压延技术

压延设备(主要指压延机)对压延产品质量的影响表现为压延产品横向厚度不均(即中间与两端厚,而近中区两边薄,俗称“三高两低”现象)
原因:压延过程中辊筒受到辊间物料作用的分离力而发生弹性变形,以及辊筒温度两端温度偏低。

1.辊筒的弹性变形及补偿
压延过程中辊间物料会对两相向转动的辊筒产生分离力。

辊筒受到分离力作用时,如同受到均布裁荷作用的简支梁,会产生中间大而两端小的弯曲变形。

从而压延制品的横向断面也会出现中间厚而两边薄的不均匀现象。

分离力随辊筒转速的提高、辊隙的减小以及压延产品幅宽的增加而增大。

辊筒的弹性变形及补偿
为使分离力的存在对压延产品质量带来的不利影响尽可能降低,可考虑从辊筒选材与增强结构等方面入手提高辊筒刚度,生产中还采取中高度、轴交叉与预应力等措施纠正。

每一种补偿方法都有其自身的局限性,因此,这三种方法常被同时用于一台设备上,以相互取长补短。

(1)中高度法
中高度法就就是针对辊筒变形特点,预先将压延机辊筒做成中间直径略大于两端的腰鼓形。

辊筒中间凸出的高度h称为中高度或凹凸系数。

辊筒的中高度通常需根据物料的软硬程度(或粘度)、制品厚度等因素确定。

加工的物料比较硬或制品较薄时,中高度可选得大些;反之可取得小些。

轴交叉法
如果压延机的两相邻辊筒轴线相互平行、位于同一平面内,那么在辊筒上没有载荷的情况下,两辊间隙应为长方形。

令其中一个辊筒在原来的水平面内沿其自身的中心垂线稍微转动一定角度.那么在保持两辊中心间距不变的情况下,两端间距增大,辊隙形状如图所示。

这样的辊隙在一定程度上可以补
偿辊筒弹性变形给压延制品厚度带来的影响。

预应力法
预应力法又称辊筒反弯曲法。

这种方法就是在辊筒轴承两侧设一辅助轴承,用液压或机械装置对辊筒施加应力,使辊筒产生弯曲变形。

由于施加的应力方向与辊筒受到的分离力方向相反,因此.由预应力造成的辊筒弯曲变形刚好可以抵消分离力引起的变形。

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压延效应
压延过程中,压延机相邻辊筒间的转速、温度以及表面粗糟度等的差异,物料在两辊间隙的钳住区中受到很大的剪切与拉伸作用,压延物也因此产生沿其纵向的分子取向,从而造成压延物在性能上表现出各向异性,这种现象在压延成型中称为压延效应或取向效应。

影响压延效应的因素:
辊筒的线速度、辊筒之间的速比、存料的厚度与塑料的表观黏度越大,压延效应越大。

辊筒温度越高、辊距越大、压延时间越长,压延效应越低。

另外,因为引离辊、冷却辊与卷取辊都有一定的速比,所以也会使压延物产生分子定向作用。

压延辊筒工作时,承受很大的分离力,分离力使压延辊筒像受栽梁一样产生挠曲变形,变形值从挠度最大处的辊筒轴线中点处向两端展开并逐渐减小,从而使压延薄膜的横向上出现中间厚两边薄的现象。

为克服辊筒变形引起的压延薄膜横向不均一的现象,除从选材与结构设计等方面提高辊筒的刚性外,还在设计压延机时采用“中高度法”、“轴交叉法”与“预应力法”等辊筒挠度补偿措施。

辊筒工作时在轴向上存在的温差。

由于辊筒两端比中间部分更易散热,从而使辊筒两端的温度比中间低,温度低的地方辊筒径向的热膨胀量小,使轴向辊隙值出现较大变化,进而导致薄膜横向上两侧的厚度增大。

为了减小辊筒轴向存在温差而引起的薄膜横向厚度差,工艺上采取的措施就是,用红外线灯或专门的电热器对辊筒两端温度偏低的部位进行局部加热。

薄膜三高两低现象
压延效应:由于沿压延方向上物料受到很大的剪切与拉
伸作用,因而聚合物分子链沿压延方向取向
排列,制品物理机械性能各向异性。

性能表现:纵向拉伸强度大于横向拉伸强度,各向
尺寸不同变化,纵向收缩,横向与厚度
膨胀。

压延速度、辊筒速比、存料量、物料粘度增高, 纤维状与片状的物料,引离辊、冷却辊等具一定速比,压延效应增大;
２)辊温、辊距及压延时间增高,压延效应减小。

横压力
1、横压力的特征
横压力的概念
胶料通过辊筒间隙时,对辊筒产生径向作用力与切向作用力,径向作用力垂直于辊面,力图将辊筒分开,这个力就叫横压力,也叫分离力。

辊筒横压力的特征
胶料通过压延机辊筒辊隙时,胶料的厚度逐渐由大变小,而压力逐渐上升,如下图所示。