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擠出片材厚度變化的確定

2017-09-30 11:33:17

擠出片材的厚度不一致是一個(gè)嚴(yán)重的問題。在擠出用于熱成形的薄片材時(shí)，均勻的厚度對于被成形件獲得合適壁厚和防止光學(xué)變形都是重要的，這兩個(gè)對于包裝來說都是嚴(yán)重的質(zhì)量問題。厚片材的厚度變化會帶來另外的變形問題 - 你經(jīng)常不得不在輥筒上對片材進(jìn)行再次加熱以把它弄平整。

        卷材的厚度問題可能是在機(jī)向（MD）或橫向（TD）的，并有著與設(shè)備、材料和工藝有關(guān)的多種多樣的起因。傳統(tǒng)減少厚度變化的方法是添加一套掃描厚度控制系統(tǒng)。更好的方法是解決引起變化的問題。如果能完成這個(gè)，那么測厚系統(tǒng)將不必工作得太辛苦，可以被用來調(diào)整剩下的小波動。

        設(shè)備上的成因

        片材厚度變化可能來自于不正確的螺桿與模頭設(shè)計(jì)、不合適的溫度分布和磨損的擠出機(jī)套筒和螺桿。如果操作者有用舊的螺桿或套筒，就能區(qū)別保養(yǎng)記錄，但他們可能不會把它看成是厚度變化之源。螺桿引起的機(jī)向和橫向的厚度變化是由沖擊所引發(fā)的，因?yàn)樗鼈冎貜?fù)出現(xiàn)，所以易于被發(fā)現(xiàn)。熔體泵能有助于消除由不佳螺桿設(shè)計(jì)或由磨損引起的厚度變化。

        不正確的套筒溫度分布也有可能導(dǎo)致沖擊，但熔體泵不會解決這個(gè)問題，這將在粘度變化和由此引起的機(jī)向和橫向上的不均勻厚度中得到反映。套筒溫度分布必須將樹脂的熔融特性與螺桿式樣進(jìn)行匹配。

        針對特定的操作條件，設(shè)計(jì)出了片材擠出模頭中的長流道。如果處理該種聚合物的條件并不符合模頭式樣，那么就會做出不均勻的產(chǎn)品。

        材料上的成因

        厚度問題可能由進(jìn)入到加料塊和模頭中的熔體溫度不穩(wěn)定和加料與混料不穩(wěn)定所引起。保持熔體流的溫度穩(wěn)定是維持片材尺寸的最重要因素。熔體溫度直接影響著熔體粘度。甚至粘度的小小變化也將改變在模頭中的流動分布，從而改變片材性能。在這里，設(shè)定不正確的套筒溫度會再次易于引發(fā)故障。

        材料組成的變化可能引起熔體溫度和粘度變化。當(dāng)處理混合料時(shí)，不穩(wěn)定的混合比率可以誘發(fā)問題。檢查混料器是否設(shè)定正確和運(yùn)轉(zhuǎn)正確是件有意義的事情。

        工藝上的成因

        不適當(dāng)?shù)乃俣日{(diào)節(jié)、操作者引起的變化和工廠環(huán)境的變化也能影響片材厚度的變化。螺桿速度變化直接影響著機(jī)向厚度一致性。擠出機(jī)能放大驅(qū)動系統(tǒng)中的任何速度差錯(cuò)。所以即使是小小的速度變化也能導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)向尺寸變化。速度變化也影響著流體分布，從而也改變著橫向的性能。利用現(xiàn)代具有譯碼器反饋的數(shù)字驅(qū)動將消除速度引起的厚度變化。

        操作者對工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)會干擾厚度的控制。而且，操作者傾向于以他們自己的方式來運(yùn)行生產(chǎn)線。他們不應(yīng)對此袖手旁觀。通過增加總線控制，可以減少因操作者引起的變化，這限制了操作者經(jīng)許可做出的調(diào)整的范圍?？偩€控制也縮短了達(dá)到規(guī)范所需的起動時(shí)間。由于控制系統(tǒng)了解整個(gè)工藝過程，所以它能比單獨(dú)的離散控制器或傳統(tǒng)多段控制器更好地完成作業(yè)。

        工廠環(huán)境的變化，例如來自敞開門或風(fēng)扇的氣流，也會破壞片材的尺寸。溫度與濕度的季節(jié)性變化常對卷材厚度起著不利影響。戶外溫度可以影響冷卻輥中冷卻水的溫度。戶內(nèi)溫度和氣流可以改變片材的冷卻速度。厚度薄的片材對周圍氣流的變化特別的敏感。

        甚至當(dāng)周圍因素不穩(wěn)定時(shí)，閉環(huán)的特點(diǎn)控制能爭求保持片材厚度。然而，如下面所述的自動繪圖是有助于彌補(bǔ)環(huán)境變化的控制策略。

        控制器能做什么？

        大部分的片材加工商擁有厚度控制系統(tǒng)。也許有三分之二的依賴于以測量系統(tǒng)為基礎(chǔ)的手動調(diào)節(jié)，有三分之一的擁有自動調(diào)節(jié)。

        輪廓掃描測量能與控制系統(tǒng)結(jié)合成一體，通過調(diào)節(jié)擠出機(jī)（或熔體泵）速度或冷卻輥牽引速度，來控制平均機(jī)向厚度。通過調(diào)整模頭螺栓，控制橫向厚度。然而，輪廓測量與控制系統(tǒng)生來對糾正橫向輪廓是遲鈍的。

        傳統(tǒng)控制系統(tǒng)常常是獨(dú)立控制環(huán)的集合，只是糾正每個(gè)環(huán)的各個(gè)控制參數(shù)中偏差。先進(jìn)的控制系統(tǒng)調(diào)整整個(gè)過程，集合“前饋”或預(yù)想的功能，使這些環(huán)之間的負(fù)作用減到最小。

        “前饋”控制的一個(gè)好例子是在速度變化之后，立即對一個(gè)或更多套筒溫度回路進(jìn)行調(diào)節(jié)?！扒梆仭币詫λ俣茸兓蟮臍v史過程的了解為基礎(chǔ)。這種技術(shù)能大大減少對敏感溫控區(qū)的不適，勝過等待溫度的偏離和回路對溫度誤差做出反應(yīng)。

        在很多應(yīng)用中，先進(jìn)的控制回路能控制主要的控制回路，以維持次要的參數(shù)。一個(gè)例子是在有限范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)機(jī)筒溫度，保持穩(wěn)定的最終熔體溫度。

        依靠內(nèi)部軟件“map”，識別出哪一部分的片材是受哪個(gè)模栓控制，自動輪廓控制系統(tǒng)對模栓進(jìn)行調(diào)節(jié)。考慮到片材條紋由每個(gè)模栓位置出來，但條紋可能不是筆直和平行的。因?yàn)槠母鶕?jù)冷卻輥和周圍氣流引起的冷卻速度進(jìn)行伸展和皺縮，模栓繪圖可能是相當(dāng)復(fù)雜的。自動繪圖功能追蹤模栓修正的結(jié)果，然后自動調(diào)節(jié)模栓條紋的內(nèi)部圖。它不能迅速追蹤變化的環(huán)境條件，但它能提供分析起因和隨后效果的線索。

        操作者應(yīng)當(dāng)擁有必要的可視軟件，以便適當(dāng)?shù)毓芾砉に嚒Ｒ驗(yàn)樵阼b別厚度變化原因方面操作者處在“第一線”，所以操作者應(yīng)當(dāng)擁有所有工藝參數(shù)趨勢圖表的顯示，以及橫向輪廓圖。最后，大多數(shù)熟練操作人員可以在一條片材生產(chǎn)線上生產(chǎn)出平整而合乎規(guī)范的片材，而不管有沒有自動控制器。但自動化裝置越多，操作者在追蹤變量上所花的時(shí)間就越少。

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