\n\n# 压延成型：工艺原理、参数控制与应用

核心结论： 压延成型是生产高分子材料薄膜和片材的主要方法，将接近粘流温度的物料通过一系列相向旋转平行辊筒的间隙，经挤压延展成为一定厚度宽度的连续片状制品。PVC 软膜、硬片最常用，特点是生产效率高、厚度均匀，但设备投资大，适合大批量生产。

压延成型，是指生产高分子材料薄膜和片材的主要方法，它是将接近粘流温度的物料通过一系列相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压和延展作用，成为具有一定厚度和宽度的薄片状制品。

将熔融塑化的热塑性塑料通过两个以上的平行异向旋转辊筒间隙，使熔体受到辊筒挤压延展、拉伸而成为具有一定规格尺寸和符合质量要求的连续片状制品，最后经自然冷却成型。

原理

在压延成型过程中，借助于辊筒间生产的剪切力，让物料多次受到挤压、剪切以增大可塑性，在进一步塑化的基础上延展成为薄型制品。辊筒对塑料的挤压和剪切作用改变了物料的宏观结构和分子的形态，在温度配合下使塑料塑化和延展。辊轴的结果使料层变薄，而延展后使料层的宽度和长度均增加。

压延过程中，在滚筒对物料挤压和剪切的同时，辊筒也受到来自物料的反作用力，这种力图使两辊分开的力称分离力。通常可将辊筒设计和加工成略带腰鼓形，或调整两辊筒的轴，使其交叉一定角度（轴交叉）或加预应力，就能在一定程度上克服或减轻分离力的有害作用，提高压延制品厚度的均匀性。

在压延过程中，热塑性塑料由于受到很大的剪切应力作用，因此大分子会沿着薄膜前进方向发生定向作用，使生成的薄膜在物理机械性能上出现各向异性，这种现象称为压延效应。压延效应的大小，受压延温度、转速、供料厚度和物理性能等的影响，升温或增加压延时间，均可减轻压延效应。

压延成型工艺过程及条件

目前压延成型均以 PVC 制品为主，主要有软质 PVC 薄膜和硬质 PVC 片材两种。此处以 PVC 薄膜生产为例来叙述一个完整的压延成型过程。

PVC 薄膜的压延成型工艺是以 PVC 树脂为主要原料，按薄膜制品的用途不同要求，把其他辅料（增塑剂、稳定剂、填加料及其他辅料）按配方的不同比例，经计量混合，加入到 PVC 树脂中。由高速混合机搅拌混合均匀，再经过密炼机、挤出机或开炼机混炼、预塑化，输送到压延机上压延成型。然后，通过冷却辊筒的降温定型生产过程。

配方原料的选择

产品配方设计时应注意以下几点：

• 配方设计前，要了解制品的应用条件，分清制品质量要求条目中的主次项目。
• 拟选用的原料要注意到各原料间的相互影响和工艺操作的可行性。
• 注意配方中用料对工艺操作条件要求是否苛刻，那些对工艺温度变化敏感、不易与其他原料混合、容易分解的原料应尽量少用或不用。
• 设计的配方要经过几次反复试验，应用实践考核，修改完善之后确定一个比较理想的配方。

混合和塑炼

混合和塑炼的主要目的是保证物料分散均匀和塑化均匀。如果分散不均匀，会使树脂各部分增塑作用不等，使薄膜产生鱼眼、冷疤、柔韧性降低等缺陷；若塑化不均，则薄膜会产生斑痕、透明度差等缺陷。

配料混合体系不仅要按配方配制成干混料，并且应根据各原料性质按一定顺序投料。初混合可选用捏合机、高速混合机等，必要时进行加热或在夹套中通冷却水进行冷却。

塑炼过程中的温度不能过高也不宜太低。温度太高，时间过长，增塑剂会散失，树脂也将被降解。若温度太低，会出现不粘辊和塑化不均匀等现象，也会降低薄膜的力学性能。一般软质 PVC 薄膜塑炼适宜温度在 165~170℃ 之间。

近年来，随着混炼挤出机生产技术的不断进步，连续向压延供料的方式正在取代间歇的喂料操作。

压延

塑化后的物料利用皮带输送，经金属探测仪检测后，供料给压延机辊筒。压延工艺条件包括辊温、辊速、速比、存料量、辊距等是影响压延制品质量的关键因素，它们既互相联系又互相制约。

辊温

辊筒具有足够的热量是使物料熔融塑化、延展的必要条件。物料压延过程中所需的热量来自于内热和外热。内热即在压延过程中辊筒转动时，由于剪切作用而产生的大量摩擦热。外热指通过介质或电对辊筒表面进行加热，使辊筒具有一定的温度。物料所需要的热量是一定的，内热外热要均衡，因此辊速和辊温的控制要互相关联。

辊温控制主要根据配方中树脂以及助剂的因素来确定，例如配方中树脂熔融温度低、熔融粘度低、增塑剂含量高，则压延时辊筒温度可选低些。

内热主要受辊筒速度影响。辊速越快，剪切摩擦热越高，内热越大，这样需要的外热相对较小，因此辊温可适当降低。但是单纯提高辊速，必然引起物料压延时间缩短和辊筒分离力增加，使产品偏厚以及存料量和产品横向厚度分布发生变化；若降低辊速，压延时间延长、分离力减少，产品会先变薄，热后由于摩擦热减少，出现表面粗糙、不透明甚至孔洞等缺陷。

压延时，为了使物料能够依次贴合辊筒，避免夹入空气而使薄膜不带孔泡，各辊筒温度一般是依次增高的，各辊筒温差在 5~10℃ 范围内。

另外，压延机辊筒表面温度还应该尽量一致，这样才能够使制品的横向厚度均匀。

辊速和速比

辊速是决定压延生产速度的关键因素。辊速快，则生产效率高，同时，制品收缩率也大。辊速应视压延物料的流动特性和制品的厚度等因素决定。

压延机相邻两辊筒线速度之比称为辊筒的速比。调整压延机辊筒的速度，使各个辊筒具有一定的速比，主要原因一是使压延物依次贴辊，二是提高物料的塑化程度。

压延机的辊速比控制应适中。速比过大会出现包辊现象，薄膜厚度会不均匀，有时还会产生过大的内应力。速比过小，薄膜会不吸辊，导致有气泡夹入，影响制品质量。

辊距和辊隙间的存料

辊距是相邻两辊表面间的最小距离。压延时各辊筒间距的调节既是为了适应不同厚度制品的要求，也是为了改变各道辊隙间的存料量。

辊隙间存料量对产品质量的影响也很大：

• 存料量过多 → 物料在压延前停留时间过长，温度降低，再进入辊间压延时就会造成薄膜表面粗糙，内部有气泡
• 存料量过少 → 压延物料供不应求时，会因挤压力不足使薄膜表面出现皱皮现象

压延效应

由于在压延机上压延物的纵向上受有很大的剪切应力和速比造成的拉伸应力，压延物也因此产生沿其纵向的分子取向，以致薄膜在物理学性能上出现各向异性，这种现象在压延成型中称为压延效应或定向效应。

压延效应使得压延产品产生各向异性：平行于压延方向的拉伸强度和断裂伸长率提高，而垂直于压延方向上的拉伸强度和断裂伸长率降低。在自由状态加热时，由于解取向作用，薄膜纵向出现收缩，横向与厚度则出现膨胀。所以压延制品越薄，其质量就越难以保证。这也是为何薄膜厚度小于 0.05mm 时很少采用压延法生产，而采用挤出吹膜生产。

引离、冷却、卷取

从四辊压延机的第三和第四辊之间引离出来的压延薄膜，经过引离辊、轧花辊、冷却辊和卷取辊之后成为制品。

引离辊的速度通常比压延机主辊转速快 25%~35%，另外，为了避免制品在引离时发生冷拉伸，防止增塑剂等易挥发物凝结在引离辊表面影响产品质量，需将引离辊加热。冷却定型装置采用一系列的冷却辊筒，一般为 4~8 只。冷却的目的是使制品温度下降，以便后面的卷取。

卷取过程要严格控制卷取速度，使其始终与压延速度相适应。为了保证压延顺利进行，一般控制的辊速为：

卷取速度 ≧ 冷却速度 ＞ 引离速度 ＞ 第三辊筒速度

行业经验总结

压延成型是PVC 薄膜片材大批量生产的主流工艺，优点是生产连续、效率高、厚度均匀，缺点是设备投资大、对配方和工艺参数控制要求严。

实际生产中几个关键要点：

1. 温度控制很关键：各辊温差 5-10℃依次升高，辊筒温度一定要均匀，不然厚度不均匀
2. 速比不能太大也不能太小：速比大了包辊，速比小了吸不上辊，这个要根据配方试模调整
3. 存料量控制：太多气泡太少皱皮，这个要经验
4. 压延效应要注意：做收缩包装膜要考虑取向导致的收缩，设计尺寸预留够

本文整理自公开技术资

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