三、我们对PVDC多层共挤复合薄膜各树脂层厚度的控制方法
众所周知，薄膜厚度和均匀程度对薄膜质量有重大影响，对于高阻透性多层共挤复合薄膜，除了薄膜的整体厚度和均匀程度之外，其中所含阻透树脂层的厚度，比如PVDC或EVOH树脂层的厚度，对薄膜性能的影响更大。因此PVDC或EVOH多层共挤复合薄膜生产过程中，必须保证PVDC或EVOH树脂层的厚度达到产品规定的厚度。国外多层共挤复合材料生产设备生产厂家主张采用近红外线测厚仪，可随时测量出薄膜的厚度和所含PVDC或EVOH树脂层的厚度，提供给操作者进行监视和调控。但近红外线对PVDC树脂层厚测量的准确性尚存疑虑，即使可行，近红外测厚仪器巨大的费用也使人却步，因此需要寻找另外更简单，但也同样行之有效的对复合薄膜树脂层厚控制的方法。
1、我们设计控制方法的原理
从塑料薄膜挤出技术可知，生产中薄膜厚度，取决于挤出量，牵引速度，薄膜宽度三个因素。在薄膜宽度不变的条件下（大多数生产线都是这样），薄膜厚度及其各层树脂的厚度，是挤出量和牵引速度的函数。对于PVDC或EVOH多层共挤复合薄膜，也同样遵从这一规律。对薄膜中各层树脂厚度的测量是为了控制各层的厚度，我们设想，如能对薄膜的整体厚度和多层结构中所有树脂层厚度的比例严加控制，即使不测量每层的厚度，也能实现对复合薄膜各层树脂厚度的控制。这就是我们控制方法的原理。
①把PVDC树脂层厚控制作为控制的中心
按照生产线的宽度和生产过程中牵引速度不变的条件下，由复合薄膜结构方案中PVDC树脂层的厚度确定PVDC树脂的挤出速度，即每小时的挤出量，粘合树脂EVA的层厚一般设定为每层4-5μm，因此EVA的挤出量也可以固定，这两个树脂的厚度和挤出量，是复合薄膜层厚控制的基础。
②在（EVA+PVDC+EVA）层厚不变的情况下，对薄膜总厚的调控方法
如果薄膜牵引速度和（EVA+PVDC+EVA）树脂层厚保持不变，薄膜整体厚度发生变化，只有表层和内层树脂层厚发生变化。此时它们的挤出量要随着薄膜厚度成正比改变。调整表层和内层树脂的挤出量，就实现了在保持薄膜阻透性能不变情况下对整个薄膜厚度的调整和控制。对于PVDC五层共挤流延薄膜的大部分产品，如美国陶氏化学公司的SARANEX系列中许多产品品种，都可以用这种方法生产出来。
③在PVDC树脂层厚发生变化时的薄膜厚度控制方法
PVDC树脂层厚度发生变化的原因，一是牵引速度发生改变，二是薄膜层间结构发生变化。
在挤出量和层间结构不变的情况下，牵引速度的变化会引起薄膜整体厚度和所有树脂层厚度发生变化，但各层树脂厚度的比例会保持不变。这种现象在为了提高薄膜产量时经常发生。调整系统应把所有参加共挤的树脂挤出量随着牵引速度变化的比例调节同样的比例，以保持薄膜厚度和各层树脂厚度不变，调整的结果是薄膜产量提高或降低了同样的比例。
如果薄膜层间结构发生变化，即为了制造另外一种层间结构的复合薄膜，则应按照以上介绍的以PVDC树脂层厚为中心的方法，重新确定PVDC树脂挤出量，然后再按照层厚比例确定参加共挤的其他树脂的挤出量。
2、多层共挤复合薄膜树脂层厚控制设备的组成和控制方法
作者为实现对复合薄膜树脂层厚控制的设备组成如下：一台美国NDC公司生产的γ射线8000型薄膜测厚仪，各台树脂挤出机可控的下料量的装置，与它们连接在一起的一台中心电子计算机。
①美国NDC产γ射线薄膜厚度测量仪及其作用
美国NDC公司生产的γ射线薄膜测厚仪由单面反射式传感器，和薄膜幅宽相配合的扫描架，专用计算机和显示测量结果的显示器组成。
γ射线测厚仪有两个功能，一是显示测量的各种结果；二是把测出的薄膜厚度和输入的产品标准对比，如出现偏差时转变成电信号向外输出。
8000型仪器可显示五个测量结果：显示传感器下方测量点的厚度；每个扫描行程所有测量点的厚度（用图像表示）；在一段时间内每次扫描的结果，用最大值，最小值，平均值表示，用直线的形式集中显示出来；薄膜厚度偏差分布图；薄膜厚度合格分布概率图。
②每台挤出机的可控下料量的装置
在每台挤出机上都安装有受中心计算机控制的树脂下料量装置，控制下料量的装置可以是由电子秤称重的重量计量型，也可以是精密螺杆输出的体积计量型。挤出机都采用饥饿喂料，保证把计量器送进的全部树脂毫无保留地全部挤出并进入共挤模具。
③中心计算机
中心计算机按照复合薄膜产品结构（总厚和层间结构-每层树脂的品种和厚度比例）编写控制程序，比如一种厚度为100μm的复合薄膜，由五层树脂组成，把各层树脂的厚度比例转化成为每种树脂每分钟的挤出量和生产线的牵引速度的函数。计算机输入信号是从测厚仪来薄膜总厚及与标准值对比后的偏差，输出信号是对生产线牵引速度或每台挤出机挤出量的调节指令。
当测厚仪测得复合薄膜整体厚度发生变化时，从测厚仪器中输出厚度偏差信号，由中心计算机做出判断，是挤出量发生变化了还是生产线的牵引速度发生变化了，立即针对变化的原因采取措施，将生产状态恢复到指令所规定的状态。
这种方法就是把控制每层树脂的厚度转变成为控制薄膜总厚和各树脂层在总厚中所占比例，达到控制各层树脂厚度的目的。当制造层间结构不同或厚度不同的产品时，只需要向计算机发出改变薄膜总厚和各树脂层占总厚的比例的指令，然后继续控制牵引速度和各树脂挤出机的挤出量。
这个方法使用结构最简单，工作最可靠，价格比较适宜，功能比较单一的测厚仪器，调整的对象是生产线的牵引速度和每台挤出机的挤出量，简洁，直观，可靠，方便。具有很强的可操作性，简单易学，易于操作。
四、使用效果
把上述控制方案装备到洛阳春都集团从加拿大MACRO公司引进的PVDC五层共挤复合流延薄膜生产线上，该设备2000年8月交接给我们后按该方案运行了八个小时。对这八个小时的运行考察，说明这套控制设备和控制方法是成功的，薄膜的总厚度和各树脂层的厚度都得到了有效的控制，薄膜厚度和厚度均匀度及PVDC树脂层的厚度及偏差，都能达到我们预想的水平。表1是经美国杜邦公司试验室用红外线测厚仪器对该生产线上生产的薄膜产品进行检验的结果。
薄膜厚度最大偏差是±5.5%，偏差主要发生在PP层；PVDC树脂层平均厚度20。6μm，最大厚度偏差2.4μm,最大偏差是薄膜厚度2.78%。在这条生产线上唯一的连续开机八个小时中，我们进行了多次产品层间结构和厚度的调整试验，每次实验，设备运行都未达到稳定，一个产品生产时间未超过一个小时，测量样品是在这种情况下得到的。如果设备运行稳定后，对整个系统进行更认真细致地调整，薄膜厚度会达到偏差小于±2%的水平。
图1和表2是同一天在该生产线上按生产指令制造出来的另一个PVDC五层复合薄膜品种，生产指令下达的薄膜厚度和各树脂层的厚度与得到的产品经红外线测厚仪测出的厚度相比较的结果和测厚仪测量结果的照片。从这些检测结果可以得到结论，这套测量和控制装置是有效的，成功的。
表1 PVDC五层共挤复合流延薄膜书脂层厚检测结果
序号 COPP层厚 EVA层厚 PVDC层厚 EVA层厚 PE层厚 薄膜总厚
1 34 5 20 4 18 81
2 40 5 18 4 22 89
3 40 5 23 3 21 92
4 39 6 20 3 22 91
5 37 5 20 3 19 84
6 38 6 20 3 21 88
7 37 6 21 4 18 86
8 32 6 21 4 18 81
9 33 6 21 4 21 85
10 37 5 22 4 18 86
平均 36.7 5.5 20.6 3.6 19.8 86.3
表2 用该套装置生产的产品层间结构和层厚与指令的对比
树脂名称 PP EVA PVDC EVA PE 总厚
预定层厚μm 40 4 20 4 75 143
测量层厚μm 38.35 2.98 21.55 4.37 74.67 141.93
相比偏差 -4.12% -25.5% +7.75% +9.25% -0.44% -0.74%
作者： 樊书德 (中包联塑料包装委员会专家组)
