压延机的结构和工作原理

压延机是用辊筒压片材、薄膜、布、纸和人造革的机器。本小节介绍压延机的基本结构和工作原理。

从工程的角度看，辊筒上的加工过程可分为对称性过程和非对称性过程两种。对称性过程指辊筒有相同的半径R₁＝R₂和相同的辊筒表面线速度u₁＝u₂；非对称性过程指辊筒半径不等R₁≠R₂或（和）表面线速度不等u₁≠u₂。实际加工过程多为非对称性过程，如果采用等径辊筒，但是两辊筒的表面线速度不等，从而加强对物料的剪切。新发展起来的异径辊筒压延机也是典型的非对称性过程。压延机的一两个辊筒的直径适当的减小，由一大一小两辊筒构成一对异径辊筒。图7.3.1给出四辊压延机结构示意图。

在机器方向和机器横向，压延产品的厚度都必须是均匀的。由于辊缝尺寸设定，热效应和由于在间隙中形成高压而导致的辊筒变形，任何间隙尺寸的变化都将导致产品在机器横向上的不均匀性。必须严格控制辊相对于辊轴的偏心以及辊振动和进给均匀性，以避免机器方向上的不均匀性。在操作中，一个统一的空隙尺寸会因为流体力的作用而发生扭曲，这些流体动力会在辊隙中形成，从而影响辊子的运转。

图7.3.1 四辊压延成型过程^[1]

(a)轮胎帘线双重铸造的四辊倾斜“Z”形压延机(b)四辊倒置“L”形压延机(c)四辊“Z”形压延机(www.xing528.com)

图7.3.2给出宽度1.8m压延机横辊和弯曲对Bingham材料均匀性的影响。由于压延机横辊和弯曲的影响，生产品在中间是厚的，边缘是薄的。图7.3.2显示了压延机横辊和弯曲对产品均匀性的影响。因此，必须精确分析辊隙的流体动压分布，以便通过结构分析来预测精确的间隙厚度分布和轴承上的载荷。精确的间隙厚度控制和严格的轧辊温度均匀性要求表明了产品质量对条件微小变化的敏感性。因此，一条压延机需要很长时间，有时需要数小时才能达到稳定状态。因此，压延生产线在长时间的生产运行中是最好的。所涉及的机械元件的坚固性和简单性与这种长期运行完全兼容。

图7.3.2 宽度1.8m压延机横辊和弯曲对Bingham材料均匀性的影响^[1]

压延过程的综合数学物理模型应该包括黏性流体耦合流动、辊结构分析、辊隙间变形聚合物的热传递，以及产品流变性能对压降的响应。通过多年研究聚合物材料的流变性质、进料条件、辊速和温度、间隙分离、辊压和弯曲等工艺条件，可以确定物料的流动性质受到压区宽度、厚度和温度的影响，以及这些条件对压延过程发生不稳定性的影响。压延过程的数学物理模型将有助于压延设计者和科技人员，根据给定的压延生产率和制品的质量要求选择设备尺寸、间隙分离和辊冠，以及交叉和弯曲等工艺条件。因此，用描述黏性流体运动的控制方程分析压延成型过程熔体的流动是十分必要的。