[发明专利]薄片的制造方法,控制薄片厚度的设备和程序,以及薄片

说明书

技术领域

本发明涉及诸如薄膜类薄片的制造方法，控制薄片厚度的设备，控制薄片厚度的程序，并涉及薄片本身。

背景技术

在传统的薄片制造工艺中，诸如高分子薄膜等的薄片厚度可以在横向进行控制，以获得预期的外形，例如相同的厚度。下面将参照图2和图3对传统薄片制造工艺加以说明。

高分子聚合物作为原材料从挤压机3挤出，同时采用模具4在与图2纸面垂直的横向展宽，形成薄片1。薄片1通过拉伸机2在机器方向(薄片运行方向)和横向(薄片的横向)拉宽，然后薄片1用卷绕机6卷绕起来。模具4在横向以相等的间隔，设置多个厚度调节装置10。厚度调节装置如加热器和空隙调节器，可以改变聚合物的流出量。厚度测量仪8在薄片1的横向测量其厚度分布，控制装置9，根据各个厚度调节装置在其相应位置所得的测量值，对多个厚度调节装置10进行控制。

为各个厚度调节装置独立设置的控制环是广泛采用的控制装置。这种控制装置对每个控制环进行众所周知的PID控制。其中测得的厚度值与目标值之间的偏差经过成比例的+整体的+派生的计算结果作为操纵变量传递给每个厚度调节装置。日本专利No.3021135介绍了把现代控制理论用于厚度控制装置的厚度控制器。

上述传统控制系统为各个厚度调节装置设置了独立的控制环，尚不能进行令人充分满意的控制。原因之一如下：如果有一个厚度调节装置在进行操作，就会出现互相干扰的现象，处于和相邻的厚度调节装置相应位置上的薄片厚度也要发生变化。由于这一原因，与各个厚度调节装置相对应的控制环互相影响，尽管操纵变量是根据相应位置上的厚度值和目标值之间的偏差进行计算的，由于相邻调节装置的影响，仍会发生厚度分布不接近目标值的现象，或者接近目标值的速度非常缓慢。

还有另一个原因：在一个厚度调节装置开始操作后有一个时间滞后，直到操作结果反映在相应位置厚度的结果中，也就是说，控制中产生了一个延迟时间。因此，如果使PID控制的增益扩大，则在操纵变量传递到厚度调节装置后的结果，反映到相应位置的厚度结果中之前，进行了过度操作，使控制变得不稳定。因而，为使控制保持稳定，必须使控制的增益很小，此外，控制系统的快速反应性能很差。

同时，举例来说，聚酯薄膜被缠绕成卷筒时，可能在卷筒末端表面起皱、形成条纹或变形，大大降低卷筒的价值，甚至使之完全失去商业价值。

为了避免这一问题，建议改进薄膜的表面特性，或者是减小厚度的不匀度，或者是通过振动使厚度的不匀度在薄膜横截面方向消散。

然而，上述现有技术既有这样的问题，薄膜的特性就必须改变，否则就得降低生产效率，或者使改进不够充分。特别是企图生产更薄的薄膜时，这些问题变得更加突出。

此外，近年来，对于更好的卷筒形式的需求日益强烈，振动方法已不再能解决问题。

本发明已完全解决了这些问题。本发明的目的是提供一种能够在横截面方向整个宽度范围内均匀、稳定地控制薄片厚度的薄片厚度控制器，并且提供这种薄片的制造工艺。

本发明的另一个目的是提供一种表面皱褶及条纹较少的卷筒，可保持高水平的生产效率，而不改变薄片的特性。

发明内容

本发明提供一种薄片制造方法，原材料通过带有多个厚度调节装置的模具，被挤压、模塑成薄片，所述薄片的厚度由施加于所述厚度调节装置的操纵变量进行控制；其特征在于按照预定间隔重复进行以下各个步骤：一个步骤是在横向测量薄片厚度的分布；另一个步骤是推导出操纵变量的时间序列，在这一时间序列内，用于测定未来薄片厚度变化的估算函数成为最小值，未来薄片厚度的变化是根据所述测量值，并根据表达所述操纵变量与薄片厚度值之间关系的工艺模型而预先计算的；还有一个步骤是至少将所获操纵变量时间序列的第一个操纵变量传递给所述厚度调节装置。

本发明还提供一种用于控制薄片厚度的设备，其中操纵变量施加于相应位置上的薄片厚度调节装置，以薄片横向相应位置上测量的薄片厚度值为基础，由用于测量薄片横向厚度分布的厚度测量装置测量；包括用于推导操纵变量时间序列的操纵变量时间序列推导装置，其中用于测定未来薄片厚度变化的估算函数成为最小值，未来薄片厚度的变化是根据所述测量值，并根据表达所述操纵变量与薄片厚度值之间关系的工艺模型而预先计算的；以及操纵变量传递装置，至少将所获操纵变量时间序列的第一个操纵变量传递给所述厚度调节装置。