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,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、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,因為它們重復(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)品單螺桿擠出機(jī)。
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,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)定正確和運轉(zhuǎn)正確是件有意義的事情牽引機(jī)。
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。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。總線控制也縮短了達(dá)到規(guī)范所需的起動時間。由于控制系統(tǒng)了解整個工藝過程,所以它能比單獨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,閉環(huán)的特點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)振動篩。
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)常常是獨立控制環(huán)的集合,只是糾正每個環(huán)的各個控制參數(shù)中偏差。先進(jìn)的控制系統(tǒng)調(diào)整整個過程,集合“前饋”或預(yù)想的功能,使這些環(huán)之間的負(fù)作用減到小。
“前饋”控制的一個好例子是在速度變化之后,立即對一個或更多套筒溫度回路進(jìn)行調(diào)節(jié)。“前饋”以對速度變化之后的歷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模栓位置出來,但條紋可能不是筆直和平行的。因為片材根據(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驗樵阼b別厚度變化原因方面操作者處在“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。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間就越少。
