PET加工-挤出 | 8分钟读

使用量规来解决上游的处理问题

测量系统除了测量卷筒纸厚度外,还具有经常被忽略但同样重要的作用:它们可以用作诊断工具来对过程进行故障排除。就是这样。

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在线测量设备是当今大多数薄膜和片材挤出工艺不可或缺的一部分。现在,工业上几乎所有双轴取向和流延薄膜生产线都配备了某种类型的扫描在线测量系统,以测量并通常控制跨幅厚度七星彩并调节平均厚度。许多片材和吹膜生产线还采用某种类型的在线量规来测量和调节厚度。

通常,这些测量系统被机器操作员用作工具,以确保产品符合规格要求。虽然这是节省原材料,减少废料并优化能源和人力使用的极为有效的方法,但该测量系统也具有经常被忽视但同样重要的作用:它可以用作诊断工具来对过程进行故障排除。

不‘BY-THE-BOOK’ SPC

如今,许多制造商使用诸如统计过程控制(SPC)之类的工具来控制其产品并管理质量。但是SPC是专为典型“batch” or “stream” processes. In a 批量 process, one or several samples are grabbed from the 批量, measured, and the data are used to determine the overall quality of the 批量. Similarly, in a 流 process, a sample is taken from the 流 at a specified frequency, analyzed, and charted to define whether the product conforms to specification. SPC can provide effective control for these relatively simple processes.

在薄膜和片材中,该过程要复杂得多。有些人建议,查看纸幅挤出过程的最佳方法是将其视为具有许多“lanes”或一系列过程“streams.”实际上,挤出加工商必须担心二维同时发生产品七星彩—跨网的宽度以及网的长度。加工者可以通过调整生产线速度或螺杆速度来控制产品厚度沿卷材长度的缓慢七星彩。但是高速厚度波动发生得太快,以至于任何测量系统或操作员都无法有效地控制或移除它们。

如果无法控制这些高频七星彩源,则需要尝试了解这些七星彩源,以消除它们并提高产品质量。

挤出过程的产品包括三种类型的七星彩:

1. 个人资料版本(PRO):整个网上的厚度七星彩,也称为跨机器或CD七星彩。

2. 短期机器方向七星彩(STMD):周期性或随机的厚度七星彩,通常在1分钟或更短的时间内以高频发生。

3. 长期机器方向七星彩(LTMD):在几分钟到几小时甚至几天的时间内,出现周期性或随机的厚度七星彩。

PRO七星彩的原因包括调节模唇或限流条调整不当,模面温度梯度过大或为挤出材料设计不当的模头。在吹膜工艺中,轮廓七星彩也可能由气泡圆周周围的温度梯度引起。轮廓七星彩的一种特殊情况是条纹,其狭窄而尖锐的规格差异是由模唇中的碳堆积(细条纹)或模面中的凿或缺口(粗条纹)引起的。

STMD七星彩的原因包括:由于聚合物/模具设置不匹配而引起的熔体拉伸共振;由于设计问题或不正确的设置而导致的挤出机的脉动流(螺杆喘振);以及由于辊轧而产生的高速周期性七星彩跳动,轴承/轴颈损坏或速度/驱动调节问题。除了熔体拉伸共振的可能例外,这些高速七星彩的原因通常具有与之相关的确定的频率。

LTMD七星彩的原因包括由于控制器失灵或加热器或热电偶安装不正确而导致的挤出机或模具温度波动。材料配方七星彩,包括再研磨或“fluff”比率;由于污垢堆积而造成的筛网压力升高;操作员机器的调整,尤其是在每个班次之间;树脂进料系统不一致;并且,特别是对于吹膜而言,由于环境温度,湿度和大气压力而导致大气七星彩。

在机器操作员的日常使用中,测量系统可以控制大多数(如果不是全部)轮廓(条纹除外)和LTMD量规七星彩。测量系统和操作员无法直接控制的是高速STMD七星彩和轮廓条纹。但是,如果我们可以定义和隔离这两个规格偏差源,则可以对过程采取纠正措施以最小化或消除它们。

仪表如何提供帮助

您如何隔离和定义STMD七星彩和轮廓条纹的来源?可以通过一种称为的测量系统功能来隔离和可视化STMD七星彩“in-line” or “single-point”模式。在此模式下,扫描传感器会暂时停在网上的指定位置,并在指定的时间段(通常为1或2分钟)内收集数据。在整个网络的三个位置(左,中和右)收集STMD七星彩数据。为什么?因为某些形式的STMD七星彩可能仅影响幅材的特定部分或侧面(例如,冷却辊堆叠一侧的轴承不良)。

观察STMD周期通常可以查明七星彩的根源—周期的周期性通常可以与过程参数相关。例如,如果确定STMD七星彩的主要成分发生了61次/分钟,并且主挤出机以61 rpm的速度运行,则可以合理地认为挤出机是STMD七星彩的原因。

测量系统可以告诉您问题的严重程度(厚度循环的幅度)和来源(通过将频率与加工设备的运行速度相关联),但是它可以’告诉你实际原因—您需要自己确定。

如果过程更复杂(例如带有多个挤出机的共挤生产线),则STMD七星彩可能由来自多个来源的厚度七星彩组成,每个来源都有自己的周期和振幅,所有这些都混合成一个复杂的在线显示读数。这可能使得难以用肉眼确定过程中的哪个或哪些设备是可变性的来源。这是快速傅里叶变换(FFT)工具可以提供很大帮助的地方。 FFT是一种数学工具,可以转换在时域中收集的数据并将其转换为频域。 FFT会告诉您哪些周期性七星彩源导致最大的七星彩(振幅)贡献以及它们以什么频率发生。

大多数测量系统都有FFT工具,可以作为标准功能或可选功能。如果您的测量系统不具有FFT功能,则不用—FFT utilities are available as PC applications and even as a part of the Microsoft Excel add-on Analysis Tool Pack. To use an external FFT program, you will need to work with your gauging supplier to determine how to extract 排队 data out of your gauging system and onto a PC.

我们赢了’在这里不介绍如何使用Excel生成FFT,但要提一个建议:某些FFT程序胜出’t work at all or will only work marginally unless the size of the data array 恩 tered into them is an exact power of two (this simplifies the math that the FFT performs). This is why many gauging system profiles or 排队 displays contain profile buckets that are 512 or 1024 data points in size.

一旦您’确定了STMD七星彩的主要来源后,您需要请您的工艺工程师’确定其实际原因。如果您发现自己可以’要自己确定导致七星彩的原因,您有几种选择,包括请您的机械供应商进行咨询,或联系专业的挤出顾问。可通过互联网搜索或联系专门从事塑料教育的行业协会或大学/大学来找到这些人。

这听起来很麻烦,但是当您考虑到这种高的厚度七星彩可能会导致质量问题,产生更多的废品并使过程的可控性降低时,通过消除这些问题可以使咨询成本得到许多倍的回报。

处理条纹

轮廓条纹是可能需要解决的另一个问题。检测它们并不总是那么容易。首先,计量传感器必须具有检测这些条纹的分辨率,并且必须能够以全扫描速度进行检测。其次,测量系统必须能够滤除其他七星彩源(例如仪表噪声或STMD厚度七星彩),以便可以可靠地检测到这些窄条纹。一些测量系统具有专用于执行专门分析以检测条纹的任务的软件功能。这些实用程序采用特殊的数学模型,这些模型寻找尽管过程噪声仍会继续出现的重复,狭窄的模式。

一旦您 detect the streak, you can take action. If the streak is caused by dirt or carbon buildup, the operator may be able to clean the die lip with a brass cleaning tool, with minimum disruption to the process and product. If this is not possible, you will need to consider how big and how many streaks you can tolerate before you shut down for a die cleaning. If the streak is due to permanent damage to the die face, you will need to contact the die maker to determine the cost and logistics to refinish the die.

控制… AND DIAGNOSE

在线测量系统超出了日常控制范围。它是一种功能强大的设备,无论是执行正常的过程控制功能还是用作诊断工具都可带来好处。无论哪种使用方式,经济利益都会在时间和金钱上均获得。学习使用全部功能;它只能改善您的整体过程性能。

关于作者

赫克托·马尔尚 已诉自2000年1月起担任加利福尼亚州Irwindale的NDC红外工程部门的市场营销专员,在过去的35年中,大部分时间都用于工业在线测量业务。在1980年代后期,他担任Reifenhauser的美国产品经理’的吹膜生产线。在职业生涯的早期,他曾在American Can Co.担任过程工程师。’威斯康星州尼纳市的柔性包装厂(现为Bemis Co.的一部分)。联系方式:(626)939-3897;电子邮件: [email protected];网络: ndc.com.

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