CN109605719B - 旋转牵引吹膜生产工艺 - Google Patents

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Abstract

一种旋转牵引吹膜生产工艺，其生产过程包括前期学习阶段和正式生产调控阶段；在正式生产调控阶段的每一时刻，中央控制器根据伺服电机的转动情况推算牵引夹辊中心线的延伸方向，进而推算出牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向的锐夹角；在正式生产调控阶段的每一时刻，超声波传感测距仪不断测量自身与膜泡的水平距离；在正式生产调控阶段的每一时刻，中央控制器按以下公式测算该时刻的膜泡直径测算值，d=2b‑2a‑cos(2⍬)×(m‑n)；中央控制器依据测算得到的膜泡直径测算值d与膜泡直径理想值的比较结果调控充入膜泡的压缩空气压力。本发明能使膜泡尺寸的调控更加准确。

Description

旋转牵引吹膜生产工艺
技术领域
本发明属于塑料膜生产工艺的技术领域，具体涉及一种旋转牵引吹膜生产工艺。
背景技术
塑料膜可以由吹膜设备采用吹膜工艺生产，吹膜设备设有挤出模头，挤出模头设有圆环形挤出口，生产时，高温熔融的树脂物料由挤出模头的圆环形挤出口挤出后，形成圆环形的膜泡，圆环形的膜泡经过人字板压扁后，运行经过牵引夹辊而成为双层薄膜，此后可收卷；在上述过程中，高温膜泡中充入有压缩空气，膜泡在压缩空气作用下，会发生径向（水平方向）吹胀，即横向拉伸，由此可使膜泡直径变大。膜泡的横向截面在刚挤出时是一个标准的圆形，但在上升到最后，却被牵引压扁而接近成为一条直线段（双层薄膜）。
显然，膜泡直径决定了最终获得的双层薄膜的宽度，因而膜泡直径是吹膜生产工艺过程的质量控制指标之一。影响膜泡直径的工艺参数因素很多，除了前面提到的压缩空气压力大小之外，还有熔融物料配方、熔融物料温度、挤出厚度、挤出速度。
上述诸多工艺参数因素可以分为两类，第一类工艺参数包括熔融物料配方、熔融物料温度、挤出厚度、挤出速度的工艺参数，第二类工艺参数是指压缩空气的压力。第一类工艺参数在膜泡尚未挤出或刚挤出时就已经对膜泡直径发挥影响作用， 因而第一类工艺参数又称内在工艺参数；
而第二类工艺参数（压缩空气的压力）则是在膜泡挤出后发挥作用的，第二类工艺参数主要考虑并服从膜泡直径大小的需要，具有最终决定膜泡直径的兜底性质，第二类工艺参数不是影响膜泡直径的内在因素，而是属于外在因素。
选择第一类工艺参数时，不能单纯地考虑膜泡直径的问题，更主要地还要考虑并服从整条生产线其它方面的需要； 在生产过程中，第一类工艺参数需要根据整条生产线的情况不断进行综合地调节、实时地调节，因此第一类工艺参数调整过程中不可避免会影响到膜泡直径发生波动，所以最后需要依靠压缩空气压力（第二类工艺参数）进行兜底性的调节，使最终得到的膜泡直径不超过允许误差范围，得到的双层薄膜产品宽度符合要求。
膜泡直径实施实时调节的前提之一，是实时测量膜泡直径。膜泡直径的测量通常依靠超声波传感测距仪，超声波传感测距仪的位置固定不动，超声波传感测距仪的竖向位置位于圆环形挤出口和人字夹板之间，超声波传感测距仪的前方朝向圆形吹膜机头的中心轴线。
现有技术中，超声波传感测距仪测量其自身与膜泡之间的水平距离，具体地说，如果某一时刻测得的该水平距离为a，则认为膜泡直径测算值d=（b-a）×2，其中b为超声波传感测距仪与圆形吹膜机头中心轴线之间的水平距离，b属于固定值、已知值；中央控制器根据这个膜泡直径测算值d与膜泡直径理想值进行大小比较，当膜泡直径测算值d大于膜泡直径理想值且超过允许偏差范围（允许偏差范围通常是10毫米左右）时，则中央控制器使吹气机构降低充入膜泡的压缩空气压力；当推算测得的膜泡直径测算值d小于膜泡直径理想值且超过允许偏差范围时，则中央控制器使吹气机构提高充入膜泡的压缩空气压力。
另一方面，由于机械设计、机械结构、机械加工等原因，从吹塑设备的圆环形挤出口挤出的圆筒状膜泡各点厚薄其实具有差异，例如在射料口对应方位的的膜泡厚度会明显偏厚，而且这种厚度偏差属于系统性误差，即如果膜泡某一方位的点偏厚，则后续出来的膜泡在该方位持续偏厚，所以上述传统方式收卷后的薄膜，如果不加处理，厚点（或称凸点）会在卷材的相同位置逐渐累计叠加，使收卷后的膜卷厚度严重不均匀，产生爆筋现象，收卷质量差。为了克服上述缺点，人们设计了机械旋转牵引装置(如图1中旋转牵引装置9所示) ，并使牵引夹辊绕圆形吹膜机头中心轴线进行来回往复180°水平旋转，即牵引夹辊相对于膜泡旋转（所谓来回往复180°水平旋转，是指顺时针转动180°，然后逆时针转动180°，再顺时针转动180°，如此不断循环），这样薄膜厚点在卷材上轴向上的分布位置便呈现出波形分布状态，沿卷材的轴向分散开来，由此较好地解决了厚点（或称凸点）系统性误差而带来的收卷累积问题，使薄膜的凸点在卷材的轴向上均匀分布，不会在同一位置累积，避免爆筋，达到收卷平整的目的。旋转牵引装置在诸多中国专利有出现，例如CN201410774285.4、CN201320366814.8、CN02214546.X、CN200410015430.7、CN200920062191.9等中国专利。
上述旋转牵引装置虽然很好地解决了爆筋现象，但却带来以下新问题：
由于膜泡的横向截面在刚挤出时是一个标准的圆形，但在上升到最后，却被压扁而接近成为一条直线段，因此在膜泡上升过程中间、尚未接触人字形夹板时，虽然膜泡在与超声波传感测距仪高度位置相同的水平截面看起来会像一个圆，但实际上已经受到上部影响而成为一个椭圆，实践中该水平截面的椭圆的长轴尺寸与短轴尺寸之差可能达到5毫米左右，并且椭圆的长轴方向还不断跟随着牵引夹辊同步转动，即椭圆的长轴方向平行于牵引夹辊的中心线；因此，现有技术中，根据固定不动的超声波传感测距仪检测推算的膜泡直径测算值与实际膜泡尺寸存在较大误差，进而导致据此膜泡直径测算值调控得到的膜泡实际尺寸误差较大。
所谓牵引夹辊，是指平行且紧靠在一起的两根夹辊，该两根夹辊转动方向相反，当薄膜从两根夹辊之间经过时，就被该两根夹辊夹送着前进。所谓牵引夹辊的中心线，是指位于该两根夹辊中心轴线正中间的那条直线，牵引夹辊的中心线平行于两根夹辊的中心轴线。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种旋转牵引吹膜生产工艺，它能使膜泡尺寸的调控更加准确。
其目的可以按以下方案实现：一种旋转牵引吹膜生产工艺，其采用的吹膜设备设有圆形的吹膜机头，吹膜机头设有圆环形挤出口，圆环形挤出口的正上方设有人字夹板，人字夹板的正上方设有牵引夹辊，人字夹板和牵引夹辊由伺服电机驱动而绕吹膜机头的中心轴线同步转动；
还设有固定不动的超声波传感测距仪，超声波传感测距仪的竖向位置位于圆环形挤出口和人字夹板之间，超声波传感测距仪的前方朝向吹膜机头的中心轴线；还设有向膜泡吹入压缩空气的吹气机构；所述吹气机构、超声波传感测距仪、伺服电机都与中央控制器连接；
在生产过程中，熔融物料不断从由吹膜机头的圆环形挤出口挤出而形成膜泡，吹气机构向膜泡吹入压缩空气使膜泡吹胀，膜泡不断向上运行，依次经过人字夹板和牵引夹辊而被压扁成为双层薄膜，伺服电机驱动人字夹板和牵引夹辊不断绕吹膜机头的中心轴线来回往复180°水平摆动；
其特征在于，所述生产过程包括前期学习阶段和正式生产调控阶段；
前期学习阶段的时间长度以人字夹板和牵引夹辊绕圆形吹膜机头的中心轴线来回往复180°水平转动若干个周期来回为准，每一次来回往复水平转动180°称为一个学习周期；在前期学习阶段，暂时保持所有影响膜泡直径的内在工艺参数和压缩空气的压力不变；在前期学习阶段的每一个学习周期中，超声波传感测距仪不间断测量自身与膜泡之间距离，中央控制器记录超声波传感测距仪在每一个学习周期中测得的距离最大值和距离最小值；前期学习阶段结束时，中央控制器计算出各个学习周期中距离最大值的平均值m、各个学习周期中距离最小值的平均值n；
前期学习阶段结束后，进入正式生产调控阶段；在正式生产调控阶段，根据整条生产线的实际需要，调节改变影响膜泡直径的内在工艺参数；
在正式生产调控阶段的每一时刻，中央控制器根据伺服电机的转动情况推算牵引夹辊中心线的延伸方向，进而推算出牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向的锐夹角；在正式生产调控阶段的每一时刻，超声波传感测距仪不断测量自身与膜泡的水平距离；
在正式生产调控阶段的每一时刻，中央控制器按以下公式测算该时刻的膜泡直径测算值，d=2b-2a-cos(2⍬)×(m-n)，其中，d为膜泡直径测算值，b为超声波传感测距仪与圆形吹膜机头中心轴线之间的水平距离，a为该时刻超声波传感测距仪与膜泡之间的水平距离，⍬为该时刻的牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向的锐夹角；
中央控制器依据测算得到的膜泡直径测算值d与膜泡直径理想值进行大小比较，当推算测得的膜泡直径测算值d大于膜泡直径理想值且超过允许偏差范围时，中央控制器使吹气机构降低充入膜泡的压缩空气压力；当推算测得的膜泡直径测算值d小于膜泡直径理想值且超过允许偏差范围时，中央控制器使吹气机构提高充入膜泡的压缩空气压力。
由于牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向有两个夹角，该两个夹角互补，当其中一个是钝角是另一个就是锐角，该锐角就是牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向的锐夹角。在一种特殊情况下，当牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向垂直时，该锐夹角的大小取值为90°；在另一种特殊情况下，当牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向平行时，该锐夹角的大小取值为0°。
本发明具有以下优点和效果：
本发明根据膜泡在各个时刻被稍微压扁为椭圆形的实际情况，结合牵引夹辊的转动情况推算出膜泡的长轴方向，进而将膜泡直径测算值进行修正，使修正后的膜泡直径测算值更贴近膜泡的实际尺寸，使膜泡直径测算值与膜泡的实际尺寸更加接近，实践中误差可以降低到1mm以下，因而根据该膜泡直径测算值进行调控的膜泡实际尺寸将会更加准确。
附图说明
图1是实施本发明一种具体实施例的吹膜设备的工作原理示意图。
图2是本发明一种具体实施例的膜泡、牵引夹辊与超声波传感测距仪的三者几何关系的水平示意图。
图3是图2中的牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向垂直时的示意图。
图4是图2中的牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向平行时的示意图。
具体实施方式
一种旋转牵引吹膜生产工艺， 其采用的吹膜设备设有圆形的吹膜机头1，如图1所示，吹膜机头设有圆环形挤出口11，圆环形挤出口11的正上方设有人字夹板2，人字夹板2的正上方设有牵引夹辊3，人字夹板2和牵引夹辊3由伺服电机6驱动而绕吹膜机头的中心轴线m同步转动；
还设有固定不动的超声波传感测距仪4，超声波传感测距仪4的竖向位置位于圆环形挤出口11和人字夹板2之间，超声波传感测距仪4的前方朝向吹膜机头的中心轴线m；还设有向膜泡8吹入压缩空气的吹气机构5；所述吹气机构5、超声波传感测距仪4、伺服电机6都与中央控制器连接；
在生产过程中，熔融物料不断从由吹膜机头的圆环形挤出口11挤出而形成膜泡8，吹气机构5向膜泡8吹入压缩空气使膜泡吹胀，膜泡8不断向上运行，依次经过人字夹板2和牵引夹辊3而被压扁成为双层薄膜80，伺服电机6通过支架7驱动人字夹板2和牵引夹辊3不断绕吹膜机头的中心轴线m来回往复180°水平摆动,在图2中表现为绕M点来回往复180°水平摆动，如图2弧形箭头所示；
所述生产过程包括前期学习阶段和正式生产调控阶段；
前期学习阶段的时间长度以人字夹板2和牵引夹辊3绕圆形吹膜机头1的中心轴线m来回往复180°水平转动四个周期来回为准，每一次来回往复水平转动180°称为一个学习周期，在每一个学习周期中，人字夹板2和牵引夹辊3顺时针转动180°，然后逆时针转动180°；在前期学习阶段，暂时保持所有影响膜泡直径的内在工艺参数和压缩空气的压力不变；在前期学习阶段的每一个学习周期中，超声波传感测距仪4不间断测量自身与膜泡8之间距离（即图2中的CD距离的数值），中央控制器记录超声波传感测距仪在每一个学习周期中测得的CD距离最大值和距离最小值,在四个学习周期中测得的距离最大值分别为m1、m2、m3、m4, 测得的距离最小值分别为n1、n2、n3、n4；前期学习阶段结束时，中央控制器计算出各个学习周期测得的距离最大值的平均值m=(m1+m2+m3+m4)/4, 计算出各个学习周期测得的距离最小值的平均值n=(n1+ n 2+ n 3+ n 4)/4；
前期学习阶段结束后，进入正式生产调控阶段；在正式生产调控阶段，根据整条生产线的实际需要，调节改变影响膜泡直径的内在工艺参数,包括熔融物料配方、熔融物料温度、挤出厚度、挤出速度这几个工艺参数；
在正式生产调控阶段的每一时刻，中央控制器根据伺服电机的转动情况推算牵引夹辊中心线AB的延伸方向，进而推算出牵引夹辊中心线AB与超声波传感测距仪朝向CM的锐夹角⍬ (即∠CMA或CMB,以两个角中最小的那一个为准)；在正式生产调控阶段的每一时刻，超声波传感测距仪不断测量自身与膜泡的水平距离（CD距离值）；
在正式生产调控阶段的每一时刻，中央控制器按以下公式测算该时刻的膜泡直径测算值，d=2b-2a-cos(2⍬)×(m-n)，其中，d为膜泡直径测算值，b为超声波传感测距仪4与圆形吹膜机头中心轴线之间的水平距离CM，b为固定值，a为该时刻超声波传感测距仪与膜泡之间的水平距离CD，⍬为该时刻的牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向的锐夹角(即∠CMA或CMB,以两个角中最小的那一个为准)；
中央控制器依据测算得到的膜泡直径测算值d与膜泡直径理想值进行大小比较，当推算测得的膜泡直径测算值d大于膜泡直径理想值且超过允许偏差范围时，中央控制器使吹气机构5降低充入膜泡8的压缩空气压力；当推算测得的膜泡直径测算值d小于膜泡直径理想值且超过允许偏差范围时，中央控制器使吹气机构5提高充入膜泡的压缩空气压力。
所谓牵引夹辊，是指平行且紧靠在一起的两根夹辊3，该两根夹辊3转动方向相反，当薄膜80从两根夹辊3之间经过时，就被该两根夹辊3夹送着行进。所谓牵引夹辊的中心线，是指位于该两根夹辊中心轴线正中间的那条直线，如图2、图3、图4中AB线所示，牵引夹辊的中心线AB平行于两根夹辊3的中心轴线。
由于牵引夹辊中心线AB与超声波传感测距仪朝向有两个夹角(∠CMA和CMB)，两个夹角互补，当其中一个是钝角是另一个就是锐角，该锐角就是牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向的锐夹角。在一种特殊情况下，当牵引夹辊中心线AB与超声波传感测距仪朝向CM垂直时，该锐夹角的大小取值为90°，如图3所示；在另一种特殊情况下，当牵引夹辊中心线与AB超声波传感测距仪朝向CM平行（即重叠）时，该锐夹角的大小取值为0°，如图4所示。
上述实施例中，前期学习阶段的时间长度可以改为以人字夹板和牵引夹辊绕圆形吹膜机头的中心轴线来回往复180°水平转动3个周期来回为准，或者6个周期来回为准。

Claims (2)

1.一种旋转牵引吹膜生产工艺， 其采用的吹膜设备设有圆形的吹膜机头，吹膜机头设有圆环形挤出口，吹膜机头设有圆环形挤出口，圆环形挤出口的正上方设有人字夹板，人字夹板的正上方设有牵引夹辊，人字夹板和牵引夹辊由伺服电机驱动而绕吹膜机头的中心轴线同步转动；
还设有固定不动的超声波传感测距仪，超声波传感测距仪的竖向位置位于圆环形挤出口和人字夹板之间，超声波传感测距仪的前方朝向吹膜机头的中心轴线；还设有向膜泡吹入压缩空气的吹气机构；所述吹气机构、超声波传感测距仪、伺服电机都与中央控制器连接；
在生产过程中，熔融物料不断从由吹膜机头的圆环形挤出口挤出而形成膜泡，吹气机构向膜泡吹入压缩空气使膜泡吹胀，膜泡不断向上运行，依次经过人字夹板和牵引夹辊而被压扁成为双层薄膜，伺服电机驱动人字夹板和牵引夹辊不断绕吹膜机头的中心轴线来回往复180°水平摆动；
其特征在于其特征在于:所述生产过程包括前期学习阶段和正式生产调控阶段；所述生产过程包括前期学习阶段和正式生产调控阶段；
前期学习阶段的时间长度以人字夹板和牵引夹辊绕圆形吹膜机头的中心轴线来回往复180°水平转动若干个周期来回为准，每一次来回往复水平转动180°称为一个学习周期；在前期学习阶段，暂时保持所有影响膜泡直径的内在工艺参数和压缩空气的压力不变；在前期学习阶段的每一个学习周期中，超声波传感测距仪不间断测量自身与膜泡之间距离，中央控制器记录超声波传感测距仪在每一个学习周期中测得的距离最大值和距离最小值；前期学习阶段结束时，中央控制器计算出各个学习周期中距离最大值的平均值m、各个学习周期中距离最小值的平均值n；
前期学习阶段结束后，进入正式生产调控阶段；在正式生产调控阶段，根据整条生产线的实际需要，调节改变影响膜泡直径的内在工艺参数；
在正式生产调控阶段的每一时刻，中央控制器根据伺服电机的转动情况推算牵引夹辊中心线的延伸方向，进而推算出牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向的锐夹角；在正式生产调控阶段的每一时刻，超声波传感测距仪不断测量自身与膜泡的水平距离；
在正式生产调控阶段的每一时刻，中央控制器按以下公式测算该时刻的膜泡直径测算值，d=2b-2a-cos(2⍬)×(m-n)，其中，d为膜泡直径测算值，b为超声波传感测距仪与圆形吹膜机头中心轴线之间的水平距离，a为该时刻超声波传感测距仪与膜泡之间的水平距离，⍬为该时刻的牵引夹辊中心线与超声波传感测距仪朝向的锐夹角；
中央控制器依据测算得到的膜泡直径测算值d与膜泡直径理想值进行大小比较，当推算测得的膜泡直径测算值d大于膜泡直径理想值且超过允许偏差范围时，中央控制器使吹气机构降低充入膜泡的压缩空气压力；当推算测得的膜泡直径测算值d小于膜泡直径理想值且超过允许偏差范围时，中央控制器使吹气机构提高充入膜泡的压缩空气压力，中央控制器使吹气机构提高充入膜泡的压缩空气压力。
2.根据权利要求1所述的吹膜生产工艺，其特征在于其特征在于：前期学习阶段的时间长度以人字夹板和牵引夹辊绕圆形吹膜机头的中心轴线来回往复180°水平转动3-6个周期来回为准。
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