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塑料挤出机 |
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薄膜生产的在线控制 |
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作者：Oliver Hissmann 来源：PT现代塑料 |
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顾客期望上乘的质量。薄膜制造商想很好地利用他的生产线。有足够理由在薄膜生产线中加入薄膜检测系统。毕竟，没有这样的系统，几乎不可能获得所制薄膜质量的客观信息。一旦做出决定要安装这样的薄膜检测装置，在哪里放置它的问题就会油然而生：在生产线内哪里是理想的位置？是否系统必须放在挤出、贴层（表面处理）还是分切（切断卷取机）的位置？ 
闭合检测架
以膜为中心
要被问的第一个问题是薄膜检测系统能做什么，以及你想要它做什么。基本上，系统应当有助于防止出错，降低废品率，优化生产工艺，改善薄膜质量，由此避免投诉和增强顾客忠诚度。无论如何，要获得ISO9000的认证，可靠的质量控制是需要。服务于医疗、医药、食品、技术性薄膜、贴层、涂料和印刷的薄膜制造商已经在利用光学控制系统方面走在了前头。
当前最新技术是带有80和120MHz数据速率的相机系统。现在已经有了像素达2048、4096、6144和8192的标准高速CCD直线扫描相机，这意味着设备能与牵引速度和每条生产线的卷筒宽度相适应。
表面检测系统监控薄膜卷筒，是通过发射光（针对透明和半透明膜），或者反射光（针对不透明膜）。当透明和不透明薄膜在一套及相同的装置上被生产或加工时，建议将两种照明形式结合起来。
现代系统探查和收集起类似凝胶、黑斑、鱼眼、漆层开裂、条纹、流线和昆虫的表面缺陷（图1）。依靠照片，操作人员能培养系统应对各种缺陷，从而它能自动确定出缺陷类型的分级标准。
图1：典型缺陷：凝胶串、苍蝇、污物、玻纤、洞、凝胶（从左至右）
根据结构，检测系统向操作者发出严重缺陷的警报。这可能只是一只昆虫，或者可能是缺陷频率的增加，如在1m2的面积内有10个以上直径200-300mm的凝胶。如果辊筒或卷轴不合规范时，它也能发出警报。系统储存下了数据，从而随时可把它们调出来，例如出现投诉时。较长时期内的生产趋势，例如在最近12小时内的，可以被在线描绘出来。可以离线地对整个操作进行比较和评估，例如结合一台专门的挤出机，对与凝胶频率有关的批料进行评定。而且，系统能打印出辊筒质量的记录，适应于生产商的需要。
安装中的各种选择
让我们回到应当在哪里安装系统的问题上。第一种选择是在挤出过程中。这种方法的特别优势是直接过程控制（闭环）的可能性。在这种方式中，当模具的清洗清洁必不可少时，能够在初期进行预测，从而节省原材料。直接反馈也支持操作者控制设备，例如优化启动过程。同时，系统负责所制卷筒的最终质量控制。
如果薄膜随后要被贴层或涂层，就值得考虑把系统放在其它位置，因为如果它被放在挤出位置，生产者明显不会得到有关涂层或贴层过程的信息。涂层缺陷，贴层问题或外部缺陷（如薄膜放静电所吸引的苍蝇）不会被探查到。另外一方面，通过在生产过程中几个位置之一中安装检测系统，制造商对卷筒最终质量的控制有深程度的确定性。除此以外，他还能直接监控和优化涂层或贴层过程。当然反过来，挤出过程的质量控制只是在一定限度内有可能的。后续加工进行得越快，对挤出过程的监控就会越好。
第三种选择是把检测系统放在切割位置，例如在分切卷取机中。这样的主要优点是100%的最终质量控制，这避免了投诉，增强了顾客忠诚度。但是，在这种情况中，只可能进行有限的过程控制，例如通过结合凝胶频率和标准，对出自原料批次的所有卷筒进行分析。这样，也可以在原材料批次和不同挤出机之间建立起联系。
所以，有关检测系统最佳位置的问题不是能够泛作答的。相反，薄膜制造商将不得不在每种情况下掂量他的主要目标是什么。例如如果他想保证最佳的挤出，系统就应当放置在挤出位置。另外一方面，如果他想为顾客确保100%的最终质量控制，可能最好把它放置在分切部分。
成本因素
安装在线检测系统的成本由直接和间接成本所组成。直接成本是系统的价格，包括运输、安装、开机和培训。间接成本首先是照料系统所需的人工和时间。
培训概念对于系统管理者来说是一天或两天的培训课程，约在开机前14天进行，还有开机过程中的培训会，以及开机后4至10周进行为期一天的跟进培训。系统管理者担负着管理系统的任务，例如为具有一定顾客规范的各种产品确定出方法。另外一方面，操作系统的员工只需要知道如何应对各种警报。
照料系统的时间和人工成本的多少将有赖于集成化程度，例如如果开发部门采取措施来评估新方法和新材料，那么成本将自然要比如果只是利用检测来监控挤出过程时的成本较高。
实际范例
最后，让我们看看来自不同领域的一些实际例子，以说明加入检测系统的不同可能性。
第一个例子和吹膜的挤出有关。在这里，检测系统被安装在卷绕装置的前方，它能监控管状夹膜的整体宽度。透明和白色不透明薄膜都是用发射光进行检测。系统最为常用的分辨率是200-300mm。检测系统控制着挤出装置（例如它识别出什么时候清洗是必要的或者什么时候需要清洁模具）。同时，它探查出超出贴层膜规范的关键凝胶尺寸。
另外一方面，因为料泡的旋转，只是对部分膜卷进行统计评估在吹膜挤出中常常是足够的。出于成本原因，这种结构当然是值得考虑的。
在没有旋转的流延薄膜挤出当中，这种统计控制是没有用处的。充分检测提供的优点是，卷筒内的缺陷可以被精确地定位。在吹膜装置引出的切口夹管中，因为料泡的旋转，即使作100%的检测，这也是不再可能的。
检测热成形用到的扁平膜常常是与透明和不透明膜用到的反射光和发射光结合起来的。这里，除了监测挤出过程以外，它也是探查出重要缺陷（凝胶和直径超过500mm的黑斑）的事情，缩短了热成形过程当中的周期时间。
对于拉伸薄膜的挤出，可以想象得出各种概念。从经济的观点出发，一个好的解决方案是要用服务器系统和两个相机束，完成对挤出过程的充分检测，以及对拉伸过程进行部分的检测。当然在必要的地方，可以对拉伸卷筒进行充分的检测，尽管这对于宽度为10米的卷筒来说可能是昂贵的东西。如果在挤/拉过程和分切卷取机上切割之间的时间延误相对较短，那么一种实用的方法将会在分切卷取机上完成质量控制，确保100%的最终品质控制。
图2：检测PC板的开放式检测架
在涉及用于制造光学PC板的挤出生产线这个例子中，检测系统被直接放置在压延机后方（图2）。在这里，只要出现气泡、凝胶或黑斑等问题，它就会提醒操作者，使其能立刻中断挤出过程。约30米远的一个独立房间里有锯子，它将覆有保护膜的板材切割成3m长。在那里，一盏警示灯在一定的时间延迟后被联结，如果板材不合规范，就会向堆叠工发出警报。而且，板材的品质报告被自动地打印在标贴上。检测系统通过企业的计算机系统被联结到生产经理办公室和开发部，所以数据可以被有效地管理和分析。
最后的例子来自于挤出涂层和粘性控制方面。用于涂层装置的检测系统必须监测涂层过程。将预制产品控制及过程与100%的最终品质控制结合起来通常是最佳的解决方法。因为透明和非透明卷筒是在涂层生产线上做出来的，所以把反射光与发射光结合使用是一种优势。(end)
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(投稿)
(6/13/2005) |
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