高分子合成材料成型加工 第六章

1NORTHEASTPETROLEUMUNIVERSITYShuJingCopyright2010第六章压延成型Chapter6CalendaringMolding2本章内容6.1概述6.2压延设备6.3压延工艺6.4压延成型的进展36.1概述压延成型是指将加热塑化好的接近粘流温度热塑性塑料通过一系列相向旋转的辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，而使其成为规定尺寸的连续片状材料或薄膜的成型方法。相向旋转46.1概述•高分子材料的主要成型方法之一，起源于橡胶的加工。与挤出、注射、模压并列为四大加工方法，是生产高聚物薄膜和片材的主要方法。•目前压延制品产量占塑料制品总产量的10%左右，是第三大成型方法。•用作压延成型的塑料大多数是热塑性非晶态塑料，其中以PVC用得最多，另外还有PS、PE、ABS、PVA、醋酸乙烯和丁二烯的共聚物等塑料。56.1概述•压延成型产品（1）薄膜、片材、人造革、涂层制品及复合薄膜。（2）压延软质塑料薄膜时，如果以布、纸或玻璃布作为增强材料，将其随同塑料通过压延机的最后一对辊筒，把粘流态的塑料薄膜紧覆在增强材料之上，所得制品即为人造革或涂层布(纸)，这种方法通称为压延涂层法。PVC、PU人造革。（3）根据同样的原理，也可用于塑料与其他材料(如铝箔、涤纶或尼龙薄膜等)的贴合制造复合薄膜。（4）软质PVC薄膜、片材：0.05～0.6mm；硬质PVC薄膜、片材、板材：0.1～0.7mm。66.1概述•压延成型方法的优点（1）加工能力大一台φ700×1800毫米的四辊压延机的年加工能力可达5000~l0000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）产品质量好产品厚薄度均匀，厚度公差可控制在10％以内，而且表面平整。若与轧花或印刷配套还可直接得到具有各种花纹图案的制品。（4）连续生产，效率高压延机生产的自动化程度高，先进的压延成型联动装置只需1、2人操作。76.1概述•压延成型方法的缺点（1）设备庞大，投资大；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≈10m，宽6m,高5m,重140t。（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）制品宽度受限一般小于2m；（5）成型适应性不是很宽要求塑料Tf～Td较宽，制品形状单一。（6）生产流水线长、工序多在生产连续片材方面不如挤出机成型技术发展快86.1概述成型方法产品厚度（mm）主要塑料品种主要优缺点挤出法0.02~20热塑性塑料设备简单，成本低；板材冲击强度高；厚薄均匀性差压延法0.05~0.8PVC产量大，厚薄均匀性好；设备庞大，维修复杂；板材冲击强度低层压法1.0~50RPVC与热固性塑料板材光洁度好，表面平整；设备庞大，价贵，板易分层浇注法1.0~200MMA板材光华平整，透明度高，抗冲击能力高；间歇生产，劳动强度大流延法0.02~0.3醋酸纤维素片材光学性能好，厚度均匀；产量低，设备投资大96.1概述为什么结晶型塑料不能够进行压延成型？因为这类塑料在熔点以下温度，其粘度很大，不能包辊成片，而在熔点以上，其粘度小、熔体强度低，很难从辊筒上剥离，故不能进行压延操作。而非晶型塑料，在玻璃化温度以上，随加工温度的提高，粘度逐渐下降，到达一定温度范围时，成为压延操作的可加工粘度范围。一些结晶塑料通过添加合适的填料后也可用于压延成型。106.2压延设备•压延过程可分为前后两个阶段：①前阶段压延前的准备阶段，备料阶段，主要包括塑料的配制、塑化和向压延机供料等。所需设备包括混合机、开炼机、密炼机或塑化挤出机等。②后阶段压延阶段，包括压延、牵引、轧花、冷却、卷取、切割等。其中压延机是压延成型生产中的关键设备。116.2压延设备（3）方法及主要设备①塑料的配制高速混合机②塑化与供料密炼机或双辊机塑化→双辊机供料高效塑化机塑化（双辊机、挤出机、输送混炼机）→挤出机供料（一）前阶段（1）任务塑料的配制、塑化和向压延机供料（2）要求供料均匀，物料温度分布均匀，物料塑化均匀。126.2压延设备（一）前阶段（4）辅助设备①金属探测仪：除去金属杂质②摆斗：喂料装置（二）后阶段（1）压延机①分类：按辊筒数目不同分为双辊、三辊、四辊、六辊；辊筒排列方式也各不相同。辊筒数目增加，受压延的次数增加，制品质量提高；可以提高转速，生产率提高。136.2压延设备（二）后阶段（1）压延机①分类双辊：通常称为开放式炼塑机，简称开炼机，主要用于原料的塑炼和压片。压延成型通常以三辊．四辊压延机为主。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）、还可完成双面贴胶工艺，有取代三辊的趋势。五辊、六辊：压延效果更好，设备复杂程度增加，且设备庞大，设备投资费用较高，目前使用尚不普遍。146.2压延设备（二）后阶段（1）压延机①分类（辊筒排列方式）三辊：I形三角形四辊：I形倒L形正Z形斜Z形156.2压延设备（二）后阶段（1）压延机总的说来，要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。与倒L形相比，斜Z形具有以下优点：（a）各辊筒互相独立．受力时互相不干扰，这种传动平稳，操作稳定，制品厚度容易调整和控制。（b）物料与辊筒的接触时间短，受热少；（c）各辊筒折卸方便，便于检修；（d）上料方便，便于观察存料；（e）厂房高度要求低；（f）便于双面贴胶。166.2压延设备斜Z不如倒L型的方面：（a）物料包住辊筒面积小，产品表面光洁性受影响；（b）容易掉入杂质。用倒L形生产透明膜片要比斜Z形质量好，因为前者生产时辊受力不大，因而辊筒挠度小，机架刚性好，牵引辊可离得近，只要补偿第四辊的挠度就可以压出均匀的制品。中辊浮动和易过热等缺点，目前由于采用零间隙精密滚柱轴承、钻孔辊筒、辊筒预应力装置及轴交叉装置等办法而得到解决。此外，对斜Z型压延机来讲，第三辊与第四辊速度不能相差太小，否则物料易包住第四辊；两辊速度相差不大，对生产透明膜不利。（二）后阶段（1）压延机176.2压延设备（二）后阶段（1）压延机②构造和规格主要由机座、机架、主轴承、辊简、辊筒调节装置、轴交叉和预应力装置、卷取装置、金属检测装置、测厚装置、传动系统、润滑系统、加热和冷却系统等组成。对压延机的总体要求：•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186.2压延设备（二）后阶段（1）压延机②构造和规格196.2压延设备（二）后阶段（1）压延机②构造和规格•机座铁或钢制成的固定座架，一般用混凝土固定于地下。前述机器的机座在地下深1.16m，宽3.56m，长5.6m。•机架主要是架设在机座两侧的夹板，用于支撑辊筒轴承、调节装置和其它附件。一般用铸铁制成。206.2压延设备（二）后阶段（1）压延机②构造和规格•辊筒与塑料直接接触并施压和加热的部件，塑料压延成型的重要部件，在很大程度上决定制品质量。要求：（a）足够强度、刚度；工作面耐磨、耐腐蚀、高强度（b）材料：冷铸钢，铬钼合金钢，或冷硬铸铁壳，球墨铸铁芯（c）表面光洁度好（d）刚性好，限制长径比一般为1：2~3。216.2压延设备（二）后阶段（1）压延机②构造和规格•辊筒加热方法：蒸汽加热、煤气、过热水、电加热。结构：空心式和钻孔式。直径600~900mm，长800~2500mm。226.2压延设备（二）后阶段（1）压延机②构造和规格•辊筒压延机的规格参数多是辊筒长度和直径大小来表示。制品最大幅宽一般为的辊筒长度的0.85倍。长径比L/D反映辊筒易变形程度，即加工精度。辊筒直径的选择与加工物料、及加工厚度有关。软制品L/D可大些，一般L/D=2.5~2.7硬制品L/D小些，一般L/D=2~2.5236.2压延设备（二）后阶段（1）压延机②构造和规格•辊距调节装置一般，倒数第二辊固定，其余均可调。辊距不同，产品的厚度不同，对物料的剪切也不同。一般分为粗调和精调两套装置。•传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。若是一台电机，就需要复杂一些的传动方式，如齿轮传动、皮带传动、链条传动、蜗杆蜗轮传动等。调速是无级调速。246.2压延设备（二）后阶段（1）压延机②构造和规格•其它装置润滑系统、切边装置、挡料装置、安全防护等。（2）辅助装置（辅机）引离辊、冷却装置、检验装置、金属检测器、测厚、轧花装置、切割、卷绕等。256.2压延设备266.2压延设备276.2压延设备286.2压延设备296.3压延工艺流程由于加工设备和生产情况不同，采用的压延工艺路线各有差异。目前国内压延成型以生产PVC制品为主，因此，以PVC压延成型为例进行介绍。306.3压延工艺流程•软质PVC薄膜（1）配料按规定配方，将树脂和助剂配制成干混料。注意根据原料性质进行顺序投料。为保证混合均匀，加热混合可在高速混合机中进行；冷却混合在有冷却装置混合机或捏合机中行，使捏合好的物料冷却到60℃以下，以防结块。（2）塑化先在密炼机中预塑化，然后到挤出机(或炼塑机)中反复塑炼塑化。（3）压延坯料经金属检测器检测后即可送入压延机中压延成型。成型过程中，料坯经过连续压延后得到进一步塑炼并压延成一定厚度的薄膜，然后经引离辊引出，再经轧花、冷却、测厚、卷取得到制品。316.3压延工艺流程•软质PVC薄膜32•硬质PVC片材工艺流程与软质制品大致相同。主要由高速混合机、密炼机、塑炼机、压延机等组成。但生产透明片材时，对混料的塑化要求十分严格，要特别避免物料分解导致制品发黄。要求尽量缩短混炼时间和降低混炼温度。密炼机和一般挤出机难以达到要求。理想的混炼设备是专用双螺杆挤出机和行星式挤出机。6.3压延工艺流程33•原材料树脂、助剂•压延设备压延机的大型化、高速、精密、自动化冷却装置异径辊筒压延机压延牵伸6.4压延成型的进展34