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塑料生产过程的在线测量与测试

作者：Kunststoffe plast europe 来源：PT现代塑料

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品质稳定的生产之目的要阑述出来是没有价值的。通过挖掘测试技术和生产监控的潜力，生产工厂如何能实现这个目的呢？本文将予以介绍。

质量测试融于过程中

把测试技术融入到注塑过程中而不会影响周期时间，Billion公司提供这样的方法。由长玻纤增强PP注塑而成的两个车用过滤器零件是通过注塑而在模内装配而成。一个操纵装置传送做出的部件进行泄露测试，而同时另一个部件还在被注塑。Ateq公司出品的测试装置（图1）被安装在模具上。测试在一个周期内完成，所以当打开模具时，部件已经被测试过了。

图1：在注塑周期过程中，真空物件的模内装配带有防漏测试

注塑过程中部件的性能在很大程度上是由模腔压力情况所决定的。由德国亚琛的塑料加工研究院（IKV）开发出了热塑性塑料模腔压力用控制器，它的新版本利用了基于人体中枢神经网络的过程模式，而不是参数模式。控制器册通过自动补偿干扰和工艺波动，连续地调节工艺。Thomas机器公司专注于多层气管的生产。该公司已经在新型激光焊接机械手上安装了光学检测系统，用于在焊接过程中检查焊缝。该系统支持工厂起动，确保在生产仅几米的管子后就有极佳的焊接效果，从而降低废品率。它显示出不规则，例如内含物、多孔、开裂，以及焊缝的深度和宽度。通过软件来分析缺陷，并记录下来。

潮湿检查防止了挤出膜中的孔眼和水纹等问题，或者提高了单丝的拉伸强度。Aqutrim是Giottoindustrial网络公司的首款湿气测量台的名字。获得了专利的这种测试方法确定出材料内部的水分，而不依赖于密度、颜色和表面组成。因为其款式紧凑，所以感应器可以被安装在生产线上的不同位置上，例如干燥料斗的排料口。过程温度可以达到200℃。

连续的片材和薄膜测量

在制造及装饰平直的塑料或橡胶片材时，厚度测量是极为重要的，因为生产质量和原材料消耗量的节省与片材厚度的精确测量有着关系，材料厚度的差异必须尽可能小。Micro-Epsilon公司的Filmcontrol 8100系统为不同类型的薄膜提供了不同的测量技术（图2）。根据这家制造商介绍，对于厚度大于30um的卷材，激光测微计与漩流感应器的组合是高度精确的。两种类型的感应器被集合到测量头中。4千赫的测量频率即使在快速传输速度下也可实现不错的局部分辨率。组合工艺甚至以高准确度测量多层（共挤）膜。

图2：用于在线测量薄膜
厚度与薄膜特性的系统

材料性能或环境因素能影响非接触型测量系统，例如激光或电容方法。磁导感应器的操作与密度、待测材料的含水量或色彩波动没有关系。测量精度不会受到来自周边的振动、往返测试辊的偏差、以及温度波动和测试材料摆动所引起感应点距的变化的影响。专门针对评定的硬件与软件提供具有公差范围的横向轮廓、具有公差范围和时间轴的趋势、各个测量值和统计数据。为输出被测结果和扩大警报，TCP/IP界面和工艺界面可供使用。系统可以被联结到内部网络或互联网上。自动模头控制可以对工艺作出反应，并把它调节到公差下限。以这种方式可以实现5%的原材料节省。

用极柔软或有粘性的薄膜，接触感应器能导致膜泡的撕裂。一些公司提供了非接触型测量的解决方案，用于在挤出过程中测量吹塑膜的厚度特性。Isis Optronics公司推出新一代的Stradex感应器。感应器被安装在环型横断上，将层厚值传送到外部控制装置中。两种吹膜生产线用电容式厚度测量装置，K-100 Ecoprofiler和KNC-200 Clingfree，是Kuendig Hch.&Cie公司最为畅销的产品。Octagon过程技术公司是吹膜生产线用仪器和控制系统的制造商，其“ScenEx”已经采用了模块化理念。

薄膜的监控

薄膜检查系统以质量控制和工艺优化对薄膜制造商给予支持。这种系统的中心部件是数据传输速度在80-120兆赫之间的拍照系统。Erhardt+Leimer公司提供了即时工艺和质量优化的系统平台。“Elscada”由数字控制系统、高分辨率感应器和精确激活器所组成。在模块数字控制系统（DCS）中，各个组件能通过CAN总线与另一个组件灵活相联。界面对将由开环闭环控制元件所组成的DCS系统与主电脑相联。模块化质量管理软件（“Elscad”）记录、分析、储存和显示大概的工艺数据。所有与工艺有关的数据在一个数据库中被管理。该系统被利用于饮料瓶用标签的生产中。

想生产质量稳定、精确卷绕、具有最大实用宽度的筒形产品，如没有可靠高效的卷材引导系统，加工商就不能控制好。图3就是Erhardt+Leimer出品的这种新型卷材引导系统。数字系统在狭窄空间内能进行无故障的位置控制。超声波感应器自动记录下边缘位置。当改变生产作业时，具有改进扫描点的“感应定位支持”自动地把感应器安置到新宽度卷材上。通过CAN总线，所有的控制回路元件被联网在一起，可以通过系列/平行界面或自治用户界面来进行控制。

图3：带有小巧操纵框和数字位置控制器的精确卷材引导器

塑料光碟或塑料卷材产品中的光学扭曲由Isra Vision公司的新型表面检查系统进行探查。它适合用于挡风玻璃、电视屏幕和电脑显示器、手机屏、平板显示器等产品的质量控制。高速相机与新型极亮闪亮一起，在极高工艺速度下识别出极小的缺陷。一台工业用主电脑收集、储存和显示出错数据。该系统基于Windows平台。它预先警告操作者，从而能促进他优化工艺。

如何将物理性测量和薄膜检测结合在一起？Goettfert Werkstoff-Pruefmaschinen公司的挤出计适合被原材料和薄膜生产商所使用。该装置确定出在线粘度和熔体流动指数。被挤出来的管状膜被吹胀、冷却、牵引和卷取。在同一系统中，薄膜质量被光学控制系统公司的Film-Test FSA进行光学评估。测量数据被储存在测试记录里，能实现任何时候的分析。

在聚合生产过程中，Brabender Messtechnik公司的Auto-Grader在几秒钟内连续确定熔体流动指数、膜纯度、透明度或密度与雾度。该系统与其从前款式相比的进步是挤出机和模头的放置和它们被集合到箱子里（图4）。普通机型结合了流变性与光学支持的测量系统，用于检查凝胶颗粒、鱼眼、斑点和非导光性颗粒（外来和燃烧颗粒）。光学测量系统由高分辨率相机、强大光源和结合有Windows软件的影像处理系统所组成。所有相关数据被储存在数据库中，可以通过以太网界面被转移到工艺控制系统中。通过连续界面，该系统可以与主机联网在一起。这让所有的测试数据能在生产控制间内被显示和监控。

图4：连续质量控制系统，组成包括了取样接口、塑化挤出机、确定熔体流动指数
带三级模头的测量系统、自动控制牵引、薄膜质量分析仪和切线卷绕器。

记录形状

超声波系统被用于管材挤出生产线中，在生产过程中可快速非接触式测量壁厚、同心率、直径和椭圆度。Beta LaserMike公司推出了具有“抽查技术”的超声波系统，它能迅速和自动地建立起它自己的超声波。这在过去是由人工完成的。这确保所有的传感器可被同样地调节。如果产品或工艺条件变化，那么自动调整可以适应于信号处理。所有传感器的连续自动调整提高了壁断面和同心度测量的一致性和准确度。

图5：挤出型材生产过程中的测量系统

Zumbach电子公司的Profilemaster M是一种模块化非接触型测量系统，可对被挤出塑料、橡胶或复合材料的型材进行即时监控（图5）。它产生出对有关形状的连续记录，例如高度、宽度、角度、半径等，而同时降低启动时间和不合格率。该系统利用了结合有高分辨率CCD相机的激光分光工艺。一个、两个或四个激光/相机组件可以被组合起来，测量产品的所有重要形状。每种产品的详细资料被储存在一个丰富的资料库中，包括带标称值的数字绘图和必须被测量和显示出来的重要参数。

原载《国际塑料商情》(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (3/4/2006)


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