用准确的厚度测量来减少材料浪费

作者:文/Plastics Touchpoint Group Paul Waller 文章来源:PT《现代塑料》2013年9月刊 发布时间:2013-09-24

在薄膜生产中,厚度控制做得好既可以为加工商在材料上节省大量的金钱,又能提高产品的质量。

几乎每一家薄膜挤出工厂都有机械装置用来测量产品厚度的变化。在许多情况下,各个装置测量的结果都不相同,使得确定哪一个结果是正确的比较困难。操作人员在定型过程中需要准确的信息,以确保薄膜厚度是在公差范围内。他们往往过度补偿,使薄膜在一个生产周期的开始就变得太厚,然后在第一组膜卷称重后进行调整。这种方法减少了产量和利润空间。

一个对不可靠的薄膜厚度测微计进行补偿的常见方法是使用所测薄膜表面积的重量(基准重量技术)或一个膜卷和卷芯的重量来估计平均厚度。然而,这种精确度是有限的,因为在薄膜表面积、成分的浓度(特别是母料)、卷芯的重量和膜卷上薄膜的长度上都存在可能的差异,而导致有关各种成分密度的假定可能是不准确的。当这种方法被用来估计平均薄膜厚度时,机械薄膜测微计的任务变为测量厚度的变化,而不是测量平均的薄膜厚度。

机械薄膜测微计用一个固定的测量头和一个可移动的接触脚制成(如图1所示)。对于薄膜的应用,可移动的接触脚通常有一个平面。出错通常有3种常见的原因:不正确的接触压力、存在污垢或者测量头和接触脚之间没有对准。

图1 机械薄膜测微计用一个固定的测量头和一个可移动接触脚制成。对于薄膜的应用,可移动接触脚通常有一个平面

简单的机械薄膜测微计依靠重力在测量头和接触脚之间施加合适的接触压力。更先进的系统使用空气压力来施加。过大的接触压力会压缩薄膜,使厚度读数比实际薄膜的厚度要小。当接触脚接触在薄膜表面上时,操作人员往往将薄膜拉到下一个测量点。这种做法会弯曲支撑杆,使其粘附在导向筒内。这将造成不充分的接触压力,导致厚度读数比实际厚度大。在极端的情况下,当接触脚被降低到测量位置时,它不能把薄膜固定在适当的位置上。

清洁和重新校准

挤塑工厂的环境布满粉尘。作为精密仪器,薄膜厚度测微计可以感知粉尘的存在,并提供不一致的测量。操作人员经常采用一种称为“冲压”的技术,测量相同点2次或3次,以获得一致的厚度读数。这需要额外的时间,并且要压缩薄膜,导致厚度读数比实际厚度小。

为了清洁测量表面,在测量头和接触脚之间插入一张纸。然后,使接触脚对着测量头压纸,就好像在测量纸的厚度。慢慢地将纸拖5cm左右,此时接触脚处在测量的位置上。升高接触脚,取出纸张。使接触脚与测量头接触,并重新校准该测微计,使厚度显示为零。通过升高和降低接触脚3、4次,测试这一精度。

测量结果应该在0和±1μm之间。如果结果的差异超过这个范围,尝试用浸泡酒精的棉签清洁测量表面,并重复校准过程。如果测量误差仍然存在,执行下面所描述的平行步骤。

图2 对于大多数的机械薄膜测微计而言,测量头和接触脚的平面必须严格平行(误差在1μm的范围内),以保持精确的分辨率。对于这种测试,要求接触脚和测量头之间有一个平行的线规。如图所示,在4个方向上,从接触脚的外边缘到线规的最大距离应该不超过3mm

平行测试与调整

对于大多数的机械测微计,测量头和接触脚的平面必须严格平行(误差在1μm的范围内),以保持精确的分辨率。该测试要求使用一个0.25~0.50mm直径的平行线规。如果仪器有数字显示,将其打开,并在开始测量之前等待至少30min进行升温。

将线规放在测量头上,并使用标准的压力降低接触脚。从接触脚的外边缘到线规的距离应不超过3mm。然后,比较图2所示的4个位置上所有的测量。如果相对两侧(前-后,左-右)之间的差异超过1μm,那么该薄膜测微计必须被调整。

一些薄膜测微计具有可以准确重新定位的测量头。另一种选择是采用非常细的砂纸使接触脚的测量表面与测量头平行。这种技术被称为“精研”。弯曲的支撑杆由于不能修复,必须被更换。

有一种观点是准确测量薄膜厚度的变化并不重要,因为厚度的差异不可能被消除。遵循这个想法的企业注定是低利润的,因为他们浪费了原材料。

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