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Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-201第七章压延成型7.1概述7.2压延设备7.3压延过程中的流动分析7.4影响压延制品质量的因素7.5压延成型的进展Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2027.1概述一.压延成型1.压延成型：指将加热塑化好的热塑性塑料通过两个以上相向旋转的辊筒间隙，而使其成为规定尺寸的连续片状材料的成型方法。2.相向旋转：Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-203Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-204压延用原料：聚氯乙烯（PVC）最多聚苯乙烯—丁二烯—丙烯腈（ABS）氯乙烯—醋酸乙烯共聚物聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）醋酸纤维等Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-205压延的主要产品压延成型一般用于薄膜、片材的生产；还可以生产人造革和涂层产品。（1）薄膜厚度小于0.25mm为薄膜（2）薄片厚度大于0.25mm为薄片（3）压延的最适宜加工范围0.05—0.6mm的软质片材及薄膜PVC0.10—0.7mm的硬质片材、薄膜及板材PVCDept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-206压延成型方法的优点（1）加工量大1年的加工量可达5000—10000吨（2）生产速度快薄膜生产的线速度可达60—100m/min甚至300m/min（3）质量好制品的厚度公差可控制在5%左右，表面平整（4）连续生产，效率高Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-207压延成型方法的缺点（1）设备庞大，投资大（2）设备专用性强，产品调整困难（3）维修困难（设备庞大、辅机众多）（4）幅宽同样受到限制Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2087.2压延设备Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-209前阶段：备料阶段压延工艺后阶段：压延、牵引、轧花、冷却、卷取、切割等一.前阶段1.任务：塑料的配制、塑化和向压延机供料2.要求：供料要均匀，物料温度分布要保持均匀，物料塑化要均匀。3.方法及主要设备：a.塑料的配制：高速混合机b.塑化与供料：用密炼机塑化用挤出机供料用双辊供料用高效塑化机塑化，与挤出机供料用挤出机塑化，用两台双辊机塑化供料Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2010料进料出高效塑化机：4.辅助设备：a.金属探测仪：除去金属杂质b.摆斗：喂料装置Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2011二.后阶段1.压延机：a.分类：按辊筒数目不同分为：双辊、三辊、四辊、六辊按辊筒排列方式不同分为：如下图三辊：I型三角型四辊：I型倒L型正Z型斜Z型Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2012双辊：一般用于塑炼、压片、供料四辊的优点：制品厚度薄且均匀、表面光滑、速度快（比三辊快2—8倍，达60—240m/min）、还可以完成双面贴胶工艺，有取代三辊的趋势五辊、六辊：设备庞大Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2013b.辊筒排列原则：尽量避免各个辊筒在受力时发生干扰，并充分考虑操作的要求和方便，及自动供料的需要。Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2014斜Z字型排列和倒L型排列的比较（1）斜Z字型排列的优点1）各辊筒相互独立，受力时不互相干扰，传动平稳、操作稳定，制品厚度易控制2）物料和辊筒的接触时间短、受热少、不易分解3）各筒拆卸方便，易于检修4）上料方便，便于观察存料，且便于双面贴胶5）厂房高度要求低（2）倒L型排列的优点1）物料包住辊的面积比较大，产品的表面光洁度较好2）杂物不容易掉入Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2015斜Z型排列的缺点：物料包住辊筒的面积较小；杂质易掉入。Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2016二、压延机的构造1、总体要求高强度：压延机的压力大，速度快，且要求平稳高精度：运行平稳，厚度均匀2、总体尺寸例：大连橡胶塑料机械厂生产的SY-4S-1800型塑料四辊压延机长：10米开外宽：6米以上高：5米左右重：140吨Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2017Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2018.压延机的结构（四辊）（一）主机1.机座：2.机架：用混凝土固定于地下，前述机器的机座在地下深1.16米，宽3.56米，长5.6米用铸钢制成。主要是两侧的夹板（用于支撑辊筒的轴承、调节装置和其它附件）Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-20193.辊筒：性能要求：①辊筒要求有足够的强度、刚度；作业面应耐磨、耐腐蚀、高强度②材料冷铸钢；壳：冷硬铸铁芯：球墨铸铁铬钼合金③表面光洁度：很光Ra：0.08μm14④刚性好，限制长径比Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2020②辊筒加热方法：蒸汽加热、煤气、过热水、电加热。③辊筒结构：铸钢或合金钢制成，有空心式和钻空式。直径600~900mm，长度1800~2500mm，长径比2.5~3：1。Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2021（3）轴承轴承的作用轴承的分类（滑动、滚动）、优缺点（4）辊距调节装置第二辊固定，其余均可调。辊距不同，产品的厚度不同，且对物料的剪切也不同一般分为粗调和精调两套装置Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-20226.驱动装置：对每个辊筒各自驱动，各配三个电动机，一台驱动和两台调距电动机。如果是一台电机，就需要复杂一些的传动方式（齿轮传动、皮带传动、链条传动、蜗杆蜗轮传动等）7.轴交叉装置和预应力装置8.其它装置：润滑系统、切边装置、挡料装置、安全防护。Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2023Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2024Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2025（二）辅机1.引离辊：将薄膜从辊筒上均匀的剥离，同时对制品进行一定的拉伸。转速比辊筒大30%，需加热，所以为空心。2.轧花装置：有轧花辊和橡胶辊组成。轧花辊橡胶辊轧花辊温度和速度3.冷却装置：冷却定型四辊铝质磨砂辊筒Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2026Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-20274.传输带：作用：继续冷却；消除内应力，使应力松弛。5.测厚仪：α—射线、β—射线和γ—射线测厚仪6.卷取装置：卷取张力要适当；卷取速度V要适当。V=2πnRn：转速R：薄膜圈的直径张力用张力辊调节转速用限往开关控制张力辊Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2028Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-20297.3压延过程中的流动分析一.术语：1.钳住区：物料在压延过程中受到辊筒挤压时受到压力的部分。2.始钳住点：辊筒开始对物料加压的点。3.终钳住点：加压终点。4.中心钳住点：两辊筒的中心点。5.最大压力点：钳住区压力最大点，又称钳住点。Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2030Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2031Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2032二.选择坐标原点：钳住点X轴：两辊筒横截面的对称线Y轴：两辊筒圆心连线Z轴：辊筒轴向V00H=yh=yH=yYXDept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-20337.3.1基本方程根据质量不灭定律：（7-1）式ρ：熔体密度Vx、Vy、Vz：分别是物料流动时在X、Y、Z三方向的分速度。t：时间根据X轴的动量守衡定律：（7-2）式P：作用在流体上的压力gx：重力加速度τ：作用在流体上的剪切应力，第一下标x表示应力分量的作用面与x轴垂直，第二下标xyz分别表示应力分量的作用方向。0=z/)zVρ(+y/)yVρ(+x/)xVρ(+t/ρxgρ+)z/xzτ+y/xyτ+x/xxτ(+x/P-=）z/xV·zV+y/xV·yV+x/xV·xV+t/xV（ρDept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-20347.3.2假设与简化一.假设1.流体是不可压缩的，没有弹性的牛顿流体；2.等温过程；3.稳态的层流流动，无滑移现象；4.假设流体是在无限宽平行板中的一维流动；5.忽略重力的影响；6.假设压力只沿X轴方向有变化，在Y轴方向为定值。Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2035二.简化根据假设1将（7-1）化简为：（7-3）式∵∴τ=μ·dVx/dy∴（7-2）式可化成（7-2*）式0=z/zV+y/yV+x/xVxgρ+x/P-=）z/xV·zV+y/xV·yV+x/xV·xV+t/xV（ρ）2z/xV2+2y/xV2+2x/xV2（μ+)(/////x）zzV+yyV+xV（μ31+t/ρ0=Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2036根据假设3：=0根据假设4：=0，根据假设5：ρgx=0∴（7-2）式化简为：（7-3）式t/xVz/xVy/yVx/xV=x/P2y/xV2·μDept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-20377.3.3始钳住点与终钳住点的关系一.求流速Vx∵与Y无关∴对（7-4）一次积分得：γ=dVx/dy=()·y/μ+C1（7-5）式由边界条件：y=o，dVx/dy=0得C1=0。二次积分得：Vx=（）y2/2μ+C2（7-6）式由边界条件：y=h，Vx(h)=V得：C2=V－（）·（y2-h2）/2μ∴Vx=V+（）·（y2-h2）/2μ（7-7）式V：辊筒表面线速度x/Px/Px/Px/Px/PDept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2038h：对称面至辊筒表面距离，h=h(x)=H0+R—（R2—x2）（7-8）式h=H0+x2/2R最后简化得：Vx=V+（）[y2-(H0+x2/2R)2]/2μ二.求流量表达式Q=2Vx·dy=2h[V-()h2/3μ]（7-11）式√x/Ph0∫x/PDept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2039三.压力梯度及压力表达式1.压力梯度表达式：=（V-Q/2h）3μ/h2x/P2.压力表达式：a.进行变量代换Χ’=χ/（2RH0）（7-13）式变形得：dP/dx’=2RH0(3μ/h2)(V-Q/2h)=2RH0[3μ/H0(1+x’2)2][V-Q/2H0(1+x’2)](7-15)式√√√Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2040b.引入无因次量λλ2=（Q/2VH0）-1=（Q-2VH0）/2VH0（7-16）式设物料脱离滚筒表面处（终钳住点）：x=X,h=HH/H0=1+x’2同时：Q＝2VHλ2＝x’2则：P=(μV/H0)9R/32H0[g(x’,λ)+5λ3]（7-18）式g(x’,λ)=[(x’2–1－5λ3x’2)/(1+x’2)2]X’+(1－λ3)arctgX’√三.压力表达式Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2041四.讨论1.当x’=λ，P=0，终钳住点，为最小压力点。2.当x’=-λ，P=Pmax，为最大压力点。Pmax=（9R/8H0）·5μvλ3/H0（7-19）式3.始钳住点，P=0，设x’=-x’0,得：g(-x’0,λ)=-5λ3终钳住点处要使P=0，则：g(λ,λ)=-5λ3∴g(-x’0,λ)=g(λ,λ)√Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2042此式反映了-x’0与λ的关系，即始钳住点与终钳住点的关系。由图可看出，始钳住点越大，终钳住点就越大λ0'x-Dept.Polym.Sci.&Eng.,23-Jan-2043五压力分布曲线相对压力P’：钳住区任一点压力和最大压力的比。P’=P/Pmax