[实用新型]一种紫外透射式的塑料薄膜厚度在线测量系统

说明书

本实用新型公开了一种紫外透射式的塑料薄膜厚度在线测量系统，包括:待测塑料薄膜、紫外线发射器、紫外接收装置、信号转换模块、塑料薄膜厚度计算系统和移动件；待测塑料薄膜搭载在所述移动件上，并随移动件移动；紫外线发射器位于所述塑料薄膜正面或反面，紫外接收装置接收穿透所述塑料薄膜的紫外光；信号转换模块与紫外接收装置通信连接；塑料薄膜厚度计算系统与信号转换模块通信连接。本实用新型测量成本低、操作方便，在本实用新型利用紫外线透射原理对塑料薄膜实现非接触式的厚度在线测量系统中实现了薄膜生产线上实时厚度测试，从而能及时调整工艺参数、保证产品质量要求，有效节约生产成本。

技术领域

本实用新型涉及物理光学测量技术领域，具体的说涉及一种紫外线透射式的塑料薄膜厚度在线测量系统。

背景技术

近年来，随着现代科研技术的持续更新与聚合物行业的迅猛发展，对塑料薄膜的研究与应用呈现疾速增长的态势。目前市场上常见的薄膜产品有耐高温聚酯薄膜(PET)、聚丙烯薄膜(BOPP)、聚乙烯薄膜(PE)，基于其耐酸碱性、电绝缘性、高透明性等优异特性，已惠及到食品包装、航空航天、医药化工、农业覆膜等领域。并且，根据我国国民经济的市场政策以及农村生产结构的调整转化，塑料薄膜作为高分子产业最重要的下游产品，将面临越来越迫切的产量需求。

塑料薄膜是一种利用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等树脂材料制成的、厚度介于单原子到几毫米间(部分光学超薄膜的厚度尺寸在纳米级别)的聚合物材料。从生产工艺来看，塑料薄膜是采用纤维级高聚物及母料切片，通过压延、吹塑、流延、共挤及拉伸等方式加工成型的。厚度要素是评价薄膜性能的关键指标，为保证薄膜的功能性需求，塑料薄膜产品应在毫米级刻度下满足整体厚度分布均匀、界面平整偏差小的基本生产标准。因此，在产品生产过程中实现对其厚度的在线测量与控制对塑料薄膜的大批量生产至关重要。

依据我国国家标准《GB6672-2001塑料薄膜和薄片厚度的测定机械测量法》中的规定，目前针对塑料薄膜的厚度测量主要采用的是接触式机械测量法，即在测量厚度时先在待测薄膜表面上施加一个标准压力，以避免薄膜表面平整度与曲度对测量结果产生影响，进而对薄膜上下表面分别测量其厚度值。该方法具有准确度高、稳定性好的优点，但受制于机械测厚仪的元器件精度，极轻微的振动都会对测试结果产生极大的外界作用，对测试环境的要求较苛刻，且接触式的测量方法或许会对产品造成一定程度的接触污染与外力损坏。为改进接触式测厚方法还出现了利用超声波、电涡流效应、磁敏特性等技术原理的非接触式测厚方法，主要应用在表面软脆易出现划痕的超薄膜厚度测量中。上述的主流薄膜测厚方法大多属于静态的厚度测量，考虑到设备维护与测量精度等问题，无法将其应用于薄膜生产线上的动态厚度测量。因此，为实现薄膜生产过程中对厚度信息的自动分析和实时控制，进一步提高产品质量和生产效率，对薄膜厚度非接触式在线测量技术的研究十分必要。

现有的薄膜厚度在线测试方法主要有X射线法、电容法以及红外线法三种基本类型。其中，X射线测厚技术成熟，然而由于其电磁放射性强、仪器维护费用高、对非晶态聚合物材料的衍射图像不清晰等不足之处，使得在塑料薄膜的厚度测试中一般不考虑该方法；电容测厚法根据电容传感器的电容与极板间的介电常数会随介质厚度变化的原理，当薄膜材料处于电容极板之间时实现薄膜厚度的测量，该方法虽操作简单、适宜动态在线测试，但分布式电容易引起非线性输出从而对测量精度造成影响，并且对测试导轨的平行度要求极高，这为厚度测试增添了难度；红外线测厚法利用了塑料薄膜对红外线特征吸收波长的差异性，通过监测红外线光线强度变化而得到薄膜的厚度信息，红外线法无辐射且成本低，但红外线热效应导致的薄膜温度、雾度变化将直接影响到厚度测量结果。

紫外线是指波段范围在10～400nm内的电磁波，频率介于可见光与X射线之间，其携带的光子能量大于可见光，但具有的辐射效应远低于X射线。在紫外线对物质的透射传播过程，其高频波段的光子易被电子吸收变成激发态，难以发生光学衍射现象，低频波段的紫外线由于能量相对较低而具有更强的物质穿透性。

因此，将紫外线的透射特性与光学测厚的应用相结合，提供一种紫外线透射式针对塑料薄膜厚度在线测量系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。