壓延成型工藝分析
整個壓延成型工藝的過程有:
配料→捏合→擠出機預塑化→滾壓機終塑化→滾壓機供料→壓延成型→引離→刻花→冷卻→輸送→切割復卷。
配料→捏合→ 密煉機塑化→滾壓機終塑化→滾壓機供料→壓延成型→引離→冷卻→輸送→切割成型。
現將壓延成型后階段的矛盾分析如下:
一、壓延成型
壓延成型要解決的矛盾,是把無規(guī)則的物料經加熱擠壓延展,使其變成有規(guī)則的塑料產品(薄膜或硬片)。這里著重一個“變”字,物料由無規(guī)則變成有規(guī)則,由原料變成產品。“唯物辯證法認為外因是變化的條件,內因是變化的根據,外因通過內因而起作用。”塑料在加熱加壓下的熔融流動性和可塑性是壓延成型的內因,溫度和壓力是壓延成型的外因,我們的任務就是創(chuàng)造一個良好的操作條件,促成物料的轉化從而得到高產優(yōu)質的產品。
壓延成型工藝階段存在著許多錯綜復雜的矛盾,歸納起來主要有以下三類矛盾:
第一類:壓延機主機操作條件對壓延成型的關系;
第二類:物料配方特性及供料前過程條件對壓延成型的關系;
第三類:壓延機設備結構特點、輥筒彈性形變和輥溫分布不均勻對壓延成型的關系。
顯然,此三類矛盾是相互依存、相互制約的,在特定的條件下,任何一類矛盾都有上升為主要矛盾的可能。但一般說來,在第二、第三類矛盾運動處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)下,第一類矛盾,即壓延主機的操作條件就成為壓延成型的主要矛盾。因為它直接影響我們的成型操作和產品的產品質量。
壓延操作條件中又包括輥溫(T°C )、車速( 米/分)、速比( δ)、存料(R)、輥距(h)等項。它們之間也是相互聯系,相互制約的。需要特別強調的是:對于一定的配方,為使塑料具有熱熔可塑的特性,并制得一定規(guī)格的產品時,首先需要由輥筒給予物料以足夠的熱量,否則即使操作條件適當,物料如不具備熱熔可塑所必需的熱量,仍然不能變?yōu)楹细竦漠a品。因此,我們認為這一點是壓延成型諸操作條件中的主要因素。
應該看到,物料在壓延成型時所需要的熱量,并不是單純取自于輥筒的加熱,而且還來自于物料與輥筒之間的摩擦,以及物料自身的剪切摩擦,這就決定了操作條件中輥溫控制與壓延車速控制之間的相互聯系與相互制約。因此有必要了解壓延中摩擦熱的產生和有效利用問題。
聚氯乙烯塑料在壓延過程中產生了大量的摩擦熱(用Q熱表示),它使輥溫升高又使壓延的料溫升高。特別在生產硬板、片時,Q熱顯得更為重要。因為硬質聚氯乙烯板、片,正常生產的控制溫度在185~205°C ,這樣高的塑化成型溫度并不是單靠外加熱把輥溫升到200°C 獲得的,大多是由Q熱提供的。對四輥壓延過程來說,Q熱的情況比較復雜,是由各方面的因素決定的。壓延成型摩擦可分為兩類,一類是外摩擦產生熱量,即物料與輥簡之間的摩擦產生熱量;另一類是內摩擦產生熱量,即物料自身的剪切摩擦。
物料自身的剪切摩擦就是由于輥隙之間料流速度的不一致而產生的,當兩輥的轉速有快慢時產生的剪切摩擦作用就更大。
因此,摩擦熱產生的大小程度與壓延車速的快慢有直接的關系。所以,生產中我們控制壓延車速來有效利用Q熱是十分重要的。當然還與物料的增塑程度有關,即硬質聚氯乙烯的摩擦熱大于軟質聚氯乙烯的摩擦熱。因為,未經增塑的硬質聚氯乙烯塑料分子間的吸引力大,克服分子間的引力所做的功要大,產生的Q熱就多。
現在我們再來研究一各項操作條件之間及其對產品產量和質量的內在關系。
1、輥溫(T°C)與車速( 米/分)對壓延成型的影響
(1)生產0.10毫米軟質農用聚氯乙烯薄膜時,如采用兩種不同的車速壓延時,其輥溫的控制要求就不一,如下表所示。
輥溫控制范圍
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車速
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輥筒溫度控制范圍
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40(米/分)
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Ⅲ#輥蒸汽壓力4.5~5公斤/厘米²
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60(米/分)
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Ⅲ#輥蒸汽壓力4公斤/厘米²
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若不是這樣,在60米/分的壓延車速條件下,仍然采用40米/分的輥溫操作時,就極易導致料溫過高、引起包輥故障。其原因就是在于高速壓延時,物料的摩擦熱大量增加,超過了塑料熱熔可塑所需熱量的范圍,導致料子太爛,有極易包輥的弊病。
反之,在40米/分的線速度下壓延而采用60米/分的輥溫時,產品質量就會因料溫過低而顯得薄膜表面毛糙、不透明、有氣泡,甚至出現孔洞的毛病,這是由于低速壓延下摩擦熱大量減少所致。
(2)在生產0.30毫米的硬質聚氯乙烯片材時,采用20米/分的線速度,輥溫控制在185~205°C 的范圍內,可以獲得表面十分光亮平整的產品。但如果壓延線速度加快到26~28米/分時,不久硬片表面即產生明顯席紋狀的缺點,這是由于料溫太高所致。
以上只是談了壓延操作條件中二個主要條件,即輥溫與車速之間的相互依存與制約的關系,實際上與此相關的還涉及到輥溫分布,輥影距(h)與存料(R)的調節(jié)等項條件的變化。車速由40米/分升速到60米/分時,由于物料壓延時間的縮短及棍筒的分離力的增加,在輥距不作調節(jié)的情況下,產品會出現偏厚現象,存料大小及產品橫向厚度也會變化。反之,由60米/分降速到30米/分時,產品的厚度先變薄,而后逐漸出現溫度不足的表面發(fā)毛現象,前者是壓延時間延長及分離力減少所致,后者,顯然是摩擦熱下降熱量不足的表現。
在現有四輥壓延設備中,有的是用過熱蒸汽加熱,有的是用過熱水加熱,還有用蒸汽加熱配上煤氣紅外線加熱,情況是多種多樣的。前二者的優(yōu)點是輥筒表面溫度均勻,其缺點是加熱升溫速度較慢,設備投資也較大。后者優(yōu)點是輥溫高、升溫快,但是輥溫不均勻,操作比較麻煩。各輥間的溫差控制在5~10°C 范圍內,因為聚氯乙烯塑料在滾壓時容易包在輥溫較高和轉速較快的輥筒上。所以II輥溫度>I輥溫度,III輥溫度>IV輥溫度,就能保證薄膜順序貼合下輥而避免包輥。III輥溫度雖低于II輻溫度,但是III輥的線速度比II輥快,所以薄膜也能順序貼合I1I錕。壓延速度以III線速度為標準,其它三只輥筒對III輥都保持一定的速度。其理由就是為了使物料順序貼合下輥,同時產生剪切摩擦熱,保證壓延正常進行。