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软包装测厚的特点
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访问量:429
发表于
2004-11-18 09:02:00
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软包装测厚的特点
济南兰光机电技术发展中心实验室
薄膜厚度是否均匀一致是检测薄膜各项性能的基础。很显然，倘若一批单层薄膜厚度不均匀，那么这批薄膜各处的拉伸强度、阻隔性等也会受到很大的影响，同时也会影响到后续加工的产品质量；对于复合薄膜，厚度的均匀性更加重要，只有整体厚度均匀，每一层树脂的厚度才可能均匀。因此，薄膜厚度是否均匀，是否与预设值一致，厚度偏差是否在指定的范围内，这些都成为薄膜是否能够具有某些特性指标的前提。薄膜厚度测量是薄膜制造业的基础检测项目之一。
最早用于薄膜厚度测量领域的是非在线测厚技术。之后，随着射线技术的不断发展逐渐研制出与薄膜生产线安装在一起的在线测厚设备。上世纪60年代在线测厚技术就已经有了广泛的应用，现在更能够检测薄膜某一涂层的厚度。同时，非在线测厚技术也有了长足的发展，各种非在线测试技术纷纷兴起。
1. 在线测厚
在线测厚设备能够以最快的速度获取厚度测试数据，通过数据分析，及时调整生产线的参数，缩短开车时间。但是在线测厚设备必须配备与生产线相匹配的扫描架，这在一定程度上限制了在线测厚设备的重复利用。而且一些在线测厚设备采用具有放射性的信号源，这也就加大了设备维护的难度。现在通常使用的在线测厚技术有β技术，X射线技术以及近红外技术。在设备的价格上，在线测试设备一般要比非在线测试设备贵很多，而且前者的运行费用与维护费用也比较高。
2．非在线测厚
非在线测厚技术主要有—接触式测量法和非接触式测量法两类，接触式测量法主要是机械测量法，非接触式测量法包括光学测量法、电涡流测量法、超声波测量法等。由于非在线测厚设备价格便宜、体积小等原因，应用领域广阔。
对于某些试样，使用不同的测厚仪可能会得到不同的数据，这一方面是由于各种测厚仪的测试原理差异较大，除机械测厚仪外的其它类型测厚仪往往对试样的材质具有选择性，通用性较差；另一方面，软包材多数具有可压缩性。
2.1 软包装材料的特性
常见的软包材主要是由聚合物和纸制品等加工制造的。聚合物分为橡胶、纤维、和塑料三大类。橡胶的特性是在室温下弹性高，能产生很大的形变，弹性模数小，约为105～106N/m2。纤维的弹性模数较大，约为109～1010N/m2，受力时形变较小。塑料的弹性模数约为107～108N/m2，部分形变可逆，也有一部分是永久形变。纸张性质松软，有一定的压缩性，而且存在表面高低不平的情况。可见，聚合物和纸制品受力后都会产生形变，处于一种被压缩的状态，所以常见的软包装材料一般也都有一定的变形率，因此，在进行试样厚度测量时是否存在对试样测量面施加的压力将直接影响测试结果。
2.2 机械测厚仪
机械测厚仪可以分为点接触式和面接触式两类，是一种接触式测厚方法，它与非接触式测厚方法有着本质的区别——能够在进行厚度测量前给试样测量表面施加一定的压力（点接触力或面接触力），这样可以避免在测量那些具有一定压缩性、表面高低不平的材料在使用非接触式测厚仪时可能出现数据波动较大的现象。这种机械测厚仪采用最传统的测厚方法，测得的数据稳定可靠，对试样没有选择性。
由于机械测厚仪的测试精度主要取决于测厚元件的精度，所以市场上机械测厚仪的测试精度参差不齐。此外，机械测厚仪的核心元件——测量头及测量面——对于微小的振动都十分敏感，因此在有振源的环境中测量精度无从谈起。因此为了避免自身的振动并尽可能地削弱外界振动的影响，设备底座多数采用重而宽的金属制成，这在一定程度上保证了测厚精度，却也给机械测厚仪的小型化和轻便化带来了很大的困难。此外环境温度和风速同样可以影响测厚元件的精度。国际上制定了很多关于机械式测厚设备的标准（其它类型的测厚设备少有标准的支持），ISO 534：1988，ISO 4593：1993，ASTM D 645-97，GB/T 6672-2001等。
需要指出的是，常见的机械测厚仪有点接触式测厚仪和面接触式测厚仪两类，由于测量头与试样的接触面积不同，测量头的施力不同，施力速度不同，相同的试样（这里假设厚度均匀一致）使用这两类测厚仪很可能得到不同的测试结果，这主要是由于可压缩试样在不同的情况下产生的形变率往往不相同。因此，在选择机械测厚仪测试时必须严格执行所参照标准的测试条件和测试要求。
由于软包装材料的可压缩性，机械测厚仪在软包装领域的应用一直很广阔。济南兰光Labthink今年成功开发出国内第一款超高精度的机械测厚仪CHY-C1，测试分辨率在0.1μm，如此高精度的机械测厚仪在国际上也是很罕见的， CHY-C1测厚仪的推出在我国包装行业内引起了巨大的轰动。
3. 总结
对于软包材制造商而言，产品的厚度均匀性是最重要的指标之一，想要有效地控制材料厚度，厚度测试设备是必不可少的，但是具体要选择哪一类测厚设备还需根据软包材的种类、厂商对厚度均匀性的要求、以及设备的测试范围等因素而定。
0531-5511239 张为胜
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