薄膜拉伸厚度控制方法与流程

薄膜拉伸厚度控制方法
1.技术领域
2.本发明属于塑料薄膜生产工艺的技术领域，具体涉及一种薄膜拉伸厚度控制方法。


背景技术：

3.塑料薄膜可以采用流涎工艺生产。流涎工艺所采用的设备包括流涎模头和上游夹辊、下游夹辊，上游夹辊位于下游夹辊的上游，流涎模头设有料腔，料腔的下端设有长条形的挤出缝口，挤出缝口的长向称为横向，挤出缝口的其中一侧设有固定不动的固定模唇，挤出缝口的另一侧设有能调节活动的活动模唇片；在料腔中沿着横向布置有多个用于调控熔融塑料温度的物料加热单元；在流涎模头外面设有多根调节挤出缝口间隙的热膨胀螺栓，各根热膨胀螺栓沿挤出缝口的长向排列布置，各根热膨胀螺栓的端部连接活动模唇片，每根热膨胀螺栓还设有对其进行加热的螺栓加热部件；热膨胀螺栓的数量通常比物料加热单元的数量多。上游夹辊\下游夹辊都设有两根平行且紧靠在一起的转辊，该两根转辊的转动方向相反。
4.流涎模头工作时，熔融塑料物料从长条形的挤出缝口挤出后凝结而形成为薄膜坯（行内又称为铸片）,薄膜坯向下游运行经过上游夹辊、下游夹辊，由于下游夹辊的转速大于上游夹辊，因此使得铸片得到纵向拉伸而成为塑料薄膜。
5.上述生产过程需要控制塑料薄膜的横向上各个部位的实际厚度是否均匀。
6.影响产品横向上各个部位实际厚度的主要因素如下：在流涎工序中，影响产品厚度的主要因素有横向上各个部位的挤出缝口间隙宽度、横向上各个部位的熔融物料温度这两大因素。挤出缝口间隙宽度越大，则使得产品的实际厚度越厚。而在同样的挤出缝口间隙宽度条件下，熔融物料的温度越高，则粘性越低，流动性越强，挤出速度越高，使得产品的实际厚度越厚。
7.当然，在流涎工序中，影响产品厚度的因素还有挤出压力、产品的配方等，例如产品的配方决定了产品的粘度，进一步决定了挤出速度，但挤出压力以及产品的配方等不是本技术所能调控的因素，也不能横向局部地调控厚度，因而本技术中不予考虑。
8.由于挤出缝口的间隙宽度很细微，加工过程不可避免存在机械误差，加上熔融物料沿横向的压力很难实现均匀，所以如果不加调控，所得的铸片的厚度不能实现沿横向均匀，因此需要加以调控，其中针对挤出缝口间隙宽度的调节方式和原理如下：当螺栓加热部件的加热功率降低，则热膨胀螺栓的温度降低，热膨胀螺栓的长度减小，于是热膨胀螺栓将活动模唇片向远离固定模唇的方向拉开，挤出缝口的缝隙宽度变大，物料挤出速度变大，因此得到的铸片厚度变大；反之，如果加大螺栓加热部件的加热功率，则热膨胀螺栓的温度升高，热膨胀螺栓的长度变大，于是活动模唇片在自身弹性作用下向靠近固定模唇的方向靠拢，挤出缝口的宽度变小，物料挤出速度变小，于是得到的铸片厚度变小。
9.在纵向拉伸过程中，影响产品横向各部位厚度的主要因素有塑料片横向各部位的温度以及纵向拉伸夹辊横向上各部位的夹合力大小，其中，由于安装因素（例如夹在一起的两根转辊的中心线平行度存在误差）以及机械加工误差因素（例如转辊的直径沿横向不均匀一致），使得横向上各部位的夹合力存在不均匀，夹合力或者直径的不同导致纵向拉伸率不同，最终导致塑料薄膜横向上各部位的厚度有所不同。同样的，塑料物料横向上各具体部位的温度差异也会影响到该部位的实际拉伸率，温度越高，则该部位越容易受拉伸，拉伸率越高，使得该部位的最终厚度越小，且纵向长度（展开长度）越长。
10.当然，在纵向拉伸过程中，最影响产品的厚度因素是夹辊的转速，但是该因素只能针对整片塑料薄膜横向上所有部位同时发生等比例的作用，而不能针对塑料薄膜横向上的某些局部位置进行局部调控，而本技术的主旨在于消除横向上局部的差异，因而诸如夹辊的转速之类的因素不能作为本技术的调控手段，也不予以重点考虑和分析。
11.和流涎过程一样，在上述拉伸过程中，如果不加调控，则得到的薄膜厚度沿横向不均匀。但相对而言，拉伸过程导致的薄膜厚度不均匀程度较小一些；而且在拉伸工序的影响因素（塑料片横向各部位的温度分布因素、机械加工误差因素）中，机械加工误差因素是不可改变的先天因素，而塑料薄膜横向上的温度分布又与流涎工艺相关，调节温度牵一发而动全身，因此拉伸工序的横向局部厚度调控难度大。
12.由于上述原因，传统技术中，大部分生产厂家一般将厚度调控点设置在流涎过程之后、拉伸过程之前，在该调控点检测铸片横向上各部位的实际厚度，并根据检测结果调控螺栓加热部件和物料加热单元的功率。这样，流涎过程得到的铸片厚度沿横向能够实现均匀分布，但经过纵向拉伸之后，由于上述纵向拉伸过程的两方面因素，塑料薄膜又会出现横向上的厚度不均匀分布；具体地说，在横向上的某些局部厚度偏大、拉伸率偏小、纵向展开长度偏短，这些部位在收卷后将显得比较紧致；而另外某些局部厚度偏小、拉伸率偏长、纵向展开长度偏长，这些部位在收卷后将显得比较蓬松。当然，拉伸过程引起的这种厚度偏差不很严重，市场勉强可以接受。
13.为了解决上述拉伸过程引起的这种厚度偏差问题，又有些厂家尝试改将厚度调控点设置在拉伸过程之后，在该调控点检测最终薄膜成品横向上各部位的实际厚度，并根据检测结果调控螺栓加热部件和物料加热单元的功率，这样，在拉伸后得到的最终薄膜成品厚度能够沿横向能够实现均匀分布。但是，虽然这种调控方式得到的最终薄膜成品的厚度能够实现沿横向均匀分布，但其横向上各个部位上的拉伸率（对应于纵向展开长度）却没法保证相同，有的部位拉伸率高、纵向展开长度长(收卷后的卷材对应部位显得鼓胀)，另外有的部位拉伸率低、纵向展开长度短(收卷后的卷材对应部位卷材显得略微缩颈)。


技术实现要素：

14.本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种薄膜拉伸厚度控制方法，它能使最终薄膜成品的实际厚度和纵向展开长度两者都沿着横向实现均匀分布。
15.其目的可以按以下方案实现：一种薄膜拉伸厚度控制方法，所采用的设备包括流涎模头和上游夹辊、下游夹辊，上游夹辊位于下游夹辊的上游，流涎模头设有料腔，料腔的下端设有长条形的挤出缝口，挤出缝口的长向称为横向，挤出缝口的其中一侧设有固定不动的固定模唇，挤出缝口的另一
侧设有能调节活动的活动模唇片；在料腔中沿着横向布置有多个用于调控熔融塑料温度的物料加热单元；在流涎模头外面设有多根调节挤出缝口间隙的热膨胀螺栓，各根热膨胀螺栓沿挤出缝口的长向排列布置，各根热膨胀螺栓的端部连接活动模唇片，每根热膨胀螺栓还设有对其进行加热的螺栓加热部件；热膨胀螺栓分为若干组，每组热膨胀螺栓形成为一个挤出间隙调节单元，每个挤出间隙调节单元包括有若干根热膨胀螺栓，挤出间隙调节单元的数量与物料加热单元的数量对应相同，每一个挤出间隙调节单元的横向位置与其中一个物料加热单元的横向位置对应相同；还设有第一厚度检测仪和第二厚度检测仪；在生产过程中，熔融物料从流涎模头的挤出缝口持续挤出而形成薄膜坯，薄膜坯运行经过上游夹辊、下游夹辊而被纵向拉伸成为薄膜成品；上述熔融物料、薄膜坯、薄膜成品统称为塑料物料；在调控过程中，保持下游夹辊的转速和上游夹辊的转速不变，且下游夹辊的表面转动线速度/上游夹辊的表面转动线速度=薄膜坯理想厚度/薄膜成品理想厚度；将塑料物料沿横向分为多个各自独立控制的横向区间单元，横向区间单元的数量与物料加热单元的数量对应相同，各个横向区间单元的横向位置与各物料加热单元的横向位置一一对应，也与各个挤出间隙调节单元的横向位置一一对应；各个横向区间单元分别进行独立的薄膜拉伸厚度控制；每一个横向区间单元的调控过程依次包括以下步骤：（1）.第一厚度检测仪测量该横向区间单元的薄膜坯实际厚度，如果该横向区间单元的薄膜坯实际厚度与设定的薄膜坯理想厚度存在偏差，则调节该横向区间单元对应的螺栓加热部件的加热功率，使该横向区间单元对应的热膨胀螺栓温度及长度改变，该横向区间单元对应的挤出缝口的间隙宽度改变，直至该横向区间单元的薄膜坯实际厚度等于设定的薄膜坯理想厚度； （2）.执行以下分步骤：（21）. 第二厚度检测仪测量该横向区间单元的薄膜成品实际厚度,并根据第二厚度检测仪的测量结果调节该横向区间单元对应的物料加热单元的加热功率，具体如下：如果此次测得的该横向区间单元的薄膜成品实际厚度小于设定的薄膜成品理想厚度，则调低该横向区间单元对应的物料加热单元的加热功率，使该横向区间单元的塑料物料温度降低，该横向区间单元对应的熔融物料挤出速度变小，该横向区间单元对应的薄膜坯的厚度变小； 反之，如果此次测得的该横向区间单元的薄膜成品实际厚度大于设定的薄膜成品理想厚度，则调高该横向区间单元对应的物料加热单元的加热功率，使该横向区间单元的塑料物料温度升高，该横向区间单元对应的熔融物料挤出速度变大，该横向区间单元对应的薄膜坯的厚度变大：（22）.分步骤（21）完成之后，重新调节该横向区间单元对应的挤出间隙调节单元的螺栓加热部件的加热功率， 使该横向区间单元对应的挤出缝口的间隙宽度改变，该横向区间单元对应的熔融物料挤出速度改变，以弥补分步骤（21）带来的薄膜坯实际厚度的偏差，并在重新调节中不断检测薄膜坯实际厚度，直至该横向区间单元对应的薄膜坯实际厚度重新等于设定的薄膜坯理想厚度；（23）.分步骤（22）完成之后，该横向区间单元的塑料物料温度相对于分步骤（21）进行之前的时候发生变化，因此塑料物料在被下游夹辊纵向拉伸时，该横向区间单元的塑料成品的纵向拉伸率相对于分步骤（21）进行之前发生变化，使该横向区间单元的薄膜成品
实际厚度相对于分步骤（21）进行之前发生变化，且变化的方向是使薄膜成品实际厚度更趋向于接近薄膜成品理想厚度；（3）.不断重复执行步骤（2），直至该横向区间单元的薄膜成品实际厚度等于设定的薄膜成品理想厚度。
16.所谓薄膜坯理想厚度，是指生产前设定的薄膜坯目标厚度；所谓薄膜成品理想厚度，是指生产前设定的薄膜成品目标厚度。
17.本发明具有以下优点和效果：一、本发明最终可以实现每个横向区间单元的薄膜坯实际厚度都等于设定的薄膜坯理想厚度（这是每一个横向区间单元调控过程的分步骤22执行的结果），即所有横向区间单元的薄膜坯实际厚度相等（均匀）；而且每个横向区间单元的薄膜成品实际厚度都等于设定的薄膜成品理想厚度（这是每一个横向区间单元调控过程的步骤3执行的结果），即所有横向区间单元的薄膜成品实际厚度相等（均匀）；二、由于产品实际的纵向拉伸率等于薄膜坯实际厚度/薄膜成品实际厚度，上述第一点效果进一步意味着，本发明可以实现所有横向区间单元的纵向拉伸率相等，即所有横向区间单元的薄膜成品的纵向展开长度相等，使得最终薄膜成品的实际厚度和纵向展开长度沿着横向均匀分布，到达精确调控的效果。
18.三、换个角度讲，虽然传统技术也能够实现薄膜坯实际厚度沿横向均匀分布，本发明也能够实现薄膜坯实际厚度沿横向均匀分布，但本发明是基于更合理的参数组合（由熔融物料温度和挤出缝口间隙宽度这两个参数构成组合）实现的，本发明在实现薄膜坯实际厚度沿横向均匀分布的基础上，其物料温度数值能准确地、有针对性地补偿纵向拉伸夹辊的机械误差因素，使得后续的纵向拉伸过程中，各横向部位的实际拉伸率相同，实现薄膜成品实际厚度沿横向均匀分布、薄膜成品各横向部位的纵向展开长度均匀分布。
附图说明
19.图1是实施本发明一种具体实施例的过程原理示意图。
20.图2是图1中的塑料物料沿横向分为十二个各自独立控制的横向区间单元的分区示意图。
具体实施方式
21.一种薄膜拉伸厚度控制方法，所采用的设备包括流涎模头1和上游夹辊2、下游夹辊3，上游夹辊2位于下游夹辊3的上游，如图1所示，流涎模头1设有料腔，料腔的下端设有长条形的挤出缝口，挤出缝口的长向（图1中ab方向）称为横向，挤出缝口的其中一侧设有固定不动的固定模唇，挤出缝口的另一侧设有能调节活动的活动模唇片；在料腔中沿着横向布置有十二个用于调控熔融塑料温度的物料加热单元4；在流涎模头外面设有六十根调节挤出缝口间隙的热膨胀螺栓，各根热膨胀螺栓沿挤出缝口的长向排列布置，各根热膨胀螺栓的端部连接活动模唇片，每根热膨胀螺栓还设有对其进行加热的螺栓加热部件；热膨胀螺栓分为十二组，每组热膨胀螺栓形成为一个挤出间隙调节单元5，每个挤出间隙调节单元包括有五根热膨胀螺栓；挤出间隙调节单元的数量与物料加热单元的数量对应相同，每一个挤出间隙调节单元的横向位置与其中一个物料加热单元的横向位置对应相同；还设有能沿
横向往复移动的第一厚度检测仪6和第二厚度检测仪7；在调控过程中，熔融物料从流涎模头的挤出缝口挤出而形成薄膜坯80，薄膜坯80运行经过上游夹辊、下游夹辊而被纵向拉伸成为薄膜成品81；上述熔融物料、薄膜坯80、薄膜成品81统称为塑料物料；在调控过程中，保持下游夹辊3的转速和上游夹辊2的转速不变，且下游夹辊3的表面转动线速度/上游夹辊2的表面转动线速度=薄膜坯理想厚度/薄膜成品理想厚度；将塑料物料沿横向分为十二个各自独立控制的横向区间单元8，横向区间单元8的数量与物料加热单元4的数量对应相同，各个横向区间单元8的横向位置与各物料加热单元4的横向位置一一对应，也与各个挤出间隙调节单元5的横向位置一一对应；各个横向区间单元分别进行独立的薄膜拉伸厚度控制；每一个横向区间单元的调控过程依次包括以下步骤：（1）.第一厚度检测仪6测量该横向区间单元8的薄膜坯实际厚度，如果该横向区间单元8的薄膜坯80实际厚度与设定的薄膜坯理想厚度存在偏差，则调节该横向区间单元8对应的螺栓加热部件的加热功率，使该横向区间单元8对应的热膨胀螺栓温度及长度改变，该横向区间单元对应的挤出缝口的间隙宽度改变，直至该横向区间单元的薄膜坯实际厚度等于设定的薄膜坯理想厚度；具体地说，如果该横向区间单元8的薄膜坯80实际厚度小于设定的薄膜坯理想厚度，则降低该横向区间单元8对应的螺栓加热部件的加热功率，使该横向区间单元8对应的热膨胀螺栓温度降低、长度缩短，该横向区间单元8对应的挤出缝口的间隙宽度扩大，于是物料挤出速度增大，直至该横向区间单元的薄膜坯80实际厚度等于设定的薄膜坯理想厚度；反之，如果该横向区间单元8的薄膜坯80实际厚度大于设定的薄膜坯理想厚度，则增加该横向区间单元8对应的螺栓加热部件的加热功率，使该横向区间单元8对应的热膨胀螺栓温度升高、长度延长，于是该横向区间单元8对应的挤出缝口的间隙宽度缩小，于是物料挤出速度减少，直至该横向区间单元的薄膜坯80实际厚度等于设定的薄膜坯理想厚度；（2）.执行以下分步骤：（21）. 第二厚度检测仪7测量该横向区间单元的薄膜成品81实际厚度,并根据第二厚度检测仪7的测量结果调节该横向区间单元8对应的物料加热单元4的加热功率，具体如下：如果此次测得的该横向区间单元的薄膜成品81实际厚度小于设定的薄膜成品理想厚度，则调低该横向区间单元对应的物料加热单元4的加热功率，使该横向区间单元8的塑料物料温度降低，该横向区间单元8对应的熔融物料挤出速度变小，该横向区间单元8对应的薄膜坯80的厚度变小；反之，如果此次测得的该横向区间单元8的薄膜成品81实际厚度大于设定的薄膜成品理想厚度，则调高该横向区间单元对应的物料加热单元4的加热功率，使该横向区间单元8的塑料物料温度升高，该横向区间单元对应的熔融物料挤出速度变大，该横向区间单元对应的薄膜坯80的厚度变大：（22）.分步骤（21）完成之后，重新调节该横向区间单元8对应的挤出间隙调节单元5的螺栓加热部件的加热功率， 使该横向区间单元8对应的挤出缝口的间隙宽度改变，该横向区间单元对应的熔融物料挤出速度改变，以弥补分步骤（21）带来的薄膜坯80实际厚度的
偏差，并在重新调节中不断检测薄膜坯80实际厚度，直至该横向区间单元对应的薄膜坯80实际厚度重新等于设定的薄膜坯理想厚度；具体地说，如果在分步骤（21）中调低该横向区间单元8对应的物料加热单元4的加热功率，则在本分步骤（22）中调低该横向区间单元8对应的挤出间隙调节单元5的螺栓加热部件的加热功率，使该横向区间单元8对应的膨胀螺栓长度缩短，该横向区间单元8对应的挤出缝口的间隙宽度加大，该横向区间单元8对应的熔融物料挤出速度加大，在重新调节中不断检测薄膜坯80实际厚度，直至该横向区间单元对应的薄膜坯80实际厚度重新等于设定的薄膜坯理想厚度；反之，如果在分步骤（21）中调高该横向区间单元对应的物料加热单元4的加热功率，则在本分步骤（22）中调高该横向区间单元对应的挤出间隙调节单元5的螺栓加热部件的加热功率，使该横向区间单元8对应的膨胀螺栓长度延长，该横向区间单元8对应的挤出缝口的间隙宽度缩小，该横向区间单元8对应的熔融物料挤出速度减小，在重新调节中不断检测薄膜坯80实际厚度，直至该横向区间单元8对应的薄膜坯80实际厚度重新等于设定的薄膜坯理想厚度；（23）.分步骤（22）完成之后，该横向区间单元的塑料物料温度相对于分步骤（21）进行之前的时候发生变化，因此塑料物料在被下游夹辊3纵向拉伸时，该横向区间单元的塑料成品的纵向拉伸率相对于分步骤（21）进行之前发生变化，使该横向区间单元的薄膜成品81实际厚度相对于分步骤（21）进行之前发生变化，且变化的方向是使薄膜成品81实际厚度更趋向于接近薄膜成品理想厚度；具体地说，如果在分步骤（21）中由于薄膜成品80实际厚度小于设定的薄膜成品理想厚度而调低该横向区间单元对应的物料加热单元4的加热功率，则在分步骤（23）中由于该横向区间单元8的塑料物料温度降低而降低纵向拉伸率，由于分步骤（22）得到的薄膜坯80实际厚度仍然等于设定的薄膜坯理想厚度，因此降低纵向拉伸率之后得到的薄膜成品81实际厚度相对于分步骤（21）进行之前变大；反之，如果在分步骤（21）中由于薄膜成品80实际厚度大于设定的薄膜成品理想厚度而调高该横向区间单元对应的物料加热单元4的加热功率，则在分步骤（23）中由于该横向区间单元8的塑料物料温度升高而加大了纵向拉伸率，由于分步骤（22）得到的薄膜坯80实际厚度仍然等于设定的薄膜坯理想厚度，因此加大纵向拉伸率之后得到的薄膜成品81实际厚度相对于分步骤（21）进行之前变小；（3）.不断重复执行步骤（2），直至该横向区间单元的薄膜成品实际厚度等于设定的薄膜成品理想厚度。
22.事实上，上述步骤（1）其实类似相当于背景技术所述的传统的第一种调节方式，步骤（1）完成之后，虽然该横向区间单元的薄膜坯80实际厚度等于设定的薄膜坯理想厚度，但如果没有步骤2的各个分步骤，则薄膜坯80经过纵向拉伸之后，该横向区间单元得到的薄膜成品81实际厚度仍然不能等于设定的薄膜成品理想厚度,各横向区间单元得到的薄膜成品81实际厚度仍然不能相等。
23.另外，上述步骤（3）执行完毕之后，也必然会出现“横向区间单元对应的薄膜坯实际厚度等于设定的薄膜坯理想厚度”的结果，这是分步骤（22）必然得到的结果。