橡膠成型技術(shù)-壓延

本章主要講解橡膠壓延的有關(guān)知識(shí)，要求掌握壓延概念，了解壓延原理，掌握壓延效應(yīng)及影響因素，掌握壓延工藝方法、特性、工藝條件，理解壓延常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及解決方法壓延的基本原理1壓延工藝方法及工藝條件2常見(jiàn)橡膠壓延特性3壓延工藝質(zhì)量問(wèn)題及改進(jìn)4目錄壓延概述

壓延是指膠料通過(guò)專用的壓延設(shè)備滾筒間隙受到擠壓，延展成為具有一定規(guī)格形狀的膠片或使紡織材料、金屬材料表面實(shí)現(xiàn)掛膠的工藝過(guò)程。壓延是一項(xiàng)精細(xì)的作業(yè)，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和原材料的消耗，在橡膠制品加工中占有重要地位。壓片壓型貼合貼膠與擦膠膠片膠布作業(yè)形式分類方法輥筒數(shù)目分類用途分類輥筒排列形式分類兩輥壓延機(jī)三輥壓延機(jī)四輥壓延機(jī)五輥壓延機(jī)Ι型壓延機(jī)△型壓延機(jī)L型壓延機(jī)Γ型壓延機(jī)壓片壓延機(jī)壓型壓延機(jī)擦膠壓延機(jī)壓光壓延機(jī)貼合壓延機(jī)實(shí)驗(yàn)用壓延機(jī)壓片擦膠壓延機(jī)Z型壓延機(jī)S型壓延機(jī)按輥筒數(shù)目可分為：

兩輥壓延機(jī)

三輥壓延機(jī)

四輥壓延機(jī)

五輥壓延機(jī)“I”型壓延機(jī)“Δ”型壓延機(jī)“L”型壓延機(jī)“Г”型壓延機(jī)“Z”型壓延機(jī)“S”型壓延機(jī)按輥筒的排列形式可分為：三輥壓延機(jī)三輥壓延機(jī)四輥壓延機(jī)壓延機(jī)的分類——視頻壓延的基本原理最大加料厚度多厚的膠料才能進(jìn)入壓延機(jī)輥筒縫隙而被壓延？設(shè)滾筒直徑為R，則Δh1/2=R-O2C2=R（1-cosα），即Δh1=2R（1-cosα）當(dāng)輥距為e時(shí)，能夠進(jìn)入輥距的膠料的最大厚度為：h=Δh1+e＝2R（1-cosα）+h2

輥筒的直徑越大，加料厚度越大。膠料在輥縫中的受力狀態(tài)膠料壓延時(shí)，在輥筒縫隙中受到兩個(gè)力的作用：一是輥筒的旋轉(zhuǎn)拉力，由膠料和橡膠的摩擦力作用產(chǎn)生，作用是將膠料帶入輥筒；一是輥筒縫隙對(duì)膠料的擠壓作用，使膠料推進(jìn)向前。膠料在輥縫中的受力狀態(tài)將壓力分布曲線進(jìn)行積分，再乘以輥筒的工作部分長(zhǎng)度，得到總壓力。通常所說(shuō)的橫壓力是指膠料反作用于輥筒表面的力，大小與總壓力相等，方向相反。根據(jù)理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)定，輥筒直徑、輥筒線速度、輥筒工作部分長(zhǎng)度、輥距、膠料黏度、輥溫等是影響橫壓力的主要因素。輥筒撓度的影響及其補(bǔ)償1.輥筒撓度

橫壓力：壓延時(shí)，膠料對(duì)輥筒產(chǎn)生一個(gè)與擠壓力大小相等、方向相反的反作用力，稱為橫壓力。（直徑為20cm，輥距為0.01cm時(shí),橫壓力可達(dá)480kg）

撓度：壓延機(jī)輥筒在膠料的橫壓力作用下會(huì)產(chǎn)生軸向的彈性彎曲變形，其程度大小以輥筒軸線中央部位偏離原來(lái)水平位置的距離表示,稱為輥筒的撓度。撓度的產(chǎn)生使壓延半成品沿寬度方向上斷面厚度不均勻，中間厚度大，兩邊厚度小，影響壓延質(zhì)量。2.補(bǔ)償方法（1）中高度法（凹凸系數(shù)法）（2）軸交叉法（3）輥筒預(yù)彎曲法中高度法（凹凸系數(shù)法）將輥筒工作部分制成具有一定凹凸系數(shù)(用輥筒軸線中央與兩端半徑之差表示)的凹形或凸形缺點(diǎn)：該法由于不能適應(yīng)膠料性質(zhì)和壓延條件的變化而受到限制軸交叉法使用輔助機(jī)構(gòu)使輥筒之間交叉成一定角度a(0~2°之間調(diào)整),形成兩端輥隙大,中間輥隙小的狀態(tài),與撓度對(duì)輥隙的作用力相反。優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償效果可以調(diào)整，以適應(yīng)膠料性質(zhì)和壓延條件變化缺點(diǎn)：受補(bǔ)償曲線和輥筒撓度的差異使補(bǔ)償效果受局限輥筒預(yù)彎曲法利用輥筒兩端的液壓輔助裝置對(duì)兩端施加外力，使輥筒產(chǎn)生與橫壓力相反的預(yù)彎曲變形缺點(diǎn)：由于輥筒軸承負(fù)荷加大，而限制了預(yù)彎曲程度和補(bǔ)償效果。膠料在輥筒縫隙中的流動(dòng)狀態(tài)X點(diǎn)為壓力起點(diǎn)，由于輥縫大，輥筒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的拉力大于擠壓力，使膠料沿輥筒表面的流速快于中央部位，膠料內(nèi)外層之間便出現(xiàn)了凹形速度梯度。隨著膠料繼續(xù)向前流動(dòng)，壓力遞增，使中央部位流速逐漸加快，這時(shí)內(nèi)外層的速度梯度作用很大，使中央部位的流速加快，逐漸膠料在輥筒縫隙中的流動(dòng)狀態(tài)超過(guò)邊側(cè)部位，內(nèi)外層的速度梯度變成凸形，而且在Y點(diǎn)處形成最大速度梯度。速度梯度隨著膠料繼續(xù)前進(jìn)而逐漸遞減直至消失，內(nèi)外層速度恢復(fù)一致。在Y點(diǎn)處有最大的速度梯度，膠料在此處會(huì)受到最大剪切作用而被拉伸變薄。膠料在輥筒縫隙中的流動(dòng)狀態(tài)當(dāng)兩輥筒線速度不等時(shí)，膠料的流動(dòng)分布規(guī)律基本不變。只是這時(shí)在Z、W兩點(diǎn)處的流速不相等，而是存在一個(gè)與兩輥線速度想對(duì)應(yīng)的速度梯度。膠料中間部位速度最大處也向速度大的輥筒那邊靠近一些?？偟慕Y(jié)果是速度梯度增加膠料黏度與切變速率和溫度的依賴關(guān)系良好的流動(dòng)性是膠料壓延能順利進(jìn)行的先決條件。膠料的流動(dòng)性一般是用黏度來(lái)直接度量的。粘度值越小，流動(dòng)性越好；反之，粘度值越大，流動(dòng)性越差。而膠料的黏度大小直接受到切變速率和溫度的影響。黏度與切變速率的關(guān)系從左圖可以看出，切變速率很低時(shí)，三種膠料的黏度都很高，>105Pa·s。當(dāng)切變速率增至壓延、壓出速率時(shí)，三種膠料的黏度都下降為原來(lái)的1/10。膠料黏度與切變速率的這種依賴關(guān)系對(duì)壓延工藝具有重要的意義。黏度與切變速率的關(guān)系壓延時(shí)切變速率很大，膠料變現(xiàn)得很柔軟，流動(dòng)性很好，適合壓延的加工要求。而當(dāng)膠料離開(kāi)輥縫后，流動(dòng)性停止，黏度變得很大，半成品有良好的挺性，放置時(shí)不會(huì)變形。所以適當(dāng)提高壓延速度有利于提高其流動(dòng)性。黏度與溫度的關(guān)系由阿累尼烏斯公式可以看出，溫度增加，黏度顯著降低。因此可以利用提高溫度的辦法來(lái)提高膠料壓延時(shí)的流動(dòng)性。為此，壓延用的膠料要進(jìn)行熱煉，以提高其溫度。但不同的橡膠對(duì)溫度的敏感性不同。A-常數(shù)；R-氣體常數(shù)E-橡膠的流動(dòng)活化能T-絕對(duì)溫度可以通過(guò)調(diào)節(jié)溫度或切變速率的方法來(lái)調(diào)節(jié)黏度以獲得良好的流動(dòng)性。壓延后的收縮橡膠是一種粘彈性物質(zhì)，膠料在一定切變速率下流動(dòng)，必然伴隨著高彈性變形。因此，當(dāng)膠料離開(kāi)壓延機(jī)輥筒縫隙后，外力作用消失，膠料便彈性恢復(fù)。而這一恢復(fù)過(guò)程需要一定的時(shí)間才能完成，著就導(dǎo)致壓延后膠片在停放過(guò)程中出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。彈性恢復(fù)過(guò)程是一種應(yīng)力松弛過(guò)程。壓延速度、溫度不同，收縮率不同。壓延效應(yīng)1．壓延效應(yīng)壓延后的膠片在平行和垂直于壓延方向上出現(xiàn)性能各向異性的現(xiàn)象。2．產(chǎn)生壓延效應(yīng)的原因：（1）橡膠大分子鏈的拉伸取向；（2）形狀不對(duì)稱的配合劑粒子沿壓延方向的取向。

配方設(shè)計(jì)：盡量不用幾何形狀不對(duì)稱的配合劑。壓延工藝：適當(dāng)提高壓延機(jī)輥筒表面的溫度；提高壓延半成品的停放溫度；降低壓延速度；適當(dāng)增加膠料的可塑度；將熱煉后的膠料調(diào)轉(zhuǎn)90o向壓延機(jī)供膠。消除壓延效應(yīng)的措施壓延效應(yīng)壓延工藝方法及工藝條件壓延工藝方法壓延使用的膠料應(yīng)具有必要的可塑性。擦膠作業(yè)要求膠料有較高的可塑性，以便膠料滲入紡織物組織的空隙中；壓片和壓型作業(yè)的膠料可塑性不能太高，以使膠胚有較好的挺性；貼膠作業(yè)的膠料其可塑性介于上述二者之間。壓片壓型貼合貼膠與擦膠膠片膠布作業(yè)形式

膠料的熱煉與供膠01

紡織物干燥02壓延準(zhǔn)備工藝1、膠料的熱煉與供膠①設(shè)備：開(kāi)煉機(jī)、螺桿擠出機(jī)②目的：①、混煉膠料預(yù)熱軟化，重新獲得流動(dòng)性；②、提高膠料可塑度；

③、補(bǔ)充混煉，提高膠料分散程度；步驟：

粗煉、細(xì)煉、供膠粗煉、細(xì)煉集體操作條件及方法：

供膠：熱煉后的膠料經(jīng)一臺(tái)專用開(kāi)煉機(jī)割取成連續(xù)的膠條經(jīng)輸送帶連續(xù)向壓延機(jī)供料，輸送帶的速度應(yīng)略大于開(kāi)煉機(jī)的速度；隨著壓延工藝自動(dòng)化水平和壓延速度的提高，對(duì)于規(guī)模較大、現(xiàn)代化程度較高的輪胎廠已采用冷喂料銷釘式螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熱煉和供料。

壓延紡織物的含水率一般要求控制在1%～2%的范圍內(nèi)，最大不超過(guò)3%。否則會(huì)降低膠料與紡織物之間的結(jié)合強(qiáng)度，造成膠布半成品掉膠，硫化膠制品內(nèi)部脫層，壓延時(shí)膠布內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，硫化時(shí)產(chǎn)生海綿孔等質(zhì)量問(wèn)題。2、紡織物的干燥①設(shè)備：

①、多個(gè)中空輥筒組成的立式或臥室干燥機(jī)

②、加熱媒介：飽和水蒸氣

③、溫度：50℃~70℃（具體依實(shí)際紡織物類型而定）②目的：

①、保證膠料與紡織物之間的粘合

②、防止膠布內(nèi)部產(chǎn)生氣泡③作業(yè)步驟：輪胎公司一般將干燥放在上膠之前組成聯(lián)動(dòng)作業(yè)流程，使紡織物干燥后立即進(jìn)入壓延機(jī)掛膠，以防止紡織物停放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而回潮。2、紡織物的干燥壓片

利用壓延機(jī)將膠料制成具有規(guī)定斷面厚度和寬度的表面光滑的膠片，通常適于厚度在3mm以下的膠片。如膠管、膠帶的內(nèi)外層膠和中間層膠片、輪胎的緩沖層膠片、隔離膠片和油皮膠等膠片的壓延表面光滑、無(wú)縐縮；內(nèi)部密實(shí)、無(wú)孔穴、氣泡；斷面厚度均勻，精確；各部分收縮變形均勻一致。1)三輥壓延機(jī)壓片：

適用于厚度為2～3mm的膠片，分兩種情況：中下輥間無(wú)積膠壓延：適用于NR；中下輥間有積膠壓延：適用于SBR?？墒鼓z片表面光滑、有利于減少內(nèi)部氣泡，提高密實(shí)程度，但會(huì)增大壓延效應(yīng)。壓片的工藝方法2膠料膠片存膠膠片膠料中下輥間無(wú)積存膠中下輥間有積存膠對(duì)于規(guī)格要求高的半成品可采用四輥壓延機(jī)壓片。比三輥多通過(guò)一次輥距，壓延時(shí)間增加，松弛時(shí)間較長(zhǎng)，收縮相應(yīng)減少，從而使膠片厚薄的精度和均勻性提高適用于厚度范圍在0.04～1.00mm的膠片。壓延精度高，但壓延效應(yīng)大。四輥壓延機(jī)壓片輥溫保證壓片質(zhì)量的關(guān)鍵。適當(dāng)控制各輥之間的溫度差才能使膠片沿著輥筒之間順利通過(guò)。輥溫由膠料性質(zhì)決定輥速根據(jù)膠料的可塑性決定速比輥筒間的速比有助于排出氣泡，但對(duì)所出膠片的光滑度不利可塑度可塑度大容易得到光滑的膠片。太大則容易粘輥。太小則壓片表面不光滑，收縮率大供膠供膠要連續(xù)且均勻，積膠量不能時(shí)多時(shí)少，否則引起厚薄不均。壓片工藝要點(diǎn)壓型膠片的壓延貼合膠片的壓延貼合方法膠片的壓延概述紡織物掛膠是使紡織物通過(guò)壓延機(jī)輥筒縫隙，使其表面掛上一層薄膜，制成掛膠簾布或掛膠帆布，作為橡膠制品的骨架層。目的是隔離織物，避免相互摩擦受損；增加成型黏性，使織物之間自相緊密地結(jié)合成一整體，共同承擔(dān)外力的作用；增加織物的彈性、防水性，以保證制品具有良好的使用性能。紡織物掛膠紡織物掛膠要求和方法紡織物掛膠1工藝方法根據(jù)紡織物材料的特點(diǎn)及制品性能要求，分為貼膠和壓力貼膠。2工藝條件膠料溫度、可塑性、輥溫、輥速。紡織物掛膠紡織物掛膠貼膠貼膠適用密度較稀的簾布掛膠。可采用三輥壓延機(jī)一次單面貼膠或四輥壓延機(jī)進(jìn)行一次雙面貼膠。工藝過(guò)程如圖4-13所示。也可采用兩臺(tái)三輥壓延機(jī)連續(xù)進(jìn)行兩面貼膠如圖4-14所示。圖4-13

貼膠工藝示意圖(a)三輥壓延機(jī)貼膠(V2=V3>V1)(b)四輥壓延機(jī)貼膠(V2=V3>V1=V4)(c)三輥壓延機(jī)壓力貼膠(V2=V3>V1)紡織物掛膠壓力貼膠壓力貼膠主要用于密度較大的簾布掛膠，也可以用于細(xì)布、帆布掛膠。和一般貼膠的區(qū)別是布和中輥之間存在堆積膠，如圖4-13（C）所示?？衫枚逊e膠的壓力將膠料擠壓到布縫中去。此法可以提高膠與布之間的附著力，在不損傷簾線時(shí)，簾布的疲勞性能較貼膠工藝有所提高，能改善雙面貼膠容易剝皮的毛病，是貼膠法的一種改進(jìn)。但此法會(huì)使簾線收到的張力增加以致其容易收到損害，操作不當(dāng)容易參數(shù)裂縫、落股、壓扁等毛病。膠料可塑度、溫度壓延張力輥溫輥速輥距貼膠工藝條件0301膠料可塑度小，滲透力小，易掉皮，膠布表面不光滑，收縮率較大。膠料可塑度大，流動(dòng)性和滲透性好，收縮率小，膠料與布之間有較高的附著力，膠布表面光滑，但硫化膠的強(qiáng)伸性能降低。02膠料可塑度小，滲透力小，易掉皮，膠布表面不光滑，收縮率較大。膠料可塑度大，流動(dòng)性和滲透性好，收縮率小，膠料與布之間有較高的附著力，膠布表面光滑，但硫化膠的強(qiáng)伸性能降低。0405提高輥速，生產(chǎn)效率提高，但存在紡織物和膠料在輥筒縫隙停留時(shí)間短，膠料彈性較大，流動(dòng)不充分，膠布表面不光滑，膠與布粘合力降低的缺點(diǎn)。尼龍簾布有熱收縮的特點(diǎn)，所以壓延貼膠必須是張力貼膠，而且是從開(kāi)始貼膠到冷卻結(jié)束簾布必須保持一定張力。張力值應(yīng)等于或略高于簾線在熱膠料中的收縮值。三輥壓延機(jī)壓延時(shí)，上、中輥距用來(lái)確定膠片的厚度，中、下輥距起貼合作用，輥距的大小直接影響壓延質(zhì)量。中、下輥距過(guò)小，紡織物不易通過(guò)或被壓碎，輥距過(guò)大，則失去輥壓作用，膠與布不能很好的貼合，附著力小。增加膠料與紡織物的附著力，速比愈大膠料滲透性愈好對(duì)紡織物損傷程度較大。擦膠是利用壓延機(jī)兩個(gè)速比不同的輥筒之間產(chǎn)生的剪切力將膠料擠入紡織物組織的縫隙中的壓延掛膠工藝。主要用于輪胎、膠管、膠帶所用帆布、細(xì)布的掛膠。擦膠只能處理帆布，不能處理簾布。紡織物掛膠——擦膠優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

通常采用三輥壓延機(jī)進(jìn)行單面擦膠，上、中輥供膠，中、下輥擦膠。按中輥是否包膠分為：中輥包膠法(包擦）、中輥不包膠（光擦）紡織物掛膠——擦膠工藝方法包擦：膠料對(duì)織物的滲透性大，附著力大，對(duì)織物的損傷小。主要適于薄細(xì)帆布和平紋細(xì)布的掛膠。光擦：附膠量大，膠布表層的膠層厚度大。主要用于厚度較大帆布的擦膠。紡織物掛膠——擦膠工藝方法①中輥包膠法中輥包膠法又稱為薄擦或包擦法，是當(dāng)紡織物進(jìn)入中、下輥筒縫隙時(shí)，部分膠料被擦入紡織物中，余膠仍包在中輥上。特點(diǎn)：掛較量少且基本穩(wěn)定，成品耐曲撓性較差；紡織物所受的擠壓力小，膠料滲入布層較淺，附著力較低，膠布表面不光滑。用途：薄細(xì)布和平紋細(xì)布的壓延。要求：膠料必須有良好的包輥性。紡織物掛膠——擦膠工藝方法②中輥不包膠中輥不包膠又稱為厚擦或光擦法，是當(dāng)紡織物通過(guò)中、下輥筒縫隙時(shí)，膠料全部擦入紡織物中，中輥不再全包膠只是半圓周包膠。特點(diǎn)：膠層較厚，可提供成品耐曲撓性能，表面光滑，且擠壓力大，附著力較高，但用膠量較多，易將紡織物壓破。用途：厚度較大的帆布掛膠。紡織物掛膠——擦膠工藝方法三輥壓延機(jī)只能進(jìn)行一次單面擦膠，紡織物擦膠必須分兩次才能完成作業(yè)。有兩種方法：第一種，利用兩臺(tái)三輥壓延機(jī)一次進(jìn)行兩面擦膠，兩臺(tái)之間安裝一個(gè)翻布輥，當(dāng)?shù)谝慌_(tái)進(jìn)行一面擦膠后，通過(guò)翻布輥將紡織物翻轉(zhuǎn)進(jìn)入第二臺(tái)進(jìn)行第二面的擦膠。第二種方法，使用兩臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的三輥壓延機(jī)進(jìn)行一次雙面擦膠。擦膠也可與貼膠相結(jié)合，先進(jìn)行第一面貼膠，再進(jìn)行第二面擦膠。紡織物掛膠——擦膠工藝方法工藝條件膠料的可塑度1溫度2輥溫3輥速4紡織物掛膠-擦膠

圖中為常用的四輥壓延聯(lián)動(dòng)裝置。四輥壓延聯(lián)動(dòng)裝置主要用于簾布一次兩面貼膠的連續(xù)化生產(chǎn)，專用性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高。此外