CN112140440A

CN112140440A - 一种压延膜厚度自动控制方法

Info

Publication number: CN112140440A
Application number: CN201910568389.2A
Authority: CN
Inventors: 李建友; 刘丽萍; 陶家川; 陈尧
Original assignee: Anhui Zhongwang Keximeng Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Zhongwang Keximeng Technology Co ltd
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2020-12-29

Abstract

本发明公开一种压延膜厚度自动控制方法，该方法为：检测装置发现厚度快超过公差范围或不合格时，立即通过反馈装置进行反馈，再计算出应调整的参数，输入到压延机调节系统，调节系统实现具体调节工作，从而得到厚度符合要求的压延膜；具体为检测装置发现厚度快超过公差范围或不合格时，立即通过反馈装置将实时厚度值传递至曲线拟合算法，根据测得的厚度值与预先输入的目标值的对比结果做出判断，判断该值是否在公差范围内。本发明的控制方法不需要人工测量，且软件控制快速准确；其次，本发明通过提供三种厚度自动控制方法，厚度控制方式灵活。

Description

一种压延膜厚度自动控制方法

技术领域

本发明涉为一种压延膜厚度自动调节装置，属于薄膜生产领域。

背景技术

近年来国民经济快速发展，对塑料薄膜制品需求量不断攀升，塑料挤出行业发展迅速。塑料薄膜生产过程中，厚度控制是关键步骤之一，薄膜厚度控制的精确度直接关系到成品的质量。国外学者针对塑料薄膜厚度控制技术已经开展了几十年的研究，且成果显著、技术成熟，较著名的有德国BRUECKNER、日本三菱、法国TMD。目前国内薄膜厚度控制系统主要采取传统PID控制，PID参数还依靠操作工人凭经验手动“试凑”，控制精度低且系统收敛时间长，造成材料的浪费。

薄膜的吹塑和双向拉伸厚度自动控制的例子很多，前者是通过生产不同的机头满足厚度控制要求，后者则采用厚度测量系统配合软件程序等实现自动控制。

市面上一种薄膜厚度控制系统结构如图1所示。其中，工控机用于薄膜厚度显示、控制系统启停等人机交互；薄膜测厚仪将测量的流延薄膜厚度信号通过总线传送给PLC，并由PLC上传至上位机软件进行控制算法计算，与设定的目标厚度进行比较，PLC通过模数转换模块输出模拟量电压至变频器，从而控制螺杆转速，达到控制挤出量进而动态调节薄薄膜厚度的。

薄膜厚度都是采用精度很高、非接触式测厚仪和反馈控制系统进行自动检测和控制。由于薄薄膜的性能、产品的厚度、设备的使用寿命及测量精度的要求不同，薄膜测厚探头的类型也不同。常用的测厚探头有β探头、红外探头、X射线探头等。或者采用简单无辐射的电容式厚度传感器。

专利93201649.9公开了一种压延膜厚度自动调节装置，该装置公开了利用β射线进行检测膜厚度，并设定差值在±1与±3之间。该专利只提供了检测厚度可通过β射线进行检测，其检测过程中并未考虑压延膜厚度如何精确控制，保证压延膜的厚度的均匀性。

此外，薄膜纵向厚度是产品合格的基本要求，但横向厚度差异仍存在且也是影响产品质量的重要因素。出现横向厚度差异的主要原因有：①原材料的波动；②张力的变化。

发明内容

本发明目的在于提供一种压延膜厚度自动控制方法。

实现本发明目的提供技术方案如下：

一种压延膜厚度自动控制方法，该方法为：

检测装置发现厚度快超过公差范围或不合格时，立即通过反馈装置进行反馈，再计算出应调整的参数，输入到压延机调节系统，调节系统实现具体调节工作，从而得到厚度符合要求的压延膜；

具体为检测装置发现厚度快超过公差范围或不合格时，立即通过反馈装置将实时厚度值传递至曲线拟合算法，根据测得的厚度值与预先输入的目标值的对比结果做出判断，判断该值是否在公差范围内，若在，则压延过程正常进行，若该值不在公差之内，则将该值与设定值做出比较并计算出正确的设置值，曲线拟合算法将该值传递给压延机调节系统，根据差值大小控制压延机自动做出调整，从而得到厚度符合要求的压延膜。

进一步的，厚度公差为±10μm。

调整膜厚度的方法具体如下，即调间隙、调张力和调速度。调间隙的方式用于检测到的实际厚度与目标厚度相差大于0.050mm的情况下的厚度调整；调张力和调速度的方式用于检测到的实际厚度与目标厚度相差小于0.050mm的情况下的厚度调整。

调间隙是压延一定厚度膜的主要实现方法，可以在一定程度上将调间隙理解为“粗调”，将调张力和调速度理解为“微调”。

进一步的，通过调间隙调整膜厚度

当带材穿入压延辊之间，设置压延辊间隙a1，启动压延机，通过出口处的测厚仪测量膜的厚度，若测得厚度与产品厚度目标值X不同，则曲线拟合算法将间隙a1和对应测得的膜的厚度代入压延间隙与压延出口膜厚度的关系式的数计算出应该设置的辊间隙a2，并传给压延机调节系统，将压延辊间隙设置为a2；改变间隙后再次测量出口处膜的厚度，若测得厚度与目标值相同，则停止调整，若不同，则继续调整，直到压延膜厚度为目标值。

压延间隙与压延出口膜厚度的关系式如下：

y＝0.4276ln(x)+0.7205

y——膜厚度；x——压延辊间隙。

通过积累生产数据，在其他条件相同的情况下，可得到压延间隙与压延出口带材厚度的关系式。该关系式会随着数据的不断增多越来越趋近于实际情况。

进一步的，通过调张力调整膜厚度

在带材穿入压延辊之间时，设置压延辊间隙，再设置一个入口带材张力b1，启动压延机。通过出口处的测厚仪测量膜的厚度。若测得厚度与产品厚度目标值不同，则算法将张力b2和对应测得的膜的厚度代入入口张力与压延出口膜厚度的关系式计算出应该设置的张力b2，并传给压延机调节系统，将入口张力设置为b2；改变张力后再次测量出口处膜的厚度，若测得厚度与目标值相同，则停止调整，若不同，则继续调整，直到压延膜厚度为目标值。

入口张力与压延出口膜厚度的关系式如下：

y＝-0.263ln(x)+1.5885

y——带材厚度；x——入口张力。

通过积累生产数据，在其他条件相同的情况下，可得到压延出口带材厚度与入口带材张力的关系式。

进一步的，通过调速度调整膜厚度

在带材穿入压延辊之间时，设置压延辊间隙，再设置一个线速度c1，启动压延机。通过出口处的测厚仪测量膜的厚度。若测得厚度与产品厚度目标值Z不同，则软件将线速度c2和对应测得的膜的厚度代入线速度与压延出口膜厚度的关系式计算出应该设置的线速度c2，并传给压延机调节系统，将线速度设置为c2；改变线速度后再次测量出口处膜的厚度，若测得厚度与目标值相同，则停止调整，若不同，则继续调整，直到压延膜厚度为目标值。

线速度与压延出口膜厚度的关系式如下：

y＝0.7682ln(x)-0.6565

y——带材厚度；x——线速度。

通过积累生产数据，在其他条件相同的情况下，可得到压延出口带材厚度与线速度的关系式。

本发明相对于现有技术相比，具有显著的优点为

1.本发明不需要人工测量，软件控制快速准确；

2.本发明提供三种厚度自动控制方法，厚度控制方式灵活。

附图说明

图1.厚度控制系统图。

图2.射线测厚示意图。

图3.压延间隙与压延出口膜厚度的关系图。

图4.入口张力与压延出口膜厚度的关系图。

图5.线速度与压延出口膜厚度的关系式图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明

实施例1

生产压延厚度0.500mm的膜，步骤如下：

1)根据需要选择合适的树脂，与溶剂油混合，并放入烘箱熟化一段时间；

2)将混合料加入预压机料筒，预压成棒状坯料；

3)将坯料放入推挤设备，由推挤机经过口模挤出厚度为1.5mm的带材；

4)将带材穿入压延辊之间，根据生产经验，设置压延辊间隙0.620mm，启动压延机。通过出口处的测厚仪测量膜的厚度为0.550mm，与目标厚度0.500mm不同，差值为0.050mm，软件自动将压延机调节系统调整选项设置为“调间隙”。则软件根据以下公式：

y＝0.4276ln(x)+0.7205

y——膜厚度；x——压延辊间隙，如图3所示。

要使y＝0.500，则关系式算得压延辊间隙为0.599mm，将此间隙值传给压延机调节系统，它将压延辊间隙设置为0.599mm。改变间隙后再次测量出口处膜的厚度，为0.500mm，合格。

5)将厚度合格的压延膜通过脱脂机去除溶剂油；

6)将去除溶剂油的膜通过拉伸机进行拉伸；

7)将拉伸膜经过高温处理从而固定微观结构得到最终产品。

实施例2

生产压延厚度0.475mm的膜，步骤如下：

2)将混合料加入预压机料筒，预压成棒状坯料；

4)将带材穿入压延辊之间，根据生产经验，设置压延辊间隙为0.570mm，再人工设置一个入口带材张力62mmkg，启动压延机。通过出口处的测厚仪测量膜的厚度为0.485mm，与目标厚度0.475mm不同，差值为0.010mm，软件自动将压延机调节系统调整选项设置为“调张力”。则软件根据以下公式：

y＝-0.263ln(x)+1.5885

y——带材厚度；x——入口张力，如图4所示。

要使y＝0.475，则算得张力为69mmkg，将此间隙值传给压延机调节系统，将张力设置为69mmkg。改变张力后再次测量出口处膜的厚度，为0.475mm，合格。

5)将厚度合格的压延膜通过脱脂机去除溶剂油；

6)将去除溶剂油的膜通过拉伸机进行拉伸；

7)将拉伸膜经过高温处理从而固定微观结构得到最终产品。

实施例3

生产压延厚度0.430mm的膜，步骤如下：

2)将混合料加入预压机料筒，预压成棒状坯料；

4)将带材穿入压延辊之间，根据生产经验，设置压延辊间隙0.495mm，再人工设置一个线速度4.1m/min，启动压延机。通过出口处的测厚仪测量膜的厚度为0.435mm，与目标厚度0.430mm不同，差值为0.005mm，软件自动将压延机调节系统调整选项设置为“调速度”。则软件根据以下公式：

y＝0.7682ln(x)-0.6565

y——带材厚度；x——线速度，如图5所示。

要使y＝0.430，则算得线速度为4.11m/min，将此线速度值传给压延机调节系统，它将线速度设置为4.11m/min。改变线速度后再次测量出口处膜的厚度，为0.430mm，合格。

5)将厚度合格的压延膜通过脱脂机去除溶剂油；

6)将去除溶剂油的膜通过拉伸机进行拉伸；

7)将拉伸膜经过高温处理从而固定微观结构得到最终产品。

PTFE压延膜波动原因有很多，一方面是工艺因素，如使用的树脂性能不同、压延辊温度不同、压延速度不同、张力不同等；另一方面是设备因素，如压延辊偏心、压延辊的椭圆度发生变化、压延辊磨损、压延辊原始辊缝不同等。

被测薄膜厚度h与接收到的β射线强度成下式表示的指数衰减关系：

h：薄膜厚度；I：电离室接收到的射线强度；I₀：放射源发射的射线强度；μ：质量吸收系数。

本发明的压延膜的生产工艺流程如下：

树脂选择→混料→熟化→预压成型→推挤成型→压延→脱脂→拉伸→定型

1)树脂选择：根据需要选择合适的树脂；

2)混料：将按比例配好的物料置于混料机中，混合均匀；

3)熟化：混合后的物料放入烘箱，使树脂与溶剂油充分混合；

4)预压成型：将物料加入预压机料筒，进行预压成坯(棒状)；

5)推挤成型：将预压的棒料放入推挤设备，由推挤机经过所需尺寸的口模将棒料挤出带材；

6)压延：带材进入压延装置，由两个辊筒将其压延成更薄的膜材；

7)脱脂：由加热辊加热挥发掉溶剂油；

8)拉伸：将膜进行单向拉伸；

9)定型：将拉伸膜经过高温处理从而固定结构；

其中压延膜的厚度直接影响了最终产品尺寸。本发明就是要实现压延过程厚度的精确自动控制。

Claims

1.一种压延膜厚度自动控制方法，其特征在于，该方法为：

2.根据权利要求1所述的压延膜厚度自动控制方法，其特征在于，厚度公差为±10μm。

3.根据权利要求1所述的压延膜厚度自动控制方法，其特征在于，调整膜厚度的方法具体如下，即调间隙、调张力和调速度，调间隙的方式用于检测到的实际厚度与目标厚度相差大于0.050mm的情况下的厚度调整；调张力和调速度的方式用于检测到的实际厚度与目标厚度相差小于0.050mm的情况下的厚度调整。

4.根据权利要求3所述的压延膜厚度自动控制方法，其特征在于，通过调间隙调整膜厚度步骤为：

5.根据权利要求4所述的压延膜厚度自动控制方法，其特征在于，压延间隙与压延出口膜厚度的关系式如下：

y＝0.4276ln(x)+0.7205

y——膜厚度；x——压延辊间隙。

6.根据权利要求3所述的压延膜厚度自动控制方法，其特征在于，通过调张力调整膜厚度步骤为：

在带材穿入压延辊之间时，设置压延辊间隙，再设置一个入口带材张力b1，启动压延机；通过出口处的测厚仪测量膜的厚度。若测得厚度与产品厚度目标值不同，则算法将张力b2和对应测得的膜的厚度代入入口张力与压延出口膜厚度的关系式计算出应该设置的张力b2，并传给压延机调节系统，将入口张力设置为b2；改变张力后再次测量出口处膜的厚度，若测得厚度与目标值相同，则停止调整，若不同，则继续调整，直到压延膜厚度为目标值。

7.根据权利要求6所述的压延膜厚度自动控制方法，其特征在于，入口张力与压延出口膜厚度的关系式如下：

y＝-0.263ln(x)+1.5885

y——带材厚度；x——入口张力。

8.根据权利要求3所述的压延膜厚度自动控制方法，其特征在于，通过调速度调整膜厚度步骤为：

在带材穿入压延辊之间时，设置压延辊间隙，再设置一个线速度c1，启动压延机；通过出口处的测厚仪测量膜的厚度。若测得厚度与产品厚度目标值Z不同，则软件将线速度c2和对应测得的膜的厚度代入线速度与压延出口膜厚度的关系式计算出应该设置的线速度c2，并传给压延机调节系统，将线速度设置为c2；改变线速度后再次测量出口处膜的厚度，若测得厚度与目标值相同，则停止调整，若不同，则继续调整，直到压延膜厚度为目标值。

9.根据权利要求8所述的压延膜厚度自动控制方法，其特征在于，线速度与压延出口膜厚度的关系式如下：

y＝0.7682ln(x)-0.6565

y——带材厚度；x——线速度。