压延成型-压延原理及成型工艺（高分子成型课件）

二、压延机的压延原理物料压延时的塑性流动和变形物料在压延机辊筒间隙的压力分布物料在压延机辊筒间隙的流速分布物料压延中的黏度效应压延时高分子材料的应力松弛压延时高分子材料的压延效应挠度影响及补偿措施二、压延机的压延原理（一）压延时的塑性流动和变形1压延时物料进入辊筒间隙的条件在辊筒上方有一定的物料。且物料与辊筒的接触角小于其摩擦角，只有这样，物料才能在摩擦力作用下带入辊辊筒间隙进行压延。2压延时物料的延伸变形高聚物弹性体的体积具有不可压缩性，压延时物料断面厚度的减小必然伴随着断面宽度和长度的增大。但是，物料在宽度方向受到很大的阻力，流动变形困难，压延过程宽度变化很小，因而压延时的供料宽度尽可能与压延宽度相接近。积料越厚，由于宽度不变，压延后的长度越长。二、压延机的压延原理（二）物料在辊筒间隙的压力分布压延时物料会受辊筒的挤压作用，受到压力的区域称为钳住区。辊筒开始对物料加压的点称为始钳住点，加压终止点为终钳住点，两辊中心(两辊筒圆心连线的中点)称为中心钳住点，钳住区压力最大处为最大压力钳住点。压力分布：在钳住区，先增加后减小。横压力：压力分布曲线积分乘以辊筒工作部分长度即为横压力（分离力），其与辊筒尺寸、速度、辊距及黏度等相关。生产中常通过控制黏度和辊距来控制横压力大小。二、压延机的压延原理（三）物料在辊筒间隙的流速分布假定两辊筒直径相同，相向运动、等速旋转。在a处，物料在压力起点a处受到的挤压力很小，断面中心处流速很小，靠辊筒表面越近的两边流速越大；随着物料的前进，辊隙逐渐减小，物料所受的挤压力逐渐加大，断面中心处物料的流速也逐渐加快，但两边靠辊筒表面的流速仍保持不变，到达b点时，中心部位和两边的流速趋于相等，这时物料受到的挤压力达到最大值。物料继续前进，辊隙继续减小，对物料的挤压力虽已开始减小，但断面中心处物料的流速却进一步加大，由于两边流速不变，故当到达辊简断面中心c点处时，物料的断面中心处流速已超过两边的流速，其流速分布呈凸形分布状态;超过c以后，辊隙又逐渐增大，压力和物料的流速则逐渐减小，到达d点处，挤压力减至零。流速又趋相等，这时物料已经离开辊隙，其厚度也比辊距中心点c处有一定增加。在压力最大点（b）处和终钳住点（d）处，速度分布为直线。从始钳住点（a）到中心处（c）：速度分布呈凹状，出现局部环流。此区域出现三种凹形形式：1）较为平缓的凹形线；2）顶部为0的凹形线；3）顶部为负的凹形线。压延辊筒实际上有速差，使物料在辊筒间的流速分布有所变化，增加了剪切力和剪切变形，有利于物料的塑化混炼。此时中间层速度最大处向速度大辊筒一边靠近。二、压延机的压延原理（三）物料在辊筒间隙的流速分布要使压延顺利进行，要求物料有良好流动性，粘度越小，流动性越好。二、压延机的压延原理（四）物料在压延时的黏度效应①剪切速率与粘度的关系logηologη∞logγ②压延速度与粘度的关系提高压延速度，可提高剪切速率，降低粘度，提高流动性，有利于压延成型，但太高时，回弹增加，表面粗糙度增加，可能损伤帘子线。对于对切变速率敏感的聚合物，可通过调节压延速度来调节流动性。3）温度与粘度的关系温度提高物料粘度下降。对温度敏感的聚合物，可通过调节温度来调节其流动性。二、压延机的压延原理物料在不可逆塑性流动变形中必然伴随有高弹形变（此形变可逆，但需一定的松弛时间。）由于压延时流速度较快，部分拉直了的分子链在离开辊距时来不及松弛回缩，即把弹性形变带出辊距之外，因此压延之后，流动突然停止，部分伸直了的分子链先很快地、大部分地卷曲回缩，然后在停放时又慢慢地进一步回缩，使压延制品产生纵向收缩变形。收缩变形收影响制品尺寸，也影响其表面光滑程度。收缩变形除由应力松弛引起外，热收缩也会引起收缩变形。但一般较小。影响收缩形变的因素：①物料温度：T↑，收缩变形↓；②设备特征：过辊次数↑，收缩变形↓；辊筒直径或辊筒数目多↑，收缩变形↓（五）压延时高分子材料的应力松弛——收缩变形二、压延机的压延原理（六）压延效应定义：胶片压延后出现纵横方向上物理机械性能的各向异性现象。特点：制品的拉伸强度和导热性沿着压延方向大于横向方向；断裂伸长率则正好相反。原因：大分子及各种填料在压延过程中的取向。应尽可能从配方和压延工艺上减小压延效应的影响。①提高温度、降低压延速度②尽量不用粒子几何形状不对称的配合剂，如陶土、滑石粉、碳酸钙和碳酸镁等。二、压延机的压延原理（七）挠度影响及其补偿措施横压力：压力分布曲线积分乘以辊筒工作部分长度即为横压力（分离力）。横压力（分离力）的存在使辊筒产生轴向的弹性弯曲变形，从而出现挠度现象。挠度的产生使压延半成品沿宽度方向上的断面厚度不均匀，中间厚度大，两边厚度小，从而降低了压延质量。为减少挠度的影响，必须进行补偿。补偿措施有三种：中高度法；轴线交叉法；预负荷弯曲法。二、压延机的压延原理1中高度补偿法辊筒为腰鼓形，事先做好，补偿效果是固定不变的，因而不能适应物料性质和压延工艺条件的变化，使其补偿作用受到局限。（七）挠度影响及其补偿措施2轴线交叉法补偿原理：采用一套专用的辅助机构使辊筒的轴线之间交叉成一定的角度a，形成辊筒两端之间的辊隙大，中间辊隙较小的状态，与挠度对辊隙的影响相反，从而起到补偿作用。且其补偿效果随交叉角度a的增大而增加，交叉角的变化范围0-2℃，具体大小依补偿要求而定。补偿特点：偿效果可以调整，以适应物料性质和压延条件的变化要求，但因补偿曲线和辊筒挠度曲线之间的差异而使补偿效果受到局限。二、压延机的压延原理（七）挠度影响及其补偿措施3预负荷弯曲法（预应力法）二、压延机的压延原理辊筒工作负荷作用前，在辊筒轴承的两端的轴颈上预先施加额外的负荷，其作用方向正好与工作负荷相反，使辊筒产生的变形与分离力引起的变形方向正好相反，这样，在压延过程中辊筒所产生的两种变形便可以互相抵消，从而达到补偿的目的。显然，上述三种补偿方法单独采用都不能达到完全补偿的目的。因此，通常都是同时采用几种方法并用进行补偿。若采用上述三种方法并用，因对操作技术水平的要求很高，必须采用微机操作控制。（七）挠度影响及其补偿措施(1)供料阶段是压延前的准备阶段，主要包括所用塑料的配制、塑化和向压延机供料等。(2)压延阶段是压延成型的主要阶段。对于薄膜或片材而言，包括压延、牵引、轧花、冷却、卷取、切割等。而对于人造革而言，则是压延、贴合、轧花、冷却、卷取等。三、压延工艺1－树脂料仓；2－电磁振动加料器；3－称量器；4－高速热混合器；5－高速冷混合器；6－挤出塑化机；7－运输带；8－双辊开炼机；9－运输带；10－金属探测器；11－四辊压延机；12－牵引辊；13－托辊；14－冷却辊；15－测厚仪；16－传送带；17－张力装置；18－中心卷取机三、压延工艺（一）SPVC塑料薄膜的压延工艺PVC人造革：以布（或纸）为基材，将PVC塑料涂覆或贴合在基材上而制成的一种复合材料制品，其具有柔软、耐磨、耐曲折等特点。压延工艺法生产PVC人造革流程：按配方规定将PVC树脂、