在壓延機的設計和使用過(guò)程中，有一些因素對壓延機的性能有著(zhù)非常大的影響，是壓延機計、制造和使用過(guò)程中重要的理論依據。這些因素有：模壓力、輥筒規格(工作長(cháng)度和直徑)、輥簡(jiǎn)速度與速比等。

1．橫壓力

橫壓力，也被稱(chēng)做輥簡(jiǎn)分離力，就是在壓延過(guò)程中，物料在配對輥筒工作部位的間隙(輥縫)處被擠壓變形時(shí)對輥簡(jiǎn)的反作用力，是使配對輥簡(jiǎn)間產(chǎn)生相互分離趨勢力，是設計壓延機的一個(gè)重要的基本參考數據。

下面主要介紹壓延機模壓力的產(chǎn)生條件、影響橫壓力的主要因素等問(wèn)題。

1.1橫壓力的產(chǎn)生條件

根據壓延機的工作原理可知，當物料進(jìn)人兩個(gè)輥簡(jiǎn)間的輥縫時(shí)，由于輥縫逐漸變小，擠壓力使物料厚度也逐漸減小，從而使物料因不斷受到擠壓而變形，物料對輥筒的反作用力也逐漸增大。根據研究，物料在輥縫內各點(diǎn)的運動(dòng)速度不同，在輥縫接觸角范圍內各點(diǎn)產(chǎn)生的橫壓力也不相同。由試驗得知，橫壓力最大值不是在輥縫最小處，而是在進(jìn)人輥縫最小處的稍前處。

1.2影響橫壓力的主要因素

在壓延過(guò)程中，影響橫壓力的主要因素有：物料性質(zhì)、輥筒工作線(xiàn)速度、壓延溫度、輥縫大小、輥筒規格(輥筒工作部分直徑與長(cháng)度)、加料方式(連續均勻加料或者是間歌式加料)及工藝操作方法等。

1.2.1物料特性對橫壓力的影響

由于不同種類(lèi)高聚物的分子鏈結構不同，分子鏈間相互作用所產(chǎn)生的效果不同，在壓延變形時(shí)對輥筒產(chǎn)生的反作用力也有很大差異，即橫壓力也有所不同。即使同一種物料若由于所添加的填料和助劑不同，而造成物料硬度、可塑度、粘度不同，其橫壓力也不會(huì )相同?？伤芏刃《扯缺容^大的，則橫壓力也較大。

1.2.2物料溫度變化對橫壓力的影響

物料溫度和輥筒工作表面溫度的變化對物料的可塑度和加工性質(zhì)的影響很明顯。通過(guò)實(shí)踐得出，溫度和橫壓力成反比。溫度降低，物料可塑度降低，橫壓力增加；溫度升高，物料可塑度增加，則橫壓力相應降低。其變化趨勢如下圖所示。但溫度如果升高超過(guò)物料所能承受的極限時(shí)，就有可能產(chǎn)生不可逆轉的化學(xué)性能的改變，從而影響制品質(zhì)量。因此，不能單純?yōu)榱私档蜋M壓力而不加限制地提高壓延溫度。

1.2.3輥縫間隙對橫壓力的影響

橫壓力與輥縫間隙大小成反比，間隙越小，則橫壓力越大。實(shí)測證明，當輥縫間隙大小超過(guò)某一臨界數值后，橫壓力的變化曲線(xiàn)就將趨于平坦。也就是說(shuō)，橫壓力的變化就很小了。

1.2.4輥筒工作線(xiàn)速度對橫壓力的影響

通過(guò)實(shí)測證明，相同條件下輥筒工作線(xiàn)速度越高，橫壓力越大；線(xiàn)速度越低，橫壓力越小，兩者的改變成正比趨勢，但變化比較緩慢。其變化趨勢如下圖所示。造成這種現象的原因是:

壓延線(xiàn)速度提高造成輥縫間的壓力增大，致使橫壓力增大壓延速度提高使物料在輥縫間的剪切作用增強，物料摩擦生熱增多，溫度隨之升高，導致物料粘度降低，又致使輥簡(jiǎn)所受橫壓力下降。因此，速度與橫壓力的關(guān)系是幾種相互有關(guān)聯(lián)的結果。

1.2.5輥筒直徑大小對橫壓力的影響

由壓延原理可知，輥筒的直徑越大，其所受到的橫壓力越大;直徑越小，則橫壓力也越小。輥簡(jiǎn)直徑與橫壓力成正比關(guān)系。

1.2.6輥筒工作表面長(cháng)度對橫壓力的影響

由于輥筒所受單位橫壓力在壓延幅寬范圍內是相等的，因而輥筒的工作表面長(cháng)度（即輥面寬度）越大，壓延制品幅寬越大，其所受橫壓力也越大。它們近似于正比關(guān)系。

1.2.7其他因素對橫壓力的影響

壓延機的加料方式和輥縫前面積料區的大小對橫壓力都有很大的影響。如果輥縫前面積料區的幾何尺寸較小，則物料對輥筒的合力就較小，則橫壓力也較??；反之，橫壓力就較大。

如果壓延機供料采用連續帶狀供給，井且左右擺動(dòng)使其均勻加人到輥縫使積料區的大小保持穩定，則輥簡(jiǎn)所受橫壓力就比較平穩，波動(dòng)較??；而當輥筒采用斷續供料時(shí)，積料區的尺寸穩定性較差，則輥筒所受的模壓力的波動(dòng)就較大。

1.3輥筒橫壓力的確定

由以上各項可以看出，橫壓力的變化要受到許多因素的影響，井且有些因素在工作過(guò)程中是可變的、不確定的。所以，很難精確計算模壓力的大小。目前選取模壓力數值的主要依據是實(shí)際測定值和經(jīng)驗數據。

滾筒總的模壓力可用下式計算:

Q=pL

式中 Q-輥筒總的橫壓力， 單位為N；

p-輥筒工作表面單位長(cháng)度上的模壓力(單位橫壓力),單位N/cm;

L-輥筒工作部分長(cháng)度， 單位為cm

輥筒工作表面單位長(cháng)度上所受橫壓力的經(jīng)驗數值見(jiàn)表2-1。在具體的選取過(guò)程中，通常根據物料的性質(zhì)來(lái)確定p的數值。在壓延硬度、粘度較小的物料時(shí)取小值;而生產(chǎn)硬度與粘度較大的物料時(shí)取大值。不過(guò)，隨著(zhù)現代生產(chǎn)的發(fā)展，出現了許多新的生產(chǎn)工藝和物料種類(lèi)，在進(jìn)行壓延成型過(guò)程中，有可能使輥面單位長(cháng)度上的橫壓力值超出表中所列出的范圍，這就需要進(jìn)行具體問(wèn)題具體分析，不能一概而論。

2.1輥筒規格

輥筒是壓延機直接生產(chǎn)制品的部分，是壓延機的最重要的工作零件之一。在壓延機的設計與使用中，輥筒規格是一個(gè)非常重要的參數。因為，壓延機的規格、性能、外形尺寸以及其他參數等都與其密切相關(guān)，輥筒規格通常用輥筒工作部分直徑( D)和工作面長(cháng)度(L)來(lái)表示。

2.1.1長(cháng)徑比

輥筒工作面長(cháng)度(L)和工作部分直徑( D)兩者的比值(L/D)被稱(chēng)作長(cháng)徑比，是衡量輥筒剛度的重要數據。長(cháng)徑比越大，輥筒剛度越差，在橫壓力作用下產(chǎn)生的撓性變形也越大，壓延出的制品厚度精度也差;長(cháng)徑比越小，則輥筒剛度越好，受力狀態(tài)下產(chǎn)生的撓性變形也越小，其壓延出制品的厚度精度越高。

然而，長(cháng)徑比也不是越小越好。當輥簡(jiǎn)工作面長(cháng)度L減小時(shí)，壓延制品幅寬也隨之減小，這就降低了生產(chǎn)率;當不減小L而是增加輥筒工作部分直徑D時(shí)，由橫壓力產(chǎn)生的特性可知，此時(shí)輥簡(jiǎn)橫壓力會(huì )增加，同時(shí)也增大了功率消耗。因此，應根據物料的性質(zhì)選擇一個(gè)合理的長(cháng)徑比數值，既要保證壓延制品的厚度精度，又要兼顧壓延幅寬，保證生產(chǎn)率。通常壓延機輥筒的長(cháng)徑比在2.5-3之間(但隨著(zhù)輥筒制造方法的進(jìn)步、高性能輥筒材質(zhì)的研發(fā)、物料性能的改善等因素變化的影響，現在有的壓延機輥筒的長(cháng)經(jīng)比已經(jīng)突破了這一常規范圍),當物料產(chǎn)生的單位橫壓力較大時(shí)取小值，單位橫壓力較小時(shí)取大值。而壓延制品的最大幅寬占輥筒工作面長(cháng)度的百分比一般在80%~ 90%左右。

壓延機輥筒采用較大長(cháng)徑比時(shí)，可在不增加輥筒直徑的情況下增大壓延幅寬，對于減小設備外形尺寸，減少設備投資，降低驅動(dòng)功率，方便維護保養，提高經(jīng)濟效益等都有著(zhù)很大的好處。但由于受輥筒剛度的限制，長(cháng)徑比不能太大。影響輥筒剛度的因素同輥筒結構型式和制造輥簡(jiǎn)所用材料有關(guān)。

2.1.2剛度

1.輥筒結構型式對剛度的影響

根據其內部結構型式輥筒可分為中空輥筒和鉆孔輥筒兩種。由于規格相同的鉆孔輥筒的工作部分有效截面積要大于中空輥筒的工作部分有效截面積，因此，前者的抗彎模量要大于后者的抗彎模量。在此情況下，鉆孔輥筒的剛度要大于中空輥筒的剛度。

2.輥筒的材料和鑄造方法對剛度的影響

輥筒的材料通常有普通冷硬鑄鐵、合金冷硬鑄鐵、球墨鑄鐵及鑄鋼或鍛鋼等。鋼的彈性模量很高，達2.1 x 十的五次方MPa以上，所以用鑄鋼或鍛鋼制成的輥筒剛度很大，適于用來(lái)制造直徑較小、工作表面較寬、受力較大的壓延機輥筒。但用鑄鋼或鍛鋼制成的輥筒成本比較高、投入較大，同時(shí)由于含碳量較低，不能在輥簡(jiǎn)表面形成堅硬耐磨的冷硬層，必須經(jīng)過(guò)特殊處理(如表面淬火、氮化、鍍硬鉻等)， 使表面硬化才能使用。因此，鑄鋼或鍛鋼輥筒通常用在物料較硬、 橫壓力較大、壓延幅寬較大但又不希望增大輥筒直徑的場(chǎng)合。

2.3輥筒的速比對制品的影響

2.3.1積料區

為了使壓延機能夠維持正常的生產(chǎn),并使制品的質(zhì)量得到有效保證,在壓延機的輥縫處般都有一個(gè)積料區,積存著(zhù)一定數量的物料。這個(gè)積區的功能是:

1) 通過(guò)橫壓力產(chǎn)生的原理可知，如果沒(méi)有堆積料的存在，就沒(méi)有橫壓力的產(chǎn)生，就不會(huì )對物料造成擠壓力。而沒(méi)有了擠壓力，配對輥筒就不能將物料壓延成內部密實(shí)、外表符合要求的制品。因此,適當的積料區是保證壓延制品質(zhì)量所必需的。

2)物料在積料區內隨著(zhù)輥筒的轉動(dòng),不斷地進(jìn)行翻滾、旋轉運動(dòng)，使物料在此被加熱塑化、剪切、混煉,物料中各種成分的分布更趨于均勻，并可排除部分揮發(fā)性成分產(chǎn)生的氣體,保證制品的內在和外在質(zhì)量。

3)物料在積料區內不斷地進(jìn)行著(zhù)新舊交替。舊物料隨著(zhù)輥筒的轉動(dòng)被不斷帶走,新物料隨之不斷補充進(jìn)來(lái)，使積料區的大小維持在-個(gè)合理的水平上，并保持著(zhù)一種動(dòng)態(tài)平衡。

2.3.2速比對制品質(zhì)量的影響

積料區內的物料的運動(dòng)狀況與輥筒的速比有很大關(guān)系。當兩輥的線(xiàn)速度相等(即V1= V2)時(shí)，物料在輥面上呈緊貼輥面的一薄層，致使較早進(jìn)人積料區的物料不能順利通過(guò)輥縫，因此新、舊物料之間相對流動(dòng)較差,使物料間的剪切作用減弱,同時(shí)這種狀態(tài)降低了新、舊物料之間的更替作用,造成物料中的揮發(fā)性氣體和部分夾雜在其中的空氣不易充分排除，容易在制品中形成氣泡,影響制品質(zhì)量。

當配對輥筒速度不同( 即速比不等于1)時(shí),貼附在快輥表面的部分物料容易率先通過(guò)輥縫。由于輥縫越來(lái)越小，物料受到的擠壓力越來(lái)越大,致使在通過(guò)輥縫之前就有部分物料被擠壓回來(lái)形成回流，與積料區內原有的物料相互混合、旋轉，從而在輥縫前形成有規律流動(dòng)的回流區。在此過(guò)程中，物料受到了充分的混煉、剪切等作用。隨后積料區中的部分物料又貼附在慢輥上，與快輥上的物料匯合后，一起被壓出縫。在這種狀態(tài)下，由于物料能夠得到充分的混煉剪切與塑化，可以在一定程度上升高物料的溫度,增強其流動(dòng)性，加快了積料區中物料的新舊更替的過(guò)程,增強了脫氣作用,使物料中的揮發(fā)性氣體和卷人物料中的空氣等比較容易地在通過(guò)輥縫之前就被排除掉，從而避免了在壓延后的制品中形成氣泡和由于塑化不好而造成制品薄厚不均、光澤不均等現象，提高了制品質(zhì)量。

實(shí)踐證明，保持輥縫前面積料區的物料的正?；剞D運動(dòng)是非常重要的，它能夠直接影響壓延制品的質(zhì)量。正常的回轉運動(dòng)除了與輥簡(jiǎn)速比有關(guān)外,還與物料成分、溫度以及輥筒的表面粗糙度等有關(guān)系。通常情況下，物料的溫度越高，其流動(dòng)性就越好，就越容易附著(zhù)在輥面上隨輥筒的轉動(dòng)向前運動(dòng)，同時(shí)，當其他條件相同時(shí)，輥筒的表面粗糙度值越高，物料就越容易附著(zhù)在輥面上。但比較差的輥面質(zhì)量將影響制品的表面質(zhì)量，如果制品的透明度要求比較高的話(huà)，則會(huì )嚴重影響其透明度。所以，不能夠采用增大輥面的表面粗糙度值的方法來(lái)增加物料在輥面上的附著(zhù)力。

在實(shí)際操作中,為了得到穩定的回轉積料區,通常按照物料包輥的先后次序，依次提高輥筒溫度(具體溫度差值要由物料性質(zhì)并結合實(shí)際進(jìn)行調定，一般在5℃左右)，并使輥簡(jiǎn)線(xiàn)速度也稍快一些,從而形成一個(gè)穩定的回轉積料區,生產(chǎn)出合格的制品。

但是，想要使各輥筒溫差始終保持在一個(gè)穩定的范圍內，單靠經(jīng)驗或人工調整是一件比較困難的事情。首先，由于輥筒的內部結構不同，使溫控介質(zhì)對輥面的加熱冷卻不均勻，例如,中空輥筒與鉆孔輥筒相比較前者對溫度調節的反應靈敏性、輥面各處溫度的均勻性等都不如后者。因此,現在生產(chǎn)較高精度制品的壓延機幾乎全部采用鉆孔輥筒。其次，輥筒溫度的控制方法對控制輥溫也有很大的影響。傳統的采用蒸汽直接加熱輥筒的方法正在逐漸被采用單獨的閉式循環(huán)方式進(jìn)行全自動(dòng)智能化控制所替代，提高了輥筒溫控精度。

由于維持積料區的正?；剞D需要保持一定的速比，為了適應不同的物料特性并使使用效果到達最佳，傳統的采用開(kāi)式速比齒輪傳動(dòng)方式正在逐漸被更加先進(jìn)的各輥簡(jiǎn)單獨傳動(dòng)方式所取代，并且各動(dòng)力輥由伺服電機獨立驅動(dòng),實(shí)現了在一定范圍內無(wú)級調速的功能使精確調定速度與速比成為可能。

2.3.3塑料壓延中對速比的要求

在塑料壓延過(guò)程中，輥縫前面積料區內的物料由于被輥筒擠壓而不停地進(jìn)行著(zhù)旋轉、混煉,并受到強烈的剪切作用，從而使其溫度升高。在壓延的速度較低(一般≤30m/min)、制品厚度較大時(shí),輥筒線(xiàn)速度較低，對物料的擠壓力也較小，剪切過(guò)程不是很劇烈，其速比可以取1.2或更大些，而不會(huì )造成料溫過(guò)度升高。但是,當壓延速度提高到一定程度后(如60m/min以上)、制品厚度較小時(shí)，輥筒線(xiàn)速度非常高，同時(shí)對物料的擠壓力也提高很多，物料受到的剪切作用非常強烈，此時(shí)若還是采用1.2的速比,容易造成物料溫度急劇升高，可能使物料改變加工性能,嚴重的還會(huì )使物料內部發(fā)生化學(xué)變化，甚至熱解等后果。所以此時(shí)一般取較小的速比，通常在1.1以下。

現代塑料壓延機的生產(chǎn)速度越來(lái)越快生產(chǎn)的制品品種也越來(lái)越多。因此,客觀(guān)上要求壓延機的各輥簡(jiǎn)要能夠相對獨立地調節線(xiàn)速度,以易于在各輥筒之間調整速比，來(lái)適應實(shí)際生產(chǎn)的需要。