压延法制造土工膜

（一）压延法土工膜制造原理

压延法土工膜的制造原理是：利用高聚物P VC的可塑性，加入增塑剂、稳定剂、填充剂、颜料等助剂，用机械搅拌方法先将其配制成混合均匀的粉料，再对粉料进行加温、加压，在高剪切力下使其混炼、塑化，然后将塑化好的物料进入一组辊筒间隙，形成连续的片状材料，即单层P VC压延土工膜。

单层P VC压延土工膜与单层P VC压延土工膜经热复合机加热压合便制成双层P VC复合土工膜。

单层P VC压延土工膜+布基（加强网）+单层P VC压延土工膜，经热复合机加热压合便制成夹网P VC土工膜。

（二）压延法土工膜制造设备及工艺

1.压延法土工膜的制造设备及流程

生产压延法土工膜的主要设备是压延机，压延机主机有三辊、四辊、五辊，甚至六辊之分。考虑到制品的质量要求以及设备投资成本，国内外比较流行并普遍使用的是四辊压延机。根据压延机辊筒的排列方式，四辊压延机可分为Ⅰ形、倒L形、正Z形、斜Z形等（见图3-2-1）。

图3-2-1 常见四辊压延机辊筒排列方式

（a）I形（b）倒L形（c）正Z形（d）斜Z形

生产成套压延设备的制造商很多，如：英国ATLAS集团，德国TAGENBERG集团，台湾鑫昌机械工业股份有限公司（GOODHARVERT），辽宁大连橡塑机械厂，江苏常州橡胶塑料机械总厂。

下面以四辊压延生产线为例，阐述设备的组成、作用及生产工艺，该生产线为台湾鑫昌机械工业股份公司制造，生产能力为5000t/a（见图3-2-2所示）。

图3-2-2 压延法土工膜的生产设备

1—350L高速搅拌机 2—100L强力混合机 3—Φ26in×L60in开炼机 4—Φ22in×L60in开炼机5—Φ10in过滤挤出机 6—Φ26in×L90in四辊压延机 7—引离辊组 8—正、反面压纹 9—冷却辊组 10—卷取装置（注：1in=25.4mm）

生产压延法土工膜的工艺流程如图3-2-3：

图3-2-3 生产压延法土工膜的工艺流程

2.设备组成、性能及工艺

（1）高速搅拌机

构成：高速搅拌机包括混合锅、折流板、搅拌器、传动轴及排料装置（见图3-2-4所示）。

表3-2-1 高速搅拌机技术参数

注：1hp=735.5W。

高速搅拌机参数如表3-2-1所示。

1）原理与作用

①高速搅拌机使P VC粉、增塑剂、稳定剂、填充剂、改性剂等原辅料充分混合，使其分散良好，吸收均匀，便于加工。

图3-2-4 高速搅拌机结构图

1—混合锅 2—折流板 3—搅拌器 4—传动轴 5—排料装置

②混合料经翻滚式的搅拌，物料内部因分子间摩擦而产生热能，使P VC呈膨化状态，产生半塑化作用，为进入下道工序做好准备。

2）操作

①投料：低速启动投料，以避免马达负载过大及粉尘飞扬。投料顺序：P VC粉→稳定剂→增塑剂→填充剂→其他助剂；

②高速搅拌：当液体增塑剂加入一半时，转速切至高速运转，使混合料快速搅拌。

③排料：当混合料达到工艺要求时（干燥、蓬松，温度一般为120～140℃），将搅拌速度改为低速运转，启动卸料门，排料。卸料完毕，自动吹气，关闭卸料门。

亦可进行自动操作，把操作开关从手动改为自动位置，卸料门同时改至自动位置；设定高速、低速时间，混合料温度；料门开启时间，之后即可投料，搅拌机能自动完成高速搅拌、排料动作，再回到投料状态。

（2）密炼机

1）构成

密炼机由底座，混炼室、转子、加料斗、上顶栓、下顶栓组成，如图3-2-5所示。

图3-2-5 密炼机结构示意图

1—底座 2—混炼室 3—转子 4—加料斗 5—上顶栓 6—下顶栓

2）技术参数

密炼机技术参数如表3-2-2所示。

3）原理与作用

粉状混合料（高速搅拌之出料），必须经过高温、高压、高剪切才能完成混炼、塑化过程，密炼机是通过以下三个方面来完成上述过程的：a.转子与混炼室壁间的密炼运动。b.两个转子的折卷与轴向往返切割作用。c.转子与上下顶栓的搅拌作用。(www.xing528.com)

表3-2-2 密炼机技术参数

注：1hp=735.5W。

4）物料塑化过程

混合粉料自高速搅拌机排出，经密炼机料斗进入混炼室，然后将上顶栓（压锤）压下至转子上方，形成密闭空间即混炼室，混合料在混炼室内受壁温及三种作用力，完成塑化、融熔过程。

5）操作

①投料：关闭出料门，插上锁销，抬出上顶栓，打开投料门盖板，即可投料。料投至一半时，放入色料。

②混炼：关闭投料门盖板，压下压锤。在卸料前，压锤不能抬出，以防止粉料掉入塑化料中导致制品产生鱼眼、粗粒。

③卸料：当物料塑化程度已达到工艺要求时，打开锁销，开启料门，完成卸料动作。

（3）开炼机

①构成：开炼机由传动电机、减速箱、前后辊筒、机架、调距装置等组成。辊筒由冷铸钢铸成，表面硬度很高，内部有加热媒体通道。

②技术参数如表3-2-3所示。

表3-2-3 开炼机技术参数

注：1in=2.54cm。

③原理与作用：由于前后二辊存在速比，所以二辊筒间的物料存在速度梯度，即产生剪切力，该剪切力能对物料产生混合、塑炼的作用。开炼机上方装有自动翻料机（有犁刀式和自旋式），能起到人工翻料和“打三角包”的作用。在生产过程中，为提高开炼机的塑化能力，可适当减小二辊间隙，但因此会降低开炼机的供料能力。

（4）第二台开炼机

第二台开炼机俗称保温车，作用是对物料进一步混炼、塑化。改善高聚物的加工性能以及制品的使用性能。

技术参数如表3-2-4所示。

表3-2-4 第二台开炼机的技术参数

注：1in=2.54cm。

（5）过滤挤出机

①构成：过滤挤出机由传动电机、减速箱、螺杆、料筒、模头、加热冷却装置组成（见图3-2-6所示）。

图3-2-6 过滤挤出机结构示意图

1—传动电机 2—减速箱 3—加料斗 4—料筒 5—模头

②原理与作用：a.防止四辊机辊筒表面被金属物碾伤。b.减少制品表面的杂质、黑点或穿孔。c.保证物料塑化均匀，提高制品质量。已经塑化的呈高弹态的物料从“保温车”经传送机运到过滤机料斗，然后在螺杆的推进下，依次通过供料段、压缩段及计量段，再经过模头的过滤网、制流板，完成对物料的压缩、过滤、挤出的过程。为确保换品种或换模头时能连续供料，过滤机备有两个模头可以交替使用。经挤出机过滤过的物料，应该是光亮、平滑、塑化均匀、物料温度与主机成型温度接近。

③操作：a.开车前检查：检查润滑油和液压系统。b.准备开车：打开模头、安装模板及滤网，井对模头进行加热。c.开车：开动主马达，随即加料。d.换滤网：当主马达电流超过正常值20%时，必须更换滤网，并随即清除制流板上的余料。

（6）四辊压延机

①构成：四辊压延机由辊筒、辊筒轴承、机架、辊距调整装置及润滑系统、传动系统构成。

②主要技术参数：a.辊筒规格：ϕ26in×L90in（注：1in=2.54cm）。b.辊筒结构及加热方式：钻孔式，导热油加热。c.4in辊速度：5～50m/min，直流电机无级调速。d.挠度补偿：中高度法、轴交叉法及预负荷法。e.驱动功率：4×75kW，直流电机。f.传动方式：万向轴，单独传动。

③工作原理：挤出机过滤的物料，经摇摆运输带均匀地送上l、2辊筒辊隙里，再依次沿2辊、3辊辊面进入2、3辊筒辊隙和3、4辊筒辊隙。物料在高温，高压、高剪切的作用下，被压延成薄膜，再由引离辊剥离（见图3-2-7所示）。

图3-2-7 压延机物料流向图

1、2、3、4—压延机辊筒

④操作：a.开启主马达、冷风机、减速箱润滑油泵、主机轴承油泵。b.启动压力站马达，确定系统压力是否正常。c.启动压延机马达，并开始升温。d.升至预定温度，主机辊筒间隙进行初调。e.挤出机开始出料，经输送机送到l、2辊间隙。f.将料牵出，至卷取装置。g.根据产品规格调节辊隙、速比、速度、辊隙存料，并根据需要进行挠度补偿。

（7）后联机组

后联机组包括引离装置、压花装置、冷却定型系统及摩擦卷取系统。

①引离辊：能均匀地将制品从压延机4辊上剥离出来，同时还能对薄膜进行一定的拉伸和避免折皱，引离辊与4辊的速比一般为1.2～1.8，温度一般为145～160℃。引离辊速比太小，会造成剥离困难；速比太大，影响制品横向厚薄均匀度以及制品内部产生内应力。

②压花装置：压花装置由花辊筒和橡胶辊筒组成，花辊是在金属辊坯上刻有各种所需花纹，橡胶辊由金属辊坯包一层橡胶而成。橡胶可以是氯丁橡胶、三元一丙橡胶或硅橡胶。花辊和橡胶辊内部都通有冷却水，影响制品花纹的因素有：花辊与胶辊的表面温度、花纹与胶辊之间的压力、压花前制品温度、胶辊软硬度、花辊与前后辅机之间的速比。

③冷却装置：由4组共17只冷却辊组成，每组有单独传动和单独冷却，能对制品进行冷却、定型，消除制品内应力。冷却辊速度梯度过大，制品会发黏，热收缩过大。

④卷取装置：该装置为半自动、双工位摩擦卷取。卷取的要点是控制好卷取张力及卷取与冷却的速比。速比过大，张力就大，制品容易发黏，且内应力增大。速度过小，会影响到卷取平整度。