial verschiebbaren Stiftkolben (33) ausgebildet ist.

4. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelkreis mit diskontinuierlich arbeitendem Zweikoordinaten-Regler (55) vorgesehen ist.

5. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Zweikoordinatenregler (55) als Sollwert-Istwert-Vergleicher ein von den beiden Istwerten ausgesteuerter, nach Art eines Zweipunktreglers schaltender x-y-Abtaster fUr eine nach der Sollwertfunktion (Regler-Kennlinie 58) geschnittene Schablone (62) vorgesehen ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Zweikoordinatenregler (55) als Sollwert-Istwert-Vergleicher ein

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digitaler Vergleichs-Rechner (75) vorgesehen ist, den die Sollwertfunktion (Regler-Kennlinie 58) als Polynom einspeicherbar ist und der ein Reglerausgangssignal nach Maßgabe der Abweichung des Istwert-Wertepaares von der Sollwertfunktion (Regler-Kennlinie 58) auslöst.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Reglerausgangssignal und/oder das Abtastintervall fUr Übernahme von Istwert-Wertepaaren in den Zweikoordinatenregler (55) in Abhängigkeit von der Sollwertabweichung variierbar ist.

8. Anordnung nach einen der Ansprüche 5 bis 7, dodurch gekennzeichnet, daß das Reglerausgangssignal durch die Sollwert-Istwert -Abweichung des Druckes bzw. der Fördermenge bei Temperatur-Istwert bestimmt ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dodurch gekennzeichnet, daß beim Sollwert-Istwert-Vergleich fUr die Abgabe eines Reglerausgangssignales zur Ansteuerung des Stellmotors (30) eine Schalthysterese vorgesehen ist.

10. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dodurch gekennzeichnet, daß bei überschreiten einer vorgebbaren Regelabweichung eine Blockierschaltung (72) zwischen dem Reglerausgang (61) und dem Stellmotor (30) sowie ggf. ein Signalgeber (71) von einem Grenzwertmelder (70) ansteuerbar sind.

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11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Regler-Kennlinie (58) die Beziehung

Jai- +3) T*" L

vorgegeben ist, worin

4 ρ der Druckabfall Über der MeßdUse (47),
R der Radius der MeßdUse (47),
L die Lunge der MeßdUse (47),

Q die Fördermenge der Dosierpumpe (44), proportional der Drehzahl η der Dosierpumpe (44),

§ die Fluiditöt des Kunststoffes und
■*» der Fließexponent des Kunststoffes,
bei einer Abhängigkeit -·»», φ « F

12. Verfahren zum Regeln der Viskosität von aufgeschmolzenem und
auszuformendem Kunststoff, dessen Temperatur und Druck gemessen wird, durch Beeinflussung einer MaterialfluB-Drosselstelle im Anschluß an
die Knetbehandlung des Kunststoffes, dadurch gekennzeichnet, daß
fUr den spezifischen Kunststoff eine empirisch ermittelte Schmelzindex- oder Regler-Kennlinie

A P * f (T) bzw. Q = f (T)

worin Ap der Druckabfall Über einer MeßdUse einer Schmelzindex-Meßeinrichtung,

T die Temperatur eines Probenstromes am Eingang der

MeßdUse und
Q der an die MeßdUse gelieferte Probenstromfluß ist,

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als Sollwert-Charakteristik vorgegeben wird, daß in vorgebbaren Intervallen der Schnelzindex bei Monentantenperatur des aufgeschaiolzenen Kunststoffes vor seinen Ausfornen bestimmt und daß je nach der Abweichung des Istwert-Wertepaares von der Regler-Kennlinie, bezogen auf Monentantenperatur in der Schmelze, die Materialfluß-Drosselung verstärkt oder verringert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung naterialspezifischer Schmelzindex- oder Regler-Kennlinien an der fUr Ausfornproduktion vorgesehenen Verarbeitungsanlage fUr einen vorgegebenen, bekannten Kunststoff bei'einstellbarer Schmelzetemperatur vor den Ausformwerkzeug Schmelzindexmessungen zur Erstellung von Fließdiagrannen durchgeführt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßergebnisse fUr die Schmelzindexmessung unmittelbar in einen Regler-Rechner eingespeist und darin zu abzuspeichernden Polynomen von Regler-Kennlinien ungesetzt werden.

15. Verfahren nach einen der Ansprüche 12 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Ausfornanlage von Hand in die Nähe des Arbeitspunktes auf der vorgegebenen Regler-Kennlinie eingefahren und dann auf selbsttätige Regelung ungeschaltet wird, wenn das Reglerausgangssignal einen vorgebbaren Betrag der Regelabweichung unterschreitet.

0 9 8 2 fi / f) A 1 ?

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß je nach der Vorgabe der Regler-Kennlinie entweder der fUr die Schmelzindex-Istwertmessung an die Meßdüse gelieferte Volunenstrom oder der Über der MeßdUse auftretende Druckabfall auf einen vorgebbaren konstanten Betriebsparameter eingeregelt wird.

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