導(dǎo) 語

 

       在薄膜生產(chǎn)過程中，用于在線厚度檢測(cè)的測(cè)厚儀必不可少，該測(cè)厚儀在正式投入之前，都必須對(duì)厚度調(diào)節(jié)螺栓對(duì)應(yīng)的厚度控制范圍進(jìn)行的標(biāo)定，這樣測(cè)厚儀才能正常工作。

 

       就雙向拉伸薄膜而言，其標(biāo)定一般有兩種方式，一種是根據(jù)熔體從 T 型模頭流出時(shí)，根據(jù)熔體“瀑布”不同位置的頸縮系數(shù)來標(biāo)定，譬如三菱重工的 BOPP 線，采用的是日本橫河電器的測(cè)厚儀，就是根據(jù)頸縮系數(shù)來自動(dòng)標(biāo)定的。另一種方法是，在生產(chǎn)線開始出膜后，利用劃線的方式來標(biāo)定每個(gè)厚度調(diào)節(jié)螺栓的控制范圍，如美國(guó) NDC 測(cè)厚儀，采用的就是該方式。

 

       所謂頸縮是指塑料樹脂熔體從T型模頭的狹縫擠出時(shí)，會(huì)形成一道“瀑布”，“瀑布”剛離模時(shí)，寬度與 T 型模頭狹縫寬度相同，下落過程中會(huì)向中間對(duì)稱收縮，這種現(xiàn)象稱為頸縮。瀑布的中間，頸縮很小，可以認(rèn)為無頸縮。越是靠近“瀑布”邊部，收縮的幅度就越大，如圖 1 所示。

 

 

圖 1 熔體頸縮現(xiàn)象示意圖

 

       把 T 型模頭的寬度可以劃分為相等的若干段，每段的瀑布離模前和離模后的寬度是可以測(cè)定的，離模后與離模前的寬度比值就稱之為頸縮系數(shù)，通常瀑布邊緣部分要小于 1，中間近似等于 1。這個(gè)頸縮系數(shù)，通常在供應(yīng)商將測(cè)厚儀交付前就已經(jīng)安裝在控制系統(tǒng)當(dāng)中，在薄膜生產(chǎn)中，只需要將橫拉入口及出口處薄膜的寬度、未拉伸的邊部的寬度輸入厚度控制電腦中即可，厚度監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)自行進(jìn)行控制。

 

       下文著重來講述是 NDC 測(cè)厚儀厚度調(diào)節(jié)螺栓的標(biāo)定方法。

 

       用于生產(chǎn)線厚度監(jiān)控的測(cè)厚儀，一般由三大部分構(gòu)成：厚度調(diào)節(jié)螺栓、厚度測(cè)量系統(tǒng)及厚度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其工作原理簡(jiǎn)單可以概括為：厚度測(cè)量系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)薄膜厚度的測(cè)量，把測(cè)量結(jié)果傳輸給處理器，處理器就可計(jì)算出每個(gè)厚度調(diào)節(jié)螺栓對(duì)應(yīng)的厚度測(cè)量結(jié)果，并做出判斷該螺栓對(duì)應(yīng)的厚度是薄還是厚了，同時(shí)給一個(gè)調(diào)節(jié)指令，該螺栓或是上拉，或是下壓，從而實(shí)現(xiàn)厚度的自動(dòng)控制。

 

       該測(cè)厚儀在正式投入使用前，測(cè)厚系統(tǒng)是不知道自己測(cè)量的薄膜厚度是哪一個(gè)螺栓控制的，因此要先進(jìn)行位置的標(biāo)定。

 

       其步驟大致如下：第一步：將測(cè)厚儀設(shè)置為標(biāo)定模式，通常采用兩點(diǎn)標(biāo)定法。

 

       第二步：先進(jìn)行第一個(gè)點(diǎn)的標(biāo)定。用記號(hào)筆對(duì)準(zhǔn) T 型模頭的某個(gè)螺栓中心（或兩個(gè)螺栓的最中間，注意！為了消除邊部螺栓頸縮較大的影響，不要選擇靠近邊部第三個(gè)螺栓及以外的螺栓，通常會(huì)選擇第 5 個(gè)及以內(nèi)的螺栓），在其正下方的薄膜上持續(xù)劃線，該線就會(huì)出現(xiàn)在位于后端牽引部位的薄膜上，將測(cè)厚儀的中心對(duì)準(zhǔn)薄膜上的這道劃線，在測(cè)厚系統(tǒng)的電腦上輸入對(duì)應(yīng)的螺栓編號(hào)（譬如 5 號(hào)螺栓的中心，則輸入 4.5，若是 5 號(hào)與 6 號(hào)螺栓的正中間，則輸入 5）按確認(rèn)，此時(shí)測(cè)厚系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄該螺栓的在薄膜上的實(shí)際位置。

 

       第三步：按相同的方法進(jìn)行第二個(gè)螺栓的標(biāo)定（第二個(gè)螺栓通常應(yīng)選擇薄膜的另外半邊距邊第 5 個(gè)螺栓以內(nèi)的螺栓），重復(fù)第二步的操作，完成后就可以得到第二個(gè)螺栓的在薄膜上的實(shí)際位置。

 

       第二個(gè)螺栓標(biāo)定完成后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)厚度調(diào)節(jié)螺栓的總數(shù)量自動(dòng)計(jì)算出每個(gè)螺栓控制的寬度，進(jìn)而確定了每個(gè)螺栓的實(shí)際控制范圍。完成了以操作，測(cè)厚儀就可以正常工作了，不過，為了驗(yàn)證以上的標(biāo)定是否準(zhǔn)確，要選擇第三個(gè)螺栓再進(jìn)行校對(duì)。

 

       第四步：校對(duì)。選擇除以上標(biāo)定選擇過的螺栓之處，任意選擇一個(gè)螺栓（也不能選擇邊部第五個(gè)以外的螺栓），將測(cè)厚儀在測(cè)量模式下，定點(diǎn)到校對(duì)時(shí)選擇的螺栓，譬如選擇是 20 號(hào)螺栓（電腦中應(yīng)輸入 19.5），測(cè)厚儀就會(huì)自動(dòng)移動(dòng)到掃描架對(duì)應(yīng)的 20 螺栓的位置停下來。再在 20 號(hào)螺栓中心的正下方的膜上，用記號(hào)筆持續(xù)劃線，如果之前的標(biāo)定準(zhǔn)確，該劃線就一定會(huì)對(duì)準(zhǔn)測(cè)厚儀的中心，否則前面的標(biāo)定就不準(zhǔn)確，要重新做標(biāo)定，直到校對(duì)的劃線對(duì)準(zhǔn)為至。

 

       為了提高標(biāo)定的準(zhǔn)確性，要注意以下幾點(diǎn)：

 

       1、要將薄膜的厚度人工調(diào)整到比較均勻時(shí)再進(jìn)行標(biāo)定，避免厚度差異造成對(duì)螺栓控制范圍的不均勻。

 

       2、薄膜兩邊未拉伸的部分的寬度要盡量相等（以后生產(chǎn)中也盡量接近該值），避免膜中心的偏離。

 

       3、標(biāo)定所選的兩個(gè)螺栓通常避免選擇距邊部第 5 個(gè)以外，以消除頸縮產(chǎn)生的影響。

 

       以上是以NDC紅外線測(cè)厚儀為代表此類測(cè)厚儀的兩點(diǎn)螺栓位置兩點(diǎn)標(biāo)定法的一般做法，為大部分廠家所采用，但該方法在實(shí)際操作中存在許多不足，主要概括為以下：

 

       1、用記號(hào)筆在薄膜上劃線，經(jīng)過縱向和橫向拉伸到后面的薄膜上后變又粗又模糊，影響標(biāo)定的位置的準(zhǔn)確性。

 

       2、手持記號(hào)筆劃線易抖動(dòng)，劃線會(huì)偏離，同樣會(huì)影響標(biāo)定的位置的準(zhǔn)確性。

 

       3、手持記號(hào)筆在模頭下方劃線，該地方溫度很高，人難以在此停留較長(zhǎng)的時(shí)間，操作起來較困難。

 

       鑒于以上原因，筆者對(duì)此做了改進(jìn)，使操作更加簡(jiǎn)便和準(zhǔn)確，具體是通過設(shè)計(jì)的一種特殊的裝置來完成該操作，如圖 2：雙向拉伸 T 型模頭螺栓位置標(biāo)定裝置（該裝置已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家專利）

 

 

圖 2 雙向拉伸 T 型模頭螺栓位置標(biāo)定裝置

 

 

圖 3 可伸縮金屬劃筆放大圖

 

       雙向拉伸 T 型模頭螺栓位置標(biāo)定裝置說明：該裝置如圖 1 所示，主要由手搖滑臺(tái) ② 和劃筆 ④ 組成，滑臺(tái)的側(cè)面標(biāo)有模頭調(diào)節(jié)螺栓的編號(hào)，間距與模頭上的螺栓間距相同。劃筆 ④ 主要由銅劃筆 d（尖端部打磨光滑）、伸縮桿 b、劃筆固定裝置 c 及微調(diào)裝置 a 組成。

 

       該裝置的使用方法：

 

       1、將裝置安裝在模頭的正下方，并固定好，避免裝置在操作中移動(dòng)。

 

       2、將裝置的中心處點(diǎn)與 T 型模頭的中心點(diǎn)垂直對(duì)齊，使裝置與模頭模口位于同一平面內(nèi)并保持水平平行（此時(shí)所有模頭螺栓中心應(yīng)與滑臺(tái)上的螺栓編號(hào)標(biāo)志垂直對(duì)齊）。

 

       3、在開機(jī)的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)動(dòng)滑側(cè)面的手搖輪 ①，將劃筆 d 移動(dòng)到欲標(biāo)定的第一個(gè)螺栓中心處（如選擇的第一個(gè)標(biāo)定螺栓是 5，則將劃筆 d 尖端與 5 號(hào)螺栓中心對(duì)齊）

 

       4、調(diào)整伸縮桿的伸縮長(zhǎng)度，使劃筆接近薄膜表面。

 

       5、用微調(diào)裝置調(diào)節(jié)劃筆，使劃筆輕輕觸碰到薄膜表面，并在薄膜表面留下一道淺淺的劃痕（劃筆觸碰薄膜表面的力度要恰到好處，太重會(huì)破膜，太輕則看不到劃痕）

 

       6、在位于牽引部分的測(cè)厚儀掃描架處，會(huì)看到薄膜上有一道連續(xù)的劃痕，此時(shí)執(zhí)行測(cè)厚儀厚度調(diào)節(jié)螺栓位置標(biāo)定的的操作，將測(cè)厚儀移動(dòng)到劃痕處，使測(cè)厚儀中心與劃痕對(duì)準(zhǔn)，按確認(rèn)，即可完成第一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的操作。按同樣的操作進(jìn)行第二個(gè)點(diǎn)的標(biāo)定。最后，再選第三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證通過即可完成標(biāo)定。

 

       使用該裝置進(jìn)行螺栓位置標(biāo)定，與前面的手工標(biāo)定相比，最大的優(yōu)點(diǎn)在于：

 

       1、銅劃筆采用了在薄膜上劃痕產(chǎn)生的原理，所做的劃線比記號(hào)筆做的更清晰、更細(xì)，標(biāo)定的位置更加準(zhǔn)確。

 

       2、手工劃線時(shí)，手持劃筆會(huì)抖動(dòng)，不易與選擇的螺栓對(duì)準(zhǔn)，特別是標(biāo)定時(shí)，做劃線要持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間，且操作者所處的環(huán)境溫度較高，遭受高溫烘烤，很難在此處停留較長(zhǎng)時(shí)間，影響劃線位置的準(zhǔn)確性，而此裝置正可以克服這些不足。雙向拉伸生產(chǎn)線膜寬度改變時(shí)（橫向拉伸出口的寬度），厚度調(diào)節(jié)螺栓位置的也要重新標(biāo)定，但是也可以不必重復(fù)全部操作，可省略在膜上劃線的這部分操作，其道理在于，當(dāng)膜寬增加或減小時(shí)，每個(gè)厚度調(diào)節(jié)螺栓控制的寬度也會(huì)同比例增大或減小，因此可根據(jù)之前標(biāo)定的結(jié)果來計(jì)算膜寬改變后每個(gè)螺栓的實(shí)際控制范圍。

 

       具體做法是：

 

       1、先測(cè)量膜寬度調(diào)整前橫拉出口的膜寬 FW1。

 

       2、當(dāng)膜寬調(diào)整后再測(cè)量橫拉出口的膜寬 FW2。

 

       3、測(cè)量出當(dāng)前膜寬時(shí)每個(gè)螺栓的控制寬度 BW1：任選兩個(gè)螺栓，譬如選 10 號(hào)和 15 號(hào)，讓測(cè)厚儀分別在這個(gè)位置定點(diǎn)測(cè)量，定點(diǎn)期間在掃描架分別標(biāo)上兩個(gè)定點(diǎn)掃描時(shí)的位置，準(zhǔn)確測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離，其值除以 5（10 號(hào)到 15 號(hào)共 5 個(gè)螺栓）就可以得到每個(gè)螺栓的實(shí)際控制寬度，用 BW1 表示。

 

       4、薄膜寬度調(diào)整后每個(gè)調(diào)節(jié)螺栓的控制寬度以 BW2 表示（是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，可通過后面的計(jì)算得到）。

 

       5、找膜寬度的中心點(diǎn)（膜的寬度中心理論也是模頭中心螺栓的中心），并做標(biāo)記 C（以 39 個(gè)厚度調(diào)節(jié)螺栓為例，膜的寬度中心點(diǎn)為 B19.5，在測(cè)厚儀上的定點(diǎn)掃描位置處輸入 19.5，定點(diǎn)掃描，測(cè)厚儀的就會(huì)停止在掃描架的中心處 C 點(diǎn)）

 

       因 BW1/BW2 = FB1/FB2，故 BW2 = FW2/FW1*BW1，即可得到膜寬調(diào)整后的每個(gè)厚度調(diào)節(jié)螺栓的實(shí)際控制寬度 BW2。

 

       6、重新對(duì)測(cè)厚儀調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行標(biāo)定，譬如選 10 號(hào)和 30 號(hào)螺栓進(jìn)行標(biāo)定。

 

       7、根據(jù) BW2 分別來計(jì)算 10 號(hào)和 30 號(hào)螺栓到中心螺栓 20 號(hào)號(hào)螺栓之間的距離，前者用 WB10 來表示，后者用 WB30 表示（兩個(gè)值都是為 10XBW2）。

 

       8、以掃描架中心點(diǎn) C 為基準(zhǔn)，向 1 號(hào)螺栓方向量取 WB10 的距離并做好標(biāo)識(shí)“B10”，向 39 號(hào)螺栓方向量取 WB30 的距離并做標(biāo)識(shí)“B30”。在對(duì)測(cè)厚儀重新進(jìn)行螺栓位置標(biāo)定時(shí)，第一個(gè)點(diǎn)選 10 號(hào)螺栓，使測(cè)厚儀在 WB10 處停止并確認(rèn)，第二個(gè)點(diǎn) 30 號(hào)螺栓，使測(cè)厚儀在 WB30 處停止并確認(rèn)，即可完成膜寬調(diào)整后厚度調(diào)節(jié)螺栓位置的標(biāo)定。

 

       明白了以上的方法，即便是模頭上厚度調(diào)節(jié)螺栓的數(shù)量有增減，在進(jìn)行螺栓位置標(biāo)定時(shí)，也不必重新劃線。以三菱重工的 8.2 米雙向拉伸生產(chǎn)線為例，原模頭共有 39 個(gè)厚度調(diào)節(jié)螺栓（模口寬度為 1200mm），除 1 號(hào)和 39 號(hào)螺栓的寬度是 45mm 之外，中間每個(gè)螺栓的間隔都是 30mm，當(dāng)制膜的膜寬為 8350 時(shí)（橫拉出口的膜寬為 8530mm），每個(gè)螺栓的控制寬度為 248.5mm。如果將模頭的螺栓數(shù)量增到 47 個(gè)（模口總寬度仍為 1200mm），中間的每個(gè)厚度調(diào)節(jié)螺栓的間隔為 25mm，則可以計(jì)算出理論上每個(gè)螺栓的控制寬度為 25/30x248.5 = 207.1（mm），根據(jù)這個(gè)值，就可以參照上面膜寬改變的標(biāo)定方法來對(duì)新模頭的厚度調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行位置標(biāo)定。

 

       雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線的模頭厚度調(diào)節(jié)螺栓的的標(biāo)定，從原理上講，目前也就采用這兩種方式，即頸縮系數(shù)計(jì)算法和兩點(diǎn)標(biāo)定法，這兩種方法各有利弊，前者不需要在膜上做劃線來標(biāo)定，但需要經(jīng)常測(cè)量橫拉入口和出口的膜寬以及橫拉出口處兩邊未拉伸的膜的寬度，只有這樣，才能保證厚度螺栓的準(zhǔn)確控制。兩點(diǎn)標(biāo)定法，雖然在初次投入使用時(shí)，要進(jìn)行劃線標(biāo)定這樣的復(fù)雜操作，但后期生產(chǎn)中，不必去做像頸縮系數(shù)法那樣多的在線測(cè)量膜寬。

 

       對(duì)于兩點(diǎn)標(biāo)定測(cè)厚儀測(cè)厚系統(tǒng)來說，為了保證準(zhǔn)確控制，須注意以下幾點(diǎn)：

 

       1、兩點(diǎn)標(biāo)定應(yīng)在薄膜的厚度基本均勻的情況下進(jìn)行，使用前期應(yīng)多重復(fù)幾次標(biāo)定，直到每次標(biāo)定的結(jié)果基本一致時(shí)，方可放心使用。

 

       2、在進(jìn)行兩點(diǎn)標(biāo)定時(shí)，兩個(gè)邊部未拉伸部分的寬度盡可能保持一致。

 

       3、在后期生產(chǎn)中，橫拉出口的膜寬盡可能保持不變或不能有大的變化，如果橫拉出口寬度變化較大，則應(yīng)重新標(biāo)定。

 

       4、在后期生產(chǎn)中兩個(gè)未拉伸邊部的寬度應(yīng)盡可能保持相近，且與標(biāo)定時(shí)的寬度值盡可能保持一致。

 

       （江西冠德新材科技股份有限公司生產(chǎn)技術(shù)中心祁少利  供稿）

 

       轉(zhuǎn)自—— 中國(guó)塑協(xié)BOPP專委會(huì)公眾號(hào)

 

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