壓延機(jī)(calender)

壓延機(jī)簡(jiǎn)介

塑料機(jī)械中壓延機(jī)通常和物料輸送、篩析、計(jì)量、捏合和塑煉等先導(dǎo)裝置，引離、牽引、壓花、冷卻、測(cè)厚、卷取、截?cái)嗟群罄m(xù)裝置，以及傳動(dòng)、監(jiān)控和加熱裝置等組成完整的壓延生產(chǎn)線，生產(chǎn)軟硬薄膜、片材、人造革、墻紙和鋪地卷材等產(chǎn)品。

壓延機(jī)歸類(lèi)

塑料機(jī)械中壓延機(jī)分類(lèi)方式有多種，按壓輥數(shù)分為二輥、三輥、四輥和五輥等類(lèi)型。按壓輥排列形式可分為F、Z、S和L等型。

壓延機(jī)組成

與其它塑料機(jī)械不同，壓延機(jī)由機(jī)架、壓輥及其調(diào)節(jié)裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)等部分組成，機(jī)架通常用鑄鐵制成，直接安裝在鑄鐵或鑄鋼機(jī)座兩側(cè)，用以支承壓輥軸承、軸交叉或壓輥預(yù)彎曲裝置、壓輥調(diào)節(jié)裝置、潤(rùn)滑裝置和其它輔助裝置。壓輥由冷硬鑄鐵，鑄鋼制成，其長(zhǎng)徑比根據(jù)壓輥材料的彎曲強(qiáng)度選定，約為2.6～3.5。為了補(bǔ)償壓輥受力產(chǎn)生的彎曲變形而造成制品厚度不勻的缺陷，壓輥多制成腰鼓形，還可利用輥交叉裝置和輥預(yù)彎曲裝置消除制品的厚度不勻。每個(gè)壓輥采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。壓輥加熱一般采用水蒸氣或過(guò)熱水，要求兩端溫差不超過(guò) 1℃。每個(gè)壓輥均有獨(dú)立的自動(dòng)加熱系統(tǒng)?，F(xiàn)代壓延機(jī)都使用滾柱軸承代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滑動(dòng)軸承、以節(jié)約能量、提高軸承壽命和制品厚度的精度。

壓延機(jī)產(chǎn)品

根據(jù)壓延機(jī)規(guī)格的不同，所產(chǎn)軟聚氯乙烯薄膜厚度也不同，為50～1000

成片狀，并實(shí)現(xiàn)磁粉顆粒的機(jī)械取向，提高粘結(jié)劑與磁粉顆粒的結(jié)合性能。

壓延機(jī)機(jī)械瓶頸

對(duì)于壓延工序，產(chǎn)品外形尺寸、表面質(zhì)量是其最重要的控制參數(shù)。卷材外形尺寸一般要求沿長(zhǎng)度和幅寬方向厚度公差分別為±0.015mm和±0.05mm；表面要求平整、光滑。若達(dá)不到這些要求，難以保證后續(xù)覆膜時(shí)PVC膜與磁板粘合壓力均勻一致，影響粘合強(qiáng)度。

壓延機(jī)技術(shù)背景

國(guó)內(nèi)粘結(jié)鐵氧體磁體生產(chǎn)廠家都采用軸瓦結(jié)構(gòu)的壓延機(jī)，軸瓦材料一般為銅或尼龍，采用黃油潤(rùn)滑。軸瓦易磨損，造成軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生徑向跳動(dòng)，很難保證產(chǎn)品尺寸公差。因此，壓延機(jī)一定要選用精度高的雙列向心滾子軸承，并采用稀油潤(rùn)滑，減小軸承磨損，確保磁板沿長(zhǎng)度方向厚度公差。

由于顆粒料流動(dòng)性較差，尤其是沿幅寬方向受分子間作用力及軋輥撓曲變形的影響，壓延出的磁板沿幅寬方向經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)中間厚兩邊薄現(xiàn)象。尺寸超差會(huì)造成收卷時(shí)卷材中間緊，兩邊松散。解決厚度超差這個(gè)問(wèn)題可采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的倒“L”型四輥壓延機(jī)。該壓延機(jī)具有軸交叉和軸預(yù)彎曲功能。但該壓延機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、占地大、維修不便，廠房造價(jià)及設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用也較高。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了性能優(yōu)越的兩輥開(kāi)放式壓延機(jī)。

兩輥開(kāi)放式壓延機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是輥型結(jié)構(gòu)、材料選擇及輥面處理和技術(shù)參數(shù)確定，其次是功能的配置。在輥型結(jié)構(gòu)方面，我們采取了不同于橡塑制品行業(yè)的超大輥徑中高度設(shè)計(jì),中高度=(D－d)/2，如圖7所示。目的是補(bǔ)償因軋制應(yīng)力產(chǎn)生的軋輥撓曲變形，并提高軋輥中間部位的軋制力，強(qiáng)制磁粉顆粒向兩邊流動(dòng)，同時(shí)針對(duì)壓延時(shí)可能采取的不同的軋輥加熱方式，分別設(shè)計(jì)了適合蒸汽加熱的中空輥和適合油加熱及水加熱的周邊鉆孔輥。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐，兩種孔型的加熱方式都可滿足工藝對(duì)輥面溫度波動(dòng)誤差的要求。在材料選擇方面，我們采用耐磨性好、剛性強(qiáng)的合金冷硬鑄鐵材料，軋輥工作面硬度達(dá)HS72～75。但合金冷硬鑄鐵軋輥往往會(huì)因鑄造缺陷以及顆粒料中的添加劑可能對(duì)輥面的腐蝕作用，造成短時(shí)間使用后輥面出現(xiàn)“冰花狀云斑”，無(wú)法壓延出表面光滑的磁板，因而對(duì)輥面進(jìn)行特殊處理是十分必要的。特殊處理主要有表面噴涂耐磨材料和鍍硬鉻兩種方式，我們采用的是后者。為增強(qiáng)硬鉻與合金冷硬鑄鐵的結(jié)合強(qiáng)度，鍍鉻前需先鍍鎳，磨加工后鍍鉻層厚度一般為0.05～0.08mm。需特別指出的是，在生產(chǎn)一面覆PVC膜磁板時(shí)，臥式兩輥壓延機(jī)最好配置成一根鍍鉻輥，另一根為合金冷硬鑄鐵軋輥。由于合金冷硬鑄鐵軋輥軋制的磁板表面相對(duì)比較粗糙，有利于增強(qiáng)PVC膜與磁板的結(jié)合強(qiáng)度。

壓型壓延機(jī)，用以將膠料、石墨片、吸波材料、屏蔽材料、磁性材料、有色金屬材料壓成一定厚度和一定斷面形狀。

萬(wàn)能壓延機(jī)，能進(jìn)行擦膠、貼膠和壓片各項(xiàng)工作。

實(shí)驗(yàn)用壓延機(jī)，供試驗(yàn)用。

表征壓延機(jī)的參數(shù)很多，其中主要有輥筒數(shù)目及其排列型式、輥筒的直徑和長(zhǎng)度、輥筒的調(diào)速范圍、速比和生產(chǎn)能力、壓延制品的最小厚度和厚度公差、輥筒的橫壓力和驅(qū)動(dòng)功率等。

壓延機(jī)長(zhǎng)徑比

輥筒的長(zhǎng)度和直徑是指輥筒工作部分的長(zhǎng)度和直徑。這是表征壓延機(jī)規(guī)格大小的特征參數(shù)。

1、輥筒長(zhǎng)度

輥筒長(zhǎng)度表征了可壓延制品的最大幅度。由于兩端需留出擋料板安放的位置，因此，輥筒的有效長(zhǎng)度為輥筒長(zhǎng)度減去非工作表面長(zhǎng)度（約為15 %輥筒長(zhǎng)度）。

2、輥筒長(zhǎng)徑比

輥筒工作部分長(zhǎng)度和直徑的比值叫長(zhǎng)徑比。輥筒的長(zhǎng)徑比（或輥筒直徑）主要影響壓延制品的厚度尺寸精度（異徑輥除外）。它除了與壓延材料的性能、輥筒的材質(zhì)與工作部分長(zhǎng)度有關(guān)外，主要取決于壓延制品的質(zhì)量要求。

3、輥筒直徑與橫壓力和功率、長(zhǎng)徑比與剛度的關(guān)系

輥筒直徑與橫壓力和功率的關(guān)系如圖所示。輥筒直徑越大，橫壓力越大，所需驅(qū)動(dòng)功率也越大，幾乎成直線關(guān)系。

輥筒的長(zhǎng)徑比主要影響輥筒的剛度，圖所示為直徑φ610mm的輥筒在不同長(zhǎng)徑比下的剛性比。由圖可見(jiàn)，長(zhǎng)徑比越大，剛性越差。

4、輥筒長(zhǎng)度、直徑和長(zhǎng)徑比的確定

輥筒長(zhǎng)度、直徑和長(zhǎng)徑比主要根據(jù)制品的生產(chǎn)工藝要求確定，即根據(jù)被加工原料的種類(lèi)、壓延制品的厚度范圍和寬度范圍、輥筒的壓延速度（即產(chǎn)量要求）等要求確定。

為了確保壓延制品的厚度尺寸精度，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，輥筒長(zhǎng)徑比應(yīng)限制在下列范圍內(nèi)（異徑輥除外）：

加工軟質(zhì)料（如橡膠），一般長(zhǎng)徑比為2.5～2.7。最大不超過(guò)3；

加工的硬質(zhì)料，取長(zhǎng)徑比為2.0～2.2左右。

輥筒長(zhǎng)度、直徑的標(biāo)準(zhǔn)系列：φ360 × 1120；φ450 × 1200； φ550 × 1600；φ610 × 1730；φ710 × 1800

壓延機(jī)輥筒速度與速比

壓延機(jī)輥筒線速度系指輥筒的圓周速度，以“m/min”表示。輥筒的線速度是表征壓延機(jī)生產(chǎn)能力的一個(gè)參數(shù)，也是表征壓延機(jī)先進(jìn)程度的參數(shù)之一。

1、輥筒速度

輥筒速度主要根據(jù)壓延機(jī)的工藝用途和生產(chǎn)的自動(dòng)化水平來(lái)決定。輥筒速度應(yīng)能滿足壓延工藝操作的要求，即輥速應(yīng)是可調(diào)的。

國(guó)際上壓延速度普遍達(dá)50～90 m/min，個(gè)別的已達(dá)到115 m/min。對(duì)鋼絲壓延平均速度可達(dá)50 m/min，在采用冷壓延（把壓延好的兩層膠片直接壓貼在無(wú)緯鋼絲簾布上）時(shí)，壓延平均速度達(dá)30 m/min。

2、調(diào)速范圍

輥筒可以無(wú)級(jí)變速的范圍叫調(diào)速范圍。由于加工材料品種多、性能差異大，為了既滿足生產(chǎn)能力又滿足慢速啟動(dòng)及操作的要求，一般要求壓延機(jī)的調(diào)速范圍10倍左右。

最高速度主要根據(jù)生產(chǎn)能力的要求確定，最低速度主要根據(jù)設(shè)備啟動(dòng)、操作安全和方便來(lái)確定。

3、速比

由于壓延時(shí)貼膠、擦膠或壓片的工藝要求不同，對(duì)輥筒的速比要求亦不同，在同一臺(tái)壓延機(jī)上不同位置的使用要求的不同，其速比也不同。

輥筒速比與壓延工藝、物料性質(zhì)有關(guān)。

1）為排除膠料中的氣泡，一般喂料輥都具有速比，常為1:1.1～1:1.5，我國(guó)多采用1：1.1～1：1.4。軟膠料取小值。

2）對(duì)于擦膠作業(yè)，為使膠料滲入到紡織物中去，擦膠輥要求有速比。速比越大剪切力越大，擦膠效果越好，但速比過(guò)大會(huì)損壞紡織物的強(qiáng)度，容易使膠料焦燒。而速比過(guò)小則膠料的滲透作用差。一般采用1:1.2～1:1.5，我國(guó)多采用1：1.4～1:1.5。

3）對(duì)于壓片、貼合、貼膠等作業(yè)，因主要是要求取得擠壓力，故一般采用等速壓延，速比為1：1。

4、在選擇輥速時(shí)要考慮的因素

輥筒速度直接影響壓延機(jī)的功率消耗和生產(chǎn)能力。輥速越大，則功率與產(chǎn)量越高，對(duì)壓延機(jī)的機(jī)械化自動(dòng)化水平要求也越高。因此，在選擇輥速時(shí)要考慮：

1）壓延的工藝要求；

2）壓延機(jī)的制造水平；

3）壓延機(jī)組的自動(dòng)化水平。

4）輥筒速度應(yīng)能廣泛的平穩(wěn)地調(diào)整；

5）壓延時(shí)輥速盡可能用高值，這有利于發(fā)揮設(shè)備能力。

可見(jiàn)輥速的高低標(biāo)志著壓延機(jī)組的先進(jìn)水平。

由于采用電動(dòng)機(jī)單獨(dú)地傳動(dòng)每個(gè)輥筒，它可使輥筒間的速比在一定范圍內(nèi)（從1：1到高達(dá)1：1.3）任意調(diào)節(jié)，從而可在一臺(tái)壓延機(jī)上完成多種作業(yè)，這就使機(jī)臺(tái)的適應(yīng)性更加寬廣，并有利于提高輥速。

壓延機(jī)橫 壓 力

（一）橫壓力的特征

1、橫壓力的概念：膠料通過(guò)輥筒間隙時(shí)，對(duì)輥筒產(chǎn)生徑向作用力和切向作用力，徑向作用力垂直于輥面，力圖將輥筒分開(kāi)，這個(gè)力就叫橫壓力，也叫分離力。

2、輥筒橫壓力的特征。

膠料通過(guò)壓延機(jī)輥筒輥隙時(shí)，膠料的厚度逐漸由大變小，而壓力逐漸上升，如圖所示。

1）在a，b區(qū)域，膠料通過(guò)速度在輥隙中央部位較慢，兩邊部位最快。但隨著膠料前進(jìn)，這一速度差異逐漸減少。

2）當(dāng)達(dá)到b點(diǎn)時(shí)，各部位的速度相同，壓力達(dá)到最大值。

3）當(dāng)?shù)竭_(dá)輥距處，即c點(diǎn)處，膠料速度在輥隙中央部位大于輥隙兩邊部位，壓力也就逐漸地下降，膠片厚度增加。

4）直至d點(diǎn)膠片厚度不再增加，膠料對(duì)輥筒的壓力降為零。

可見(jiàn)，輥隙中膠料的橫壓力是不均勻的，最大值出現(xiàn)在輥距稍前處。

（二）影響橫壓力的因素

在壓延過(guò)程中影響橫壓力的因素是多方面的，主要方面有：

1、 加工膠料的種類(lèi)和性能；

膠種不同則橫壓力不同，同種膠料的硬度不同，粘度不同，則橫壓力不同。硬度、粘度越大，橫壓力越大。

2、 壓延制品的厚度；

制品厚度越薄，輥隙越小，分離力越大。當(dāng)輥隙極端縮小時(shí)，輥筒間將產(chǎn)生極大的分離力。這是因?yàn)檩佅对叫。破泛穸仍奖?，輥筒間形成剛性擠壓，分離力急劇上升。從維護(hù)輥筒的觀點(diǎn)，這對(duì)一般壓延成型機(jī)是絕對(duì)不允許的。

3、輥筒直徑和壓延寬度。

輥筒直徑和壓延寬度越大，所產(chǎn)生的橫壓力也越大。

4、加膠的包角大?。催M(jìn)料口處存料量）；

加膠包角越大，輥筒工作面越大，橫壓力也就越大。

5、輥筒的速度；

輥筒的速度和橫壓力的關(guān)系比較復(fù)雜。

1）輥筒轉(zhuǎn)速增加時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)壓延熔料的數(shù)量增加，致使橫壓力增加；

2）輥筒轉(zhuǎn)速增加，熔料摩擦發(fā)熱增加，溫度上升引起熔料粘度降低，使橫壓力降低；

3）輥筒轉(zhuǎn)速增加，使壓力提高從而使橫壓力提高等。

所以，輥筒轉(zhuǎn)速和分離力的關(guān)系是幾個(gè)方面的綜合結(jié)果。經(jīng)實(shí)測(cè)，隨輥筒轉(zhuǎn)速的增加，橫壓力的增加比較緩慢。

6、輥筒的溫度

輥筒的加工溫度越高，材料的粘度越低、流動(dòng)性越好，產(chǎn)生的橫壓力也越小。反之則越大。

7、加膠的方法（連續(xù)或間歇）；

當(dāng)采用片狀或條狀料左右擺動(dòng)式加料時(shí)，加料是比較連續(xù)均勻的，因此對(duì)輥筒的沖擊作用較小，橫壓力的波動(dòng)較小Z當(dāng)采用塊狀加料時(shí)，加料是間歇而不均勻的，對(duì)輥筒的沖擊作用大，橫壓力的波動(dòng)也大。

壓延機(jī)功 率 消 耗

1、傳動(dòng)功率：

壓延機(jī)傳動(dòng)功率系指驅(qū)動(dòng)壓延機(jī)輥筒所需之功率。其特點(diǎn)如下：

1）傳動(dòng)功率大。由于壓延機(jī)屬重型機(jī)械，加上輥筒的轉(zhuǎn)速較高，所以，傳動(dòng)功率是很大的。

2）功率消耗比較穩(wěn)定。又由于壓延機(jī)上被加工的膠料已經(jīng)預(yù)熱軟化，橫壓力較小，膠料又是一次通過(guò)輥距，壓延前后膠料的變形又不大，故操作是比較穩(wěn)定的。因此，壓延機(jī)電能消耗比較穩(wěn)定，不像開(kāi)煉機(jī)那樣出現(xiàn)高峰負(fù)荷。

2、功率計(jì)算：

功率消耗也是壓延機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)，很難用理論公式準(zhǔn)確地求得。這里簡(jiǎn)要地介紹幾種經(jīng)驗(yàn)公式近似地計(jì)算：

1）單臺(tái)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)時(shí)的功率計(jì)算

A、按輥筒線速度計(jì)算

N =a·L·v

式中 a——計(jì)算系數(shù)

L——輥筒工作部分長(zhǎng)度

v——壓延線速度

B．按輥筒數(shù)目計(jì)算

N=K·L·n

式中 K——計(jì)算系數(shù)

L——輥筒工作部分長(zhǎng)度

n——輥筒個(gè)數(shù)。

以上兩式的共同缺點(diǎn)是沒(méi)有考慮被加工膠料的性質(zhì)和加工方法，以及輥筒的直徑對(duì)功率的影響，而它們對(duì)功率消耗的影響又是十分大的。可見(jiàn)上述二個(gè)公式都是片面的。

C.類(lèi)比計(jì)算

借助已知若干機(jī)臺(tái)特性和功率消耗，計(jì)算出計(jì)算系數(shù)a和K，再用上式計(jì)算設(shè)計(jì)（未知）壓延機(jī)的功率。

2）多臺(tái)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)時(shí)的功率計(jì)算

一臺(tái)壓延機(jī)由于各個(gè)輥筒所在位置不同，工藝用途不同，轉(zhuǎn)動(dòng)線速度不同，在壓延過(guò)程中各輥消耗的功率不同。在一般條件下，進(jìn)料輥要比貼合輥所消耗的功率大。

A、壓延時(shí)兩輥筒消耗功率與輥筒的線速度成正比

若兩輥筒的線速度分別為V1、V2，功率分別為N1、N2，則：

N1/N2==V1/V2

B、貼膠時(shí)所消耗的功率僅為總功率的6%

N貼=0.06N總η

式中 N貼——貼膠輥功率，

N總——有效總功率，

η----傳動(dòng)總效率。

根據(jù)以上兩點(diǎn)，就可以計(jì)算出各個(gè)輥筒所占的功率。

壓延機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)制定的原則是盡可能實(shí)現(xiàn)一道壓延生產(chǎn)出合格磁板。經(jīng)反復(fù)多道壓延的磁板其內(nèi)部殘余應(yīng)力很大，與PVC膜粘合后，由于兩者收縮率的差異，會(huì)出現(xiàn)PVC膜與磁板脫膠、磁板邊緣外露PVC膜和磁板不平整等現(xiàn)象。通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)修正，我們確定了生產(chǎn)幅寬小于1000mm的磁板壓延機(jī)最佳技術(shù)參數(shù)為：軋輥長(zhǎng)徑比為2.5～3，中高度為輥徑的0.1～0.3‰，軋輥線速度≤3.5m/min，輥面溫度60～80℃，速比為1∶1，并配置了刮邊裝置、輥面溫度及輥縫顯示裝置。在軋輥速比選擇上曾有不同的觀點(diǎn)，有人認(rèn)為帶有較小速比(例如1∶1.03)的軋輥其剪切力可促進(jìn)顆粒料在壓延過(guò)程中進(jìn)一步塑化。而實(shí)際上這種塑化作用是極其微小的，反而會(huì)因軋輥差速的剪切作用造成磁板表面搓傷并使微小缺陷擴(kuò)大化。

壓延機(jī)(calender)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的輥筒，按一定形式排列，在一定溫度下，將橡膠或塑料壓制展延成一定厚度和表面形狀的膠片，并可對(duì)纖維簾帆布或鋼絲簾布進(jìn)行掛膠的機(jī)械。壓延機(jī)按照輥筒數(shù)目可分為兩輥、三輥、四輥和五輥壓延機(jī)等；按照輥筒的排列方式又可分為“L”型、“T”型、“F”型、“Z”型和“S”型等。