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  • 壓延機設備結構特點及輥筒彈性變形與壓延成型的關系

    發布時間:2012-03-27 來源: 環球塑化網 專題: 材料研發 打印

      壓延機設備結構特點及輥筒彈性變形與壓延成型的關系

      聚氯乙烯薄膜或硬片在壓延成型中,質量上的一個突出問題是橫向厚度不均勻,即中間和二邊厚,近中區二邊薄,俗稱“三高二低”的現象。為什么會產生這種現象呢?這是由于壓延機設備結構特點以及輥筒的彈性形變等因素對壓延成型的影響所引起的。

      首先,輥筒的彈性形變對壓延產品橫向厚度的影響:

      (1)輥筒在物料負荷作用下產生一個很大的分離力,實踐證明,在穩定的操作條件下,可以根據相關的數據計算估計得出這個分離力。

      在實際生產中,輥筒的線速度(厘米/秒)、輥筒的半徑(厘米)、物料的寬度(厘米)都是知道的。輥筒的問隙(厘米)可用壓積法測得,輥筒間余料直徑(厘米)用尺量得或估計數。物料在加工條件下的表觀粘度(公斤·秒/厘米³) 聚氯乙烯的表觀熔融粘度可用毛細管流動儀測得。

      根據計算,直徑Φ=650毫米以上的大型四輥壓延機的分離力(中空環截面的結構)往往有幾十到上百噸之大,這樣支承在二端軸承上的輥筒就好似一個斷面不均勻的圓筒形的梁。

      按理論分析,假定梁上受的是均勻負荷,則發生彈性形變(負荷法除,形變消失)的結果使輥筒發生一定程度的彎曲,從輥筒中心處最大,向輥筒軸端逐漸減少。若以一對輥筒來分析,由于彈性變形的原因,壓延薄膜的橫向斷面呈現中厚邊薄的現象。

      這種薄膜成卷時中間張力大于兩邊張力,存放時間稍久,中間應力松弛,放卷時就出現起拱攤不平的現象,使用單位無法正確裁剪,造成很大的浪費。

      當輥筒愈長,即輥筒的L/D值愈大,輥筒的剛度越差,彈性變形程度也就愈大,所以我們必須在設備上采取措施來克服彈性形變。針對上述存在的矛盾,我們采取了以下幾個措施:

      沒有中高突緣及不用軸交叉裝置的Φ650×1800四輥壓延機,在壓延0.14毫米厚度薄膜時,橫向厚度的實際情況如圖6-10所示。

      (2)克服輥筒彈性變形所致薄膜斷面厚度勻差的措施。

      為了欲使所壓延薄膜的斷面厚度盡可能的均勻一致,除從輥筒材料及結構長徑比等方面提高其剛度外,通常用三種方法來彌補;

      中高度、軸交叉、輥彎或預應力裝置。

     ?、佥佂补ぷ髅嬖O計成中高度凸緣的方法:即把輥筒的工作面磨成略腰鼓形,如圖6一11所示,輥筒中心直徑略大于二端,其凸緣曲線形狀最好是按所加工的薄膜在圓柱形輥筒上所獲得的斷面幾何尺寸來決定,這樣對于特定的品種特定的加工條件可以獲得最理想的薄膜。由于磨床機械的條件限制,不能使加工的輥筒凸緣形狀與薄膜斷面幾何尺寸完全一致,通常采用雙曲線的形狀來近似地彌補。對于專業化的具有多臺壓延機的大型塑料壓延工廠,每臺設備只考慮生產一種或接近的幾種規格的塑料薄膜,采取固定中高度的方法來彌補薄膜的厚度勻差是最為合適的。對于一機多用的場合,中高度不能普遍采用,因而只能就大類品種的要求進行考慮,同時需要輔以其它彌補的辦法?,F將Φ700×1800斜Z型四輥壓延機的實際中高度列下供參考:

            輥I                    輥II                 輥III               輥IV

      0.06(毫米)          0.02(毫米)       0.00(毫米)       0.04(毫米)

      一般說來,凡塑料薄膜的厚度愈薄或加工流動性愈差(指硬質薄片),中高度需要愈大,反之可小。

     ?、诓捎幂佂草S交叉的方法:輥筒的軸線一般是在同一平面上相互平行的,在沒有負荷的情況下輥筒的間隙是均勻平行的(圓柱形輥面),如果將其中一個輥筒的軸線稍微偏動一個角度時(軸線仍不相交),則中間的間隙是不變的,但沿二端的間隙增大了。

      軸交叉的方法也只能作為厚度校正的一個輔助方法,而不能作唯一的解決方法。同時交叉值使用愈大,這種“三高二低”的弓形斷面現象更為嚴重。軸交叉角度大小對薄膜二端厚度的增加也存在一定的影響。在既定輥筒的幾何尺寸的條件下,可以通過計算來求取軸交叉使用值的大小。通常在完備的壓延設備上:是結合中高度使用的。軸交叉裝置的優點在于可以克服中高度不能變化的缺點,可隨產品品種規格的不同而任意調節,這樣壓延機加工的范圍就增大了。

     ?、圯佂驳膹澢b置:上述兩種方法都是通過改變輥筒的間隙來校正的,第一種方法是固定的,第二種方法是可調的。而第三種方法是預先使輥筒產生彈性形變,其方向恰與輥筒在負荷作用下所產生的彈性形變的方向相反。

      用這種方法校正的結果比軸交叉方法更接近于實際變形曲線,但仍不能完全與輥筒的真正的變形相一致,而且軸頸的幾何斷面較小。要使輥筒產生與原來變形程度一樣時,需要幾十噸甚至上百噸的力量;這個額外的負荷方向與軸承物料的分離力的方向一致,因此對軸承的工作條件更為不利。在實際設計制造中往往只采取實際負載的百分之幾十 ,這一點就決定了它仍然不能作為唯一的校正裝置,而只能作為結合上述兩種方法的另一種輔助裝置。

     ?、茌佂脖砻鏈夭顚Ξa品橫向厚度的分布影響及克服辦法。

      通過前面分析可以看出,輥筒的彈性形變與軸交叉裝置的配合,產品橫向厚度“三高二低”的現象仍然不能完全消除。再加上蒸汽和煤氣紅外線混合加熱的中空式輥筒的表面溫度的不均勻,故使輥筒兩端溫度較低,中間溫度較高。此外,由于軸承潤滑油油溫較低,把輥筒兩端的熱量帶走,也導致了輥筒溫差。

      輥筒表面溫度的不均勻而引起輥筒的熱膨脹不均勻,溫度較低的兩端熱膨脹小,溫度較高的輥筒中間部分的熱膨脹大,結果會使產品出現兩端厚中間薄的現象。所以上述幾種情況的綜合效應仍是“三高二低”。

      針對產品橫向厚度分布的不均勻,即存在“三高二低”現象,我們可以采用土辦法解決。即在IV輥兩端和中間裝置紅外線電加熱設備,目的是加大輥筒的熱膨脹和近中區域兩邊采用風管冷卻法,裝置幾根風管,減少輥筒的熱膨脹,這樣基本上可以克服“三高二低”的現象,使產品橫向厚度分布比較均勻。但帶來薄膜內在質量有不均勻的弊病。因此關鍵仍然在于中高度、軸交叉、預負荷(或輥彎)三種裝置的合理設計、制造和使用。


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