从原料到塑料制品， 如何识别生产中的“污染”？

引言

塑料加工行业的质量标准为塑料制造商和加工行业带来了 巨大的挑战。因此，在生产工艺开始之前对原材料进行检测和 分析成为了行业标准。为了获得高质量的材料和成品，塑料制 造商采用了在线检测和分拣系统。这些系统可在生产过程中检 查材料，检测杂质、颜色异常和不均匀性，并自动区分受污染 的材料。此外，他们还使用了用于样品测试以及入库材料检测 和塑料材料分析的系统。离线检查和分析为材料制造商和加工 商提供了有关杂质、杂质来源以及生产流程的关键信息，因此 对于面向未来的生产线而言至关重要。

提高塑料行业的质量要求

塑料常被用于医疗、航空航天领域以及汽车行业，因此其 原料质量标准要求极高，并且需要可靠的原料控制和加工。材 料在塑料产品生产的不同工艺阶段都可能被污染，例如：在颗 粒挤出过程中，材料会因为温度峰值而产生黑斑形式的裂缝。 如果被污染的材料进入下一个生产过程，成品的绝对纯净度将 无法保证，甚至可能产生严重后果。在医用导管的生产过程中， 原材料中的杂质将造成生产的全面损失。在重新开始生产之前， 必须先清洁整条生产线。同样，在注塑成型领域，纯净度也是 一个重要标准。因此，喷嘴可能会因为杂质而堵塞并造成重大 成本损失。

用于塑料材料离线检测和分析的传统技术

下文将讲述市场上用于样品检测和分析的成熟技术，同时 对手动测光台和自动光学检测系统进行了对比。

手动测光台通常在行业中用于样品的目视检测和入库塑料 材料的检查。待检查的材料在工作台上被照亮，然后由操作员 手动检查污染情况。这种耗时的方法取决于不同的审核员。当 天的操作形式、操作者的经验以及花在材料检查上的时间都有 可能影响检测结果，因此，可重复性有限。反光颗粒和高透明 颗粒使手动目视检测变得更为复杂。其他限制因素还包括人眼 可检测的杂质范围及其粒径级分类。

市场上可用的替代性光学检测装置通过储料器和通道将试 验材料送入检测区域并连续拍摄材料的照片。根据图片资料进 行充分的杂质分配以及后续检查都无法实现。

用自动测光台系统进行样品光学检测并评估

可视测光台和样品自动测试系统组合是一项创新的技术。

首先，操作员将测试材料放在样品托盘上。然后，自动测光台 运送放有材料的托盘通过检测区域，该检测区域配备 CMOS 线 阵扫描彩色相机。检测在数秒钟的时间里自动进行：投影仪直 接在样品托盘上标记受污染的材料。同时，它还会在屏幕上显 示并标记有关杂质大小和面积的信息（图1）。通过分析这些图像， 透明、彩色以及漫射材料中 50μm 以上的黑斑等杂质以及变色 均可自动检测到。作为光学技术的替代方案，采用 X 射线技术 的系统可用于检测不透明、有色和透明塑料材料内部以及表面 的金属杂质。该系统可选择并放大个别受污染的颗粒。同时， 它们还能够通过十字准线在样品托盘上实现光学可视化（图 2）。 该系统始终能够充分分配杂质并进行后续检查，同时提供有关 生产工艺的新见解。

测量值统计评估和存储

上述的光学检测和分析系统包含一个专用的分析软件，可 用于杂质检测、可视化和评估。该软件包含检测到的杂质的图 库以及有关其大小、面积和数量的统计数据。此外，该软件还 可以导入先前记录的图像材料用于后续分析。检测和分析系统 也可以通过 LAN 接口集成到公司网络，以便导出和处理收集的 数据。这些数据为用户提供了有关工艺和材料质量的全面信息。 例如，通过建立一个不断更新的中央数据库能够获得有关杂质 来源和杂质产生原因的信息。在此基础上，公司或供应商的现 有流程得以优化，从而能够全面控制质量。

自动测光台的应用领域

上述自动测光台具有广泛的应用范围。薄片、微粒、 薄膜以及高度小于 5mm 的挤出和注塑部件均可在宽度为295x210mm 的样品托盘上进行检测（图 3- 图 5）。每次运 行能够检测和分析约 100g 颗粒 , 相当于最多 3,300 个尺寸为 4x4x4mm 的颗粒。除了能够在传统实验室分析确定产生杂质的 根本原因并进行工艺控制之外，该系统还可用于入库材料检测，因为它能在数秒内进行快速自动分析，它还适用于出库材料， 因为可将其质量与客户要求进行对比。

结语

在塑料生产和加工质量要求不断提高的同时，生产流程的 复杂性也在不断增加。除了通过检测和分拣系统对生产工艺进 行持续在线监控之外，还需要定期对塑料材料进行离线样品测 试才能够确保原材料到成品的稳定质量。到目前为止，手动测 光台以及无法进行杂质分配和后续检查以便确保质量的目视检 测设备仍是塑料行业的通用标准。创新的光学技术能够将手动 目视检测与材料样品自动化控制的优势相结合。自动测光台系 统能够自动检测并显示50µm以上的杂质并对其进行统计评估。 杂质充分分配和后续检查均可随时进行。该系统在测光台上比 人眼更精确、更快速并且可重复性和可靠性更高。因此，它对 质量控制和高效的工艺优化极其有利。

关于公司

西科拉公司成立于 1973 年，是一家全球领先的电线电 缆、管材、塑料板材以及光纤、金属和塑料行业的测量、控制、 检测、分析和分拣技术制造商和供应商。该公司在全球拥有 约 300 名员工、14 个办事处和 30 多个区域代表，可为客户 提供创新的产品解决方案和个性化服务。