挤出片材厚度变化的确定

作者：Thomoas W. Fisher    来源：Ringier

欢迎访问e展厅 展厅 2 塑料挤出机展厅 片材生产线, 单螺杆挤出机, 双螺杆挤出机, 板材生产线, 木塑挤出机, ... 挤出片材的厚度不一致是一个严重的问题。在挤出用于热成形的薄片材时，均匀的厚度对于被成形件获得合适壁厚和防止光学变形都是重要的，这两个对于包装来说都是严重的质量问题。厚片材的厚度变化会带来另外的变形问题 - 你经常不得不在辊筒上对片材进行再次加热以把它弄平整。 卷材的厚度问题可能是在机向（MD）或横向（TD）的，并有着与设备、材料和工艺有关的多种多样的起因。传统减少厚度变化的方法是添加一套扫描厚度控制系统。更好的方法是解决引起变化的问题。如果能完成这个，那么测厚系统将不必工作得太辛苦，可以被用来调整剩下的小波动。 设备上的成因 片材厚度变化可能来自于不正确的螺杆与模头设计、不合适的温度分布和磨损的挤出机套筒和螺杆。如果操作者有用旧的螺杆或套筒，就能区别保养记录，但他们可能不会把它看成是厚度变化之源。螺杆引起的机向和横向的厚度变化是由冲击所引发的，因为它们重复出现，所以易于被发现。熔体泵能有助于消除由不佳螺杆设计或由磨损引起的厚度变化。 不正确的套筒温度分布也有可能导致冲击，但熔体泵不会解决这个问题，这将在粘度变化和由此引起的机向和横向上的不均匀厚度中得到反映。套筒温度分布必须将树脂的熔融特性与螺杆式样进行匹配。 针对特定的操作条件，设计出了片材挤出模头中的长流道。如果处理该种聚合物的条件并不符合模头式样，那么就会做出不均匀的产品。 材料上的成因 厚度问题可能由进入到加料块和模头中的熔体温度不稳定和加料与混料不稳定所引起。保持熔体流的温度稳定是维持片材尺寸的最重要因素。熔体温度直接影响着熔体粘度。甚至粘度的小小变化也将改变在模头中的流动分布，从而改变片材性能。在这里，设定不正确的套筒温度会再次易于引发故障。 材料组成的变化可能引起熔体温度和粘度变化。当处理混合料时，不稳定的混合比率可以诱发问题。检查混料器是否设定正确和运转正确是件有意义的事情。 工艺上的成因 不适当的速度调节、操作者引起的变化和工厂环境的变化也能影响片材厚度的变化。螺杆速度变化直接影响着机向厚度一致性。挤出机能放大驱动系统中的任何速度差错。所以即使是小小的速度变化也能导致严重的机向尺寸变化。速度变化也影响着流体分布，从而也改变着横向的性能。利用现代具有译码器反馈的数字驱动将消除速度引起的厚度变化。 操作者对工艺参数的调节会干扰厚度的控制。而且，操作者倾向于以他们自己的方式来运行生产线。他们不应对此袖手旁观。通过增加总线控制，可以减少因操作者引起的变化，这限制了操作者经许可做出的调整的范围。总线控制也缩短了达到规范所需的起动时间。由于控制系统了解整个工艺过程，所以它能比单独的离散控制器或传统多段控制器更好地完成作业。 工厂环境的变化，例如来自敞开门或风扇的气流，也会破坏片材的尺寸。温度与湿度的季节性变化常对卷材厚度起着不利影响。户外温度可以影响冷却辊中冷却水的温度。户内温度和气流可以改变片材的冷却速度。厚度薄的片材对周围气流的变化特别的敏感。 甚至当周围因素不稳定时，闭环的特点控制能争求保持片材厚度。然而，如下面所述的自动绘图是有助于弥补环境变化的控制策略。 控制器能做什么？ 大部分的片材加工商拥有厚度控制系统。也许有三分之二的依赖于以测量系统为基础的手动调节，有三分之一的拥有自动调节。 轮廓扫描测量能与控制系统结合成一体，通过调节挤出机（或熔体泵）速度或冷却辊牵引速度，来控制平均机向厚度。通过调整模头螺栓，控制横向厚度。然而，轮廓测量与控制系统生来对纠正横向轮廓是迟钝的。 传统控制系统常常是独立控制环的集合，只是纠正每个环的各个控制参数中偏差。先进的控制系统调整整个过程，集合“前馈”或预想的功能，使这些环之间的负作用减到最小。 “前馈”控制的一个好例子是在速度变化之后，立即对一个或更多套筒温度回路进行调节。“前馈”以对速度变化之后的历史过程的了解为基础。这种技术能大大减少对敏感温控区的不适，胜过等待温度的偏离和回路对温度误差做出反应。 在很多应用中，先进的控制回路能控制主要的控制回路，以维持次要的参数。一个例子是在有限范围内自动调节机筒温度，保持稳定的最终熔体温度。 依靠内部软件“map”，识别出哪一部分的片材是受哪个模栓控制，自动轮廓控制系统对模栓进行调节。考虑到片材条纹由每个模栓位置出来，但条纹可能不是笔直和平行的。因为片材根据冷却辊和周围气流引起的冷却速度进行伸展和皱缩，模栓绘图可能是相当复杂的。自动绘图功能追踪模栓修正的结果，然后自动调节模栓条纹的内部图。它不能迅速追踪变化的环境条件，但它能提供分析起因和随后效果的线索。 操作者应当拥有必要的可视软件，以便适当地管理工艺。因为在鉴别厚度变化原因方面操作者处在“第一线”，所以操作者应当拥有所有工艺参数趋势图表的显示，以及横向轮廓图。最后，大多数熟练操作人员可以在一条片材生产线上生产出平整而合乎规范的片材，而不管有没有自动控制器。但自动化装置越多，操作者在追踪变量上所花的时间就越少。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/29/2005)