高精度測(cè)厚儀應(yīng)用在包裝材料中

1、包裝材料的種類  
   目前市場(chǎng)中包裝材料種類很多，有金屬的、非金屬的，帶光澤的、亞光的，單層的、復(fù)合的、共擠的等等。有些材料的成本較高（如：鋁箔、EVOH等），在滿足要求的情況下，高成本材料的厚度越小越能節(jié)約生產(chǎn)成本，厚度過大不但會(huì)造成原料的浪費(fèi)，還會(huì)降低生產(chǎn)效益。很顯然，材料的厚度控制只能靠測(cè)厚儀來檢測(cè)。 
2、機(jī)械式測(cè)厚儀 
    從測(cè)試原理上講，常用的測(cè)厚儀有激光測(cè)厚儀、電容式測(cè)厚儀、電渦流測(cè)厚儀、機(jī)械式測(cè)試儀等。非接觸式測(cè)厚設(shè)備對(duì)測(cè)試試樣都有一定的選擇性，例如激光式測(cè)厚儀在適合的領(lǐng)域中能達(dá)到較高的測(cè)量精度，但用于檢測(cè)表面有著不同光澤度的試樣時(shí)會(huì)有較大的測(cè)試誤差，同樣該方法的測(cè)厚儀對(duì)試樣是否透明也有著比 較強(qiáng)的選擇性。電容或電渦流式的測(cè)厚儀對(duì)金屬及非金屬的測(cè)試有著較大的誤差。總之，非接觸式測(cè)厚設(shè)備都有著自己擅長的檢測(cè)領(lǐng)域，可用戶無法購買多類測(cè)厚設(shè)備來檢測(cè)材質(zhì)可能不同的多種試樣。機(jī)械式測(cè)厚儀是一種接觸式測(cè)厚設(shè)備，多采用高精度傳感器，因?yàn)樗臏y(cè)試只和微小位移有關(guān)，所以對(duì)試樣沒有選擇性。機(jī)械式測(cè)厚儀的測(cè)試精度主要取決于位移傳感器的精度，環(huán)境溫度和風(fēng)速會(huì)影響傳感器的精度，因此必須在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi)使用。    
    Labthink蘭光的CHY-C1是我國自主研發(fā)的*款高精度機(jī)械式測(cè)厚儀，分辨率高達(dá)0.1μm。自2004年投放市場(chǎng)已取得了不俗的銷售業(yè)績，市場(chǎng)反應(yīng)很好。 
3、機(jī)械式測(cè)厚儀的設(shè)計(jì)難點(diǎn)以及解決方法  
    通過分析標(biāo)準(zhǔn)，可以看出機(jī)械式測(cè)厚儀具有 2大設(shè)計(jì)難點(diǎn)：首先是測(cè)量頭壓強(qiáng)大小的控制；其次是如何實(shí)現(xiàn)上下兩測(cè)量面的高平行度。 
3.1 測(cè)量頭壓強(qiáng)大小的控制 
    軟包材在受壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)不可忽視的壓縮形變，因此，測(cè)試時(shí)一定要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣接觸面積及壓強(qiáng)的要求。不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于測(cè)試面積、所施壓強(qiáng)有不同的要求，例如同樣是檢測(cè)紙張的厚度， ASTM D 645中要求所施加的壓強(qiáng)是50kPa，但是ISO 534中要求優(yōu)選100kPa的壓強(qiáng)。因此，在測(cè)試結(jié)果比對(duì)時(shí)，一定要注意測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試條件。

同種原理的機(jī)械式測(cè)厚儀檢測(cè)同一試樣產(chǎn)生的不同測(cè)試結(jié)果，其主要原因就是測(cè)量過程中對(duì)試樣所施加的壓強(qiáng)不同所造成的，因?yàn)樵O(shè)備的開發(fā)是遵照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。常用的簡易測(cè)厚儀就是螺旋測(cè)微器，但是它所施加在試樣上的壓力不易量化，而且測(cè)薄膜和測(cè)紙張時(shí)施力都一樣，這明顯不符合相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此僅比較試驗(yàn)結(jié)果，而未把測(cè)厚儀所施加的測(cè)試條件列入是很片面的。 
3.2 對(duì)測(cè)量頭和測(cè)量底座的平行度要求  
    對(duì)測(cè)量頭和測(cè)量底座有兩個(gè)基本要求：測(cè)量頭和測(cè)量座的兩測(cè)量面相互平行，而且測(cè)量頭的運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)該與測(cè)量座的測(cè)量面相垂直。在 ASTM D 645中有相關(guān)描述如下：The surface of the presser foot shall be parallel to the surface of the anvil to within 0.001mm. The presser foot movement shall be on an axis that is perpendicular to the anvil surface.（測(cè)量頭的表面應(yīng)該與砧板的表面平行，相差保持在0.001mm之內(nèi)。測(cè)量頭應(yīng)在與砧板表面相垂直的軸向上運(yùn)動(dòng)。）其實(shí)保證測(cè)量頭的運(yùn)動(dòng)方向與測(cè)量底座的測(cè)量面垂直也是為了確保在測(cè)量過程中上下兩測(cè)量面的平行，保證設(shè)備的測(cè)試精度。 
    常見測(cè)量薄膜厚度的測(cè)量頭有兩種：平面型測(cè)量頭和球面型測(cè)量頭。前者可以使試樣的被測(cè)區(qū)域均勻受力，而后者易于實(shí)現(xiàn)上測(cè)量點(diǎn)與下測(cè)量面的平行，但測(cè)量面積和壓強(qiáng)無法控制和量化。多數(shù)機(jī)械式測(cè)厚儀選擇平面型測(cè)量頭，這樣測(cè)試數(shù)據(jù)更具有代表性。 
    對(duì)于測(cè)量頭和底座間的平行處理， Labthink CHY-C1采用一套自動(dòng)“找平”結(jié)構(gòu)，一旦標(biāo)定結(jié)束后，用戶不必再動(dòng)了。當(dāng)然，要保證兩測(cè)量面的平行，不但要保證兩測(cè)量面的清潔無污物，而且還要盡可能的避免觸碰測(cè)量頭。如果私自拆卸測(cè)試裝置會(huì)使設(shè)備*失去精度。 
4、展望  
    由于軟包材自身結(jié)構(gòu)的可壓縮性，使得各類非接觸式測(cè)厚設(shè)備的應(yīng)用都受到了一定的限制，機(jī)械式測(cè)厚儀一直是各類軟包材厚度檢測(cè)的。當(dāng)然，同一種軟包材在不同壓強(qiáng)下得到的厚度值一般不同，根據(jù)軟包材的材質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試壓強(qiáng)下檢測(cè)是軟包材測(cè)厚的一大特點(diǎn)。