Entwicklung einer gravimetrischen Durchsatzregelung für einen Polyethylen-Extrusionsprozess (PDF)

Bachelorarbeit aus dem Jahr 2018 im Fachbereich Elektrotechnik, Note: 1,3, AKAD University, ehem. AKAD Fachhochschule Stuttgart, Sprache: Deutsch, Abstract: Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung und Verbesserung eines Blasfolienprozesses in der Polyethylen-Blasfolienextrusion.

Der Rohstoff, in diesem Fall PE-LD-Granulat (Polyethylen Low-Density), wird dem Granulattrichter kontinuierlich zugeführt. Der Antrieb treibt über ein Getriebe die Extruderschnecke an, wodurch das Granulat über den Einzug in den Extruder gezogen wird. Die Menge an Granulat in cm³ je Schneckenumdrehung ist abhängig von der Schneckengeometrie. Im Extruder wird das Granulat mittels mehrerer, aufeinanderfolgenden Heizzonen erwärmt und unter hohem Druck vermengt, bis am Ausgang des Extruders eine homogene Schmelze erreicht wird.

Da es sich bei der Folie um einen Folienschlauch handelt, also eigentlich um zwei aufeinanderliegende Folien, muss der Ausgangswert verdoppelt werden. In diesem Fall wäre also für eine Folie mit einer Materialdicke von 90 µm und einer Breite von 1200 mm eine Grammatur von 199,8 g/m vorzusehen. Das grundlegende Problem hierbei: Die Grammatur hängt, bei gegebener Breite, nur von der Dichte des Rohmaterials ab. Somit entstehen durch Änderungen der Dichte des Kunststoffes Schwankungen in der Foliendicke, welche durch das mengenmäßige Dosiersystem nicht ausgeglichen werden können. Erschwerend kommt hinzu, dass immer häufiger recycletes Material, sogenanntes Regranulat, eingesetzt wird, welches aus produktionstechnischen Gründen nochmals um bis zu 7 % in der Dichte variieren kann. Hierdurch entsteht ein großer Kontrollaufwand durch die Maschinenführer, die ständig in den Prozess eingreifen und entsprechende Anpassungen durchführen müssen.

Das Ziel dieser Arbeit ist nun, diesen Prozess der Kontrolle und Anpassung der Foliendicke, respektive der Metergrammatur, zu automatisieren und dadurch eine Entlastung des Bedienpersonals und eine Qualitäts- und Quantitätssteigerung zu erreichen.

Die Schwierigkeit dieser Arbeit liegt an der Entwicklung der Durchsatzmessung des Kunststoffgranulats bzw. an dem nötigen Algorithmus hierfür und an den Schnittstellen der Extrusionsanlage, auf die mit der Automatisierungslösung zugegriffen werden muss.