应用
吹膜挤出生产线是工业级连续化生产解决方案，通过挤出与吹塑工艺结合实现塑料薄膜的规模化制造。与传统挤出法不同，该工艺采用单台或多台挤出机并行熔融聚合物，将其推入环形模头后经高压吹塑成型，形成细软管状物并如气泡般膨胀，最终经拉伸形成薄膜。该工艺用于生产各种尺寸的塑料袋或保护膜等塑料包装薄膜。
需求:
挤出工艺控制
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温度调控系统
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熔体温度和压力的测量
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牵引张力
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收卷机纵向和横向展开装置
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液压回路监控
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生产数据的价值提升
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收卷机卸料装置
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需求:
挤出工艺控制
吹膜挤出工艺需要持续平衡多个相互关联的变量：螺杆转速、多区段温度控制、聚合物熔体压力以及与辅助执行器的同步协调。控制系统必须具备复杂配方管理能力、快速物料切换支持、集成化诊断功能及参数偏离快速响应机制。
解决方案:
G-Mation 是用于对吹膜挤出工艺进行完整、同步和集成控制的平台。该系统的核心是 G-Mation P6 CPU，并配备采用 EtherCAT 总线通信的 G3 远程模块。热控制由集成式 PID 调节器处理，驱动管理也是如此，不需要外部网关。用户界面通过集成的网络服务器进行管理，并通过 G-Mation W55 浏览器面板显示，该面板支持可定制的仪表盘的投射功能。
平台的主要特性：
- 预配置和可定制的应用模板
- Docker 技术用于安装 IoT 仪表盘、预测性维护或与 MES 和 ERP 系统集成应用
- 开放式架构且支持边缘计算部署
需求:
温度调控系统
通过精确的温度调节，可实现稳定的流变特性与挤出制品尺寸精度。必须确保这些区域的热稳定性，以便系统能够快速响应热负荷或工艺变化，避免潜在缺陷（即表面不稳定、厚度波动或产品光学性能异常）。
Gefran 的挤出机温控技术基于固态继电器、PID 调节器及热电偶：
- 每组加热器都通过闭环方式进行 PID 调节，可集成于 PLC 或专用控制器（如 1250）中，使熔体温度保持在设定值的 ±0.5°C 范围内，确保粘度稳定并消除表面与尺寸缺陷
- 紧凑型 GRP-H 固态继电器配备集成散热器，可确保对高达 120 A 电流的精确控制。IO-Link 通信接口通过集成处理指令、报警及耗用电流数据，有效减少 I/O 板卡用量
该解决方案具有可扩展性，并且与集成在 PLC 或远程模块上的 PID 兼容。配方存储功能与趋势历史数据记录功能支持快速切换生产任务并实现持续质量优化。
需求:
熔体温度和压力的测量
熔融聚合物的实际温度和压力是挤出过程中的关键参数，因为它们直接影响材料的粘度及其最终的机械和光学性能。通过直接接触熔体进行温度测量，而非在筒体表面测量，能够更准确地反映实际工艺条件。结合持续的压力测量，这种方法在流变控制方面具有显著优势。
解决方案:
Gefran提供熔融聚合物压力与温度的集成控制解决方案，将Impact系列压力传感器的精准度与Melt TCM热电偶的可靠性完美结合。TCM传感器采用不锈钢或哈氏合金护套（适用于腐蚀性聚合物），可直接测量熔体温度，并提供以下热电偶类型：
- K型（NiCr-NiAl）——最高850°C，响应迅速。
- J型（Fe-CuNi）——最高400°C，适用于较低腐蚀性环境。
可与Impact系列集成于紧凑型配置中，确保测量一致性并简化安装流程。Impact传感器无需传导流体，在350°C下保证<1% FS的热稳定性，并提供通过PLc安全认证的IEPLc版本。
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需求:
牵引张力
吹膜挤出工艺中的关键步骤是膜泡闭合工序，该工序通过生产线顶端的对压辊装置实现。这对压辊提供支撑和张紧薄膜所需的牵引力。张力需进行高精度监测并维持在限定范围内，以确保薄膜受力均匀，避免出现垂弛或断裂现象。
解决方案:
两台 Gefran TR 型测力传感器安装在牵引辊两侧，可精确测量膜泡牵引过程中施加的作用力。其机械与电子集成设计旨在确保可靠性并简化安装流程：
- 双重功能：对旋转部件进行精确的张力传感和机械支撑。
- 信号和通信：采集的模拟力信号由专用放大器实时处理，提供稳定、线性化和滤波输出，完美适配生产线控制系统的集成需求。
- 动态控制：该配置使管理系统能够通过电机驱动装置快速精确地调节牵引张力，从而确保膜泡稳定性，避免薄膜出现表面缺陷与结构性问题。
需求:
收卷机纵向和横向展开装置
膜泡折叠导引装置的调节通常采用间歇操作模式，在规格转换作业期间尤为明显。此外，在大型生产设备中，导引装置的展开宽度可达数米范围。因此需要配备能够精确监测导引装置运行行程的位置检测系统，以确保准确定位。
根据收卷机尺寸差异，可采用多种解决方案监测其横向与纵向展开度：
- GSH-S 型线位移传感器采用 Hall 效应技术，特别适用于农用薄膜等大型应用场景，其最大测量行程可达 18 米，同时保持紧凑型设计与极小机械占用空间。该传感器同时提供电压与电流两种模拟量输出模式。
- WRA 位置传感器采用 HYPERWAVE 技术，配备数字或模拟输出接口，能够为小型应用场景中的收卷机侧向导轨位置或开合度提供精确且可重复的反馈数据。
需求:
液压回路监控
在吹膜挤出工艺中，液压回路负责关键部件的可控运动，包括辊筒定位与收卷机位移控制。压力监测不仅用于检测异常情况，更是直接反映指令与响应一致性的直接指标。因此，这种反馈不仅是过程控制的核心，也是操作员安全和机器保护的核心。
解决方案:
KS 传感器为液压回路压力监测提供可靠解决方案，集紧凑性、高精度与安全逻辑于一体。此外，Gefran 的压力传感器可将压力阈值与设备指令联动，实现交叉控制以防止意外运动或动作失效，从而提升设备安全性与运行可靠性
主要特性:
- 测量范围：1 至 1000 bar
- 输出：模拟 4…20 mA 或 0…10 V
- 不锈钢膜厚膜技术
- 通过 SIL2 认证，适用于安全电路
- KS-I 版本配备 IO-Link 高级诊断系统
- 高机械阻力和 IP67 防护等级
工作原理
吹膜挤出工艺包含以下生产环节：聚合物熔融塑化、通过模头挤出、空气吹胀扩展薄膜、内外双面冷却处理，最终完成成品薄膜的收卷作业。
塑料颗粒料通过料斗进入挤出机，在旋转螺杆的作用下完成输送、加热和塑化过程，最终形成均匀的熔融物料。此类应用中的流量控制直接通过调节料斗投料量实现。随后将熔融物料推入环形模头，挤出呈管状形态的热塑性薄膜。注入管状薄膜内部的压缩空气通过吹胀和拉伸作用，在扩大薄膜直径的同时减小其厚度。成型后的薄膜通过内外双向气流冷却系统进行冷却处理，以此稳定其几何形态与机械性能。
经过初步冷却后，膜泡通过导辊系统被压扁，从管状结构转变为平膜形态。仅在塑料袋时，膜泡两侧会额外进行内折处理，以此优化卷绕时的空间利用率。生产线上部由输送牵引装置组成，该装置安装在可绕膜泡轴线持续旋转的机械结构上。这种旋转装置能使薄膜在辊筒上均匀铺展，最大限度减少厚度偏差，确保材料在整个有效宽度范围内实现均匀分布。
平膜首先通过由对向压辊组成的初级牵引机组，该机组通过施加可控牵引力将薄膜向上牵引。该工序实现了材料的初始纵向取向，这对确保薄膜的机械均匀性和几何一致性具有关键作用。随后薄膜经由下行辊组系统，该系统通过调节平整度、厚度与张力参数，在收卷前实现产品稳定性控制。
根据最终产品需求，薄膜可选择闭式收卷模式用于塑料袋生产，或经侧边分切后以双工位收卷形成平膜卷材，供后续加工使用。在后一种情况下，切除的侧边部分，称为切边废料，由集成抽吸系统收集，可直接回填至挤出工序或进入回收循环系统。这最大限度地减少了废料产生，既提升生产线效率，又增强整体工艺的可持续性。
需求与技术
相较于传统挤出工艺，吹膜挤出工艺需要更精密的多参数协同控制，其工艺关键点不仅在于挤出配方，更在于通过多电机协同运作来实现目标尺寸与厚度的精确控制。主要要求包括:
- 熔体温度控制：在挤出机模头和冷却环中至关重要，需要快速稳定的传感器。
- 聚合物熔体压力检测：对于防止设备过载、材料断裂或流量波动具有关键作用。
- 液压回路监控：压力是重要的安全参数。与机械控制不一致的变化表明存在潜在异常或操作人员安全风险。
- 牵引张力控制：需精确检测冷却后膜泡闭合与收卷过程中牵引装置施加的张力参数。
其他要求包括:
- 膜泡导引装置的精确定位，用于确保薄膜沿正确轨迹运行。
- 收卷机卸料装置的定位配置。
- 用于诊断和预测性维护的数据采集，对提高可用性和生产连续性至关重要。
Gefran 提供完整的控制平台系列、熔体压力与温度传感器及模块化解决方案，这些组件可轻松集成至任何吹膜挤出生产线，确保设备运行效率、生产安全性与产品质量稳定性。
