壓延成型-壓延原理及成型工藝（高分子成型課件）

二、壓延機的壓延原理物料壓延時的塑性流動和變形物料在壓延機輥筒間隙的壓力分布物料在壓延機輥筒間隙的流速分布物料壓延中的黏度效應(yīng)壓延時高分子材料的應(yīng)力松弛壓延時高分子材料的壓延效應(yīng)撓度影響及補償措施二、壓延機的壓延原理（一）壓延時的塑性流動和變形1壓延時物料進入輥筒間隙的條件在輥筒上方有一定的物料。且物料與輥筒的接觸角小于其摩擦角，只有這樣，物料才能在摩擦力作用下帶入輥輥筒間隙進行壓延。2壓延時物料的延伸變形高聚物彈性體的體積具有不可壓縮性，壓延時物料斷面厚度的減小必然伴隨著斷面寬度和長度的增大。但是，物料在寬度方向受到很大的阻力，流動變形困難，壓延過程寬度變化很小，因而壓延時的供料寬度盡可能與壓延寬度相接近。積料越厚，由于寬度不變，壓延后的長度越長。二、壓延機的壓延原理（二）物料在輥筒間隙的壓力分布壓延時物料會受輥筒的擠壓作用，受到壓力的區(qū)域稱為鉗住區(qū)。輥筒開始對物料加壓的點稱為始鉗住點，加壓終止點為終鉗住點，兩輥中心(兩輥筒圓心連線的中點)稱為中心鉗住點，鉗住區(qū)壓力最大處為最大壓力鉗住點。壓力分布：在鉗住區(qū)，先增加后減小。橫壓力：壓力分布曲線積分乘以輥筒工作部分長度即為橫壓力（分離力），其與輥筒尺寸、速度、輥距及黏度等相關(guān)。生產(chǎn)中常通過控制黏度和輥距來控制橫壓力大小。二、壓延機的壓延原理（三）物料在輥筒間隙的流速分布假定兩輥筒直徑相同，相向運動、等速旋轉(zhuǎn)。在a處，物料在壓力起點a處受到的擠壓力很小，斷面中心處流速很小，靠輥筒表面越近的兩邊流速越大；隨著物料的前進，輥隙逐漸減小，物料所受的擠壓力逐漸加大，斷面中心處物料的流速也逐漸加快，但兩邊靠輥筒表面的流速仍保持不變，到達b點時，中心部位和兩邊的流速趨于相等，這時物料受到的擠壓力達到最大值。物料繼續(xù)前進，輥隙繼續(xù)減小，對物料的擠壓力雖已開始減小，但斷面中心處物料的流速卻進一步加大，由于兩邊流速不變，故當(dāng)?shù)竭_輥簡斷面中心c點處時，物料的斷面中心處流速已超過兩邊的流速，其流速分布呈凸形分布狀態(tài);超過c以后，輥隙又逐漸增大，壓力和物料的流速則逐漸減小，到達d點處，擠壓力減至零。流速又趨相等，這時物料已經(jīng)離開輥隙，其厚度也比輥距中心點c處有一定增加。在壓力最大點（b）處和終鉗住點（d）處，速度分布為直線。從始鉗住點（a）到中心處（c）：速度分布呈凹狀，出現(xiàn)局部環(huán)流。此區(qū)域出現(xiàn)三種凹形形式：1）較為平緩的凹形線；2）頂部為0的凹形線；3）頂部為負的凹形線。壓延輥筒實際上有速差，使物料在輥筒間的流速分布有所變化，增加了剪切力和剪切變形，有利于物料的塑化混煉。此時中間層速度最大處向速度大輥筒一邊靠近。二、壓延機的壓延原理（三）物料在輥筒間隙的流速分布要使壓延順利進行，要求物料有良好流動性，粘度越小，流動性越好。二、壓延機的壓延原理（四）物料在壓延時的黏度效應(yīng)①剪切速率與粘度的關(guān)系logηologη∞logγ②壓延速度與粘度的關(guān)系提高壓延速度，可提高剪切速率，降低粘度，提高流動性，有利于壓延成型，但太高時，回彈增加，表面粗糙度增加，可能損傷簾子線。對于對切變速率敏感的聚合物，可通過調(diào)節(jié)壓延速度來調(diào)節(jié)流動性。3）溫度與粘度的關(guān)系溫度提高物料粘度下降。對溫度敏感的聚合物，可通過調(diào)節(jié)溫度來調(diào)節(jié)其流動性。二、壓延機的壓延原理物料在不可逆塑性流動變形中必然伴隨有高彈形變（此形變可逆，但需一定的松弛時間。）由于壓延時流速度較快，部分拉直了的分子鏈在離開輥距時來不及松弛回縮，即把彈性形變帶出輥距之外，因此壓延之后，流動突然停止，部分伸直了的分子鏈先很快地、大部分地卷曲回縮，然后在停放時又慢慢地進一步回縮，使壓延制品產(chǎn)生縱向收縮變形。收縮變形收影響制品尺寸，也影響其表面光滑程度。收縮變形除由應(yīng)力松弛引起外，熱收縮也會引起收縮變形。但一般較小。影響收縮形變的因素：①物料溫度：T↑，收縮變形↓；②設(shè)備特征：過輥次數(shù)↑，收縮變形↓；輥筒直徑或輥筒數(shù)目多↑，收縮變形↓（五）壓延時高分子材料的應(yīng)力松弛——收縮變形二、壓延機的壓延原理（六）壓延效應(yīng)定義：膠片壓延后出現(xiàn)縱橫方向上物理機械性能的各向異性現(xiàn)象。特點：制品的拉伸強度和導(dǎo)熱性沿著壓延方向大于橫向方向；斷裂伸長率則正好相反。原因：大分子及各種填料在壓延過程中的取向。應(yīng)盡可能從配方和壓延工藝上減小壓延效應(yīng)的影響。①提高溫度、降低壓延速度②盡量不用粒子幾何形狀不對稱的配合劑，如陶土、滑石粉、碳酸鈣和碳酸鎂等。二、壓延機的壓延原理（七）撓度影響及其補償措施橫壓力：壓力分布曲線積分乘以輥筒工作部分長度即為橫壓力（分離力）。橫壓力（分離力）的存在使輥筒產(chǎn)生軸向的彈性彎曲變形，從而出現(xiàn)撓度現(xiàn)象。撓度的產(chǎn)生使壓延半成品沿寬度方向上的斷面厚度不均勻，中間厚度大，兩邊厚度小，從而降低了壓延質(zhì)量。為減少撓度的影響，必須進行補償。補償措施有三種：中高度法；軸線交叉法；預(yù)負荷彎曲法。二、壓延機的壓延原理1中高度補償法輥筒為腰鼓形，事先做好，補償效果是固定不變的，因而不能適應(yīng)物料性質(zhì)和壓延工藝條件的變化，使其補償作用受到局限。（七）撓度影響及其補償措施2軸線交叉法補償原理：采用一套專用的輔助機構(gòu)使輥筒的軸線之間交叉成一定的角度a，形成輥筒兩端之間的輥隙大，中間輥隙較小的狀態(tài)，與撓度對輥隙的影響相反，從而起到補償作用。且其補償效果隨交叉角度a的增大而增加，交叉角的變化范圍0-2℃，具體大小依補償要求而定。補償特點：償效果可以調(diào)整，以適應(yīng)物料性質(zhì)和壓延條件的變化要求，但因補償曲線和輥筒撓度曲線之間的差異而使補償效果受到局限。二、壓延機的壓延原理（七）撓度影響及其補償措施3預(yù)負荷彎曲法（預(yù)應(yīng)力法）二、壓延機的壓延原理輥筒工作負荷作用前，在輥筒軸承的兩端的軸頸上預(yù)先施加額外的負荷，其作用方向正好與工作負荷相反，使輥筒產(chǎn)生的變形與分離力引起的變形方向正好相反，這樣，在壓延過程中輥筒所產(chǎn)生的兩種變形便可以互相抵消，從而達到補償?shù)哪康?。顯然，上述三種補償方法單獨采用都不能達到完全補償?shù)哪康?。因此，通常都是同時采用幾種方法并用進行補償。若采用上述三種方法并用，因?qū)Σ僮骷夹g(shù)水平的要求很高，必須采用微機操作控制。（七）撓度影響及其補償措施(1)供料階段是壓延前的準備階段，主要包括所用塑料的配制、塑化和向壓延機供料等。(2)壓延階段是壓延成型的主要階段。對于薄膜或片材而言，包括壓延、牽引、軋花、冷卻、卷取、切割等。而對于人造革而言，則是壓延、貼合、軋花、冷卻、卷取等。三、壓延工藝1－樹脂料倉；2－電磁振動加料器；3－稱量器；4－高速熱混合器；5－高速冷混合器；6－擠出塑化機；7－運輸帶；8－雙輥開煉機；9－運輸帶；10－金屬探測器；11－四輥壓延機；12－牽引輥；13－托輥；14－冷卻輥；15－測厚儀；16－傳送帶；17－張力裝置；18－中心卷取機三、壓延工藝（一）SPVC塑料薄膜的壓延工藝PVC人造革：以布（或紙）為基材，將PVC塑料涂覆或貼合在基材上而制成的一種復(fù)合材料制品，其具有柔軟、耐磨、耐曲折等特點。壓延工藝法生產(chǎn)PVC人造革流程：按配方規(guī)定將PVC樹脂、