橡膠成型技術(shù)-壓延

1、本章主要講解橡膠壓延的有關(guān)本章主要講解橡膠壓延的有關(guān)知識，要求掌握壓延概念，了知識，要求掌握壓延概念，了解壓延原理，掌握壓延效應及解壓延原理，掌握壓延效應及影響因素，掌握壓延工藝方法影響因素，掌握壓延工藝方法、特性、工藝條件，理解壓延、特性、工藝條件，理解壓延常見質(zhì)量問題及解決方法常見質(zhì)量問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常見橡膠壓延特性3壓延工藝質(zhì)量問題及改進4目 錄壓延概述壓延概述 壓延壓延是指膠料通過專用的壓延設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、金屬材料表面實現(xiàn)掛膠的工藝過程。壓延是一項精細的作業(yè)，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和原材料的消耗，在橡膠

2、制品加工中占有重要地位。壓片壓片壓型壓型貼合貼合貼膠與擦膠貼膠與擦膠膠片膠片膠布膠布作業(yè)形式作業(yè)形式分類方法分類方法輥筒數(shù)輥筒數(shù)目分類目分類用途分類用途分類輥筒排列輥筒排列形式分類形式分類兩輥壓延機兩輥壓延機三輥壓延機三輥壓延機四輥壓延機四輥壓延機五輥壓延機五輥壓延機型壓延機型壓延機型壓延機型壓延機L L型壓延機型壓延機型壓延機型壓延機壓片壓延機壓片壓延機壓型壓延機壓型壓延機擦膠壓延機擦膠壓延機壓光壓延機壓光壓延機貼合壓延機貼合壓延機實驗用實驗用壓延機壓延機壓片擦膠壓延機壓片擦膠壓延機Z Z型壓延機型壓延機S S型壓延機型壓延機按輥筒數(shù)目可分為：按輥筒數(shù)目可分為： 兩輥壓延機兩輥壓延機 三輥壓

3、延機三輥壓延機 四輥壓延機四輥壓延機 五輥壓延機五輥壓延機 “I”型壓延機型壓延機 “”型壓延機型壓延機 “L”型壓延機型壓延機 “”型壓延機型壓延機 “Z”型壓延機型壓延機 “S”型壓延機型壓延機按輥筒的排列形式可分為：按輥筒的排列形式可分為：三輥壓延機三輥壓延機三輥壓延機三輥壓延機四輥壓延機四輥壓延機壓延機的分類壓延機的分類視頻視頻壓延的基本原理壓延的基本原理最大加料厚度最大加料厚度多厚的膠料才能進入壓延機輥筒縫隙而被壓延？設滾筒直徑為R，則h1/2=R-O2C2=R（1-cos）， 即h1=2R（1-cos）當輥距為e時，能夠進入輥距的膠料的最大大厚度厚度為： h=h1+e2R（1-co

4、s）+ h2 輥筒的直徑越大，加料厚度越大。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)膠料在輥縫中的受力狀態(tài)膠料壓延時，在輥筒縫隙中受到兩個膠料壓延時，在輥筒縫隙中受到兩個力的作用：一是輥筒的旋轉(zhuǎn)拉力，由力的作用：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；一是輥筒縫隙對是將膠料帶入輥筒；一是輥筒縫隙對膠料的擠壓作用，使膠料推進向前。膠料的擠壓作用，使膠料推進向前。膠料在輥縫中的受力狀態(tài)膠料在輥縫中的受力狀態(tài)將壓力分布曲線進行積分，再乘以輥將壓力分布曲線進行積分，再乘以輥筒的工作部分長度，得到總壓力。通筒的工作部分長度，得到

5、總壓力。通常所說的橫壓力是指膠料反作用于輥常所說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)理論分析和實驗測定，向相反。根據(jù)理論分析和實驗測定，輥筒直徑、輥筒線速度、輥筒工作部輥筒直徑、輥筒線速度、輥筒工作部分長度、輥距、膠料黏度、輥溫等是分長度、輥距、膠料黏度、輥溫等是影響橫壓力的主要因素。影響橫壓力的主要因素。輥筒撓度的影響及其補償輥筒撓度的影響及其補償1.1.輥筒撓度輥筒撓度 橫壓力：橫壓力：壓延時，膠料對輥筒產(chǎn)生一個與擠壓力大小相等、壓延時，膠料對輥筒產(chǎn)生一個與擠壓力大小相等、方向相反的反作用力，稱為橫壓力。方向相反的反作用力，

6、稱為橫壓力。（直徑為（直徑為20cm，輥距為，輥距為0.01cm時時,橫壓力可達橫壓力可達480kg） 撓度：撓度：壓延機輥筒在膠料的橫壓力作用下會產(chǎn)生軸向的彈性壓延機輥筒在膠料的橫壓力作用下會產(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水平位彎曲變形，其程度大小以輥筒軸線中央部位偏離原來水平位置的距離表示置的距離表示, 稱為輥筒的撓度。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。間厚度大，兩邊厚度小，影響壓延質(zhì)量。2.2.補償方法補償方法（1 1）中高度法（凹凸系

7、數(shù)法）（）中高度法（凹凸系數(shù)法）（2 2）軸交叉法（）軸交叉法（3 3）輥筒預彎曲法輥筒預彎曲法中高度法（凹凸系數(shù)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)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用輥筒軸線中央與兩端半徑之差表示差表示) )的凹形或凸形的凹形或凸形缺點：該法由于不能適應膠料性質(zhì)和壓延條件的變化而受到限制缺點：該法由于不能適應膠料性質(zhì)和壓延條件的變化而受到限制軸交叉法軸交叉法使用輔助機構(gòu)使輥筒之間交叉成一定角度使用輔助機構(gòu)使輥筒之間交叉成一定角度a(02之間調(diào)整之間調(diào)整),形成兩端輥隙大形成兩端輥隙大,中間輥隙小的狀態(tài)中間輥隙小的狀態(tài),

8、與撓度對輥隙的作用力相反。與撓度對輥隙的作用力相反。優(yōu)點：補償效果可以調(diào)整，以適應膠料性質(zhì)和壓延條件變化優(yōu)點：補償效果可以調(diào)整，以適應膠料性質(zhì)和壓延條件變化缺點：受補償曲線和輥筒撓度的差異使補償效果受局限缺點：受補償曲線和輥筒撓度的差異使補償效果受局限輥筒預彎曲法輥筒預彎曲法利用輥筒兩端的液壓輔助裝置對兩端施加外力，使輥筒產(chǎn)生與橫壓力相反利用輥筒兩端的液壓輔助裝置對兩端施加外力，使輥筒產(chǎn)生與橫壓力相反的預彎曲變形的預彎曲變形缺點：由于輥筒軸承負荷加大，而限制了預彎曲程度和補償效果。缺點：由于輥筒軸承負荷加大，而限制了預彎曲程度和補償效果。膠料在輥筒縫隙中的流動狀態(tài)膠料在輥筒縫隙中的流動狀態(tài)X

9、X點為壓力起點，由于輥縫大，輥點為壓力起點，由于輥縫大，輥筒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的拉力大于擠壓力，使筒旋轉(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，速度梯度。隨著膠料繼續(xù)向前流動，壓力遞增，使中央部位流速逐漸加壓力遞增，使中央部位流速逐漸加快，這時內(nèi)外層的速度梯度作用很快，這時內(nèi)外層的速度梯度作用很大，使中央部位的流速加快，逐漸大，使中央部位的流速加快，逐漸膠料在輥筒縫隙中的流動狀態(tài)膠料在輥筒縫隙中的流動狀態(tài)超過邊側(cè)部位，內(nèi)外層的速度梯度超過邊側(cè)部位，內(nèi)外層的速度梯度變成凸

10、形，而且在變成凸形，而且在Y Y點處形成最大點處形成最大速度梯度。速度梯度隨著膠料繼續(xù)速度梯度。速度梯度隨著膠料繼續(xù)前進而逐漸遞減直至消失，內(nèi)外層前進而逐漸遞減直至消失，內(nèi)外層速度恢復一致。在速度恢復一致。在Y Y點處有最大的點處有最大的速度梯度，膠料在此處會受到最大速度梯度，膠料在此處會受到最大剪切作用而被拉伸變薄。剪切作用而被拉伸變薄。膠料在輥筒縫隙中的流動狀態(tài)膠料在輥筒縫隙中的流動狀態(tài)當兩輥筒線速度不等時，膠料的流當兩輥筒線速度不等時，膠料的流動分布規(guī)律基本不變。只是這時在動分布規(guī)律基本不變。只是這時在Z Z、W W兩點處的流速不相等，而是存兩點處的流速不相等，而是存在一個與兩輥線速度想

11、對應的速度在一個與兩輥線速度想對應的速度梯度。膠料中間部位速度最大處也梯度。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?？傁蛩俣却蟮妮佂材沁吙拷恍??？偟慕Y(jié)果是速度梯度增加的結(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)系膠料黏度與切變速率和溫度的依賴關(guān)系良好的流動性是膠料壓延能順利進行的先決條件。膠料的流良好的流動性是膠料壓延能順利進行的先決條件。膠料的流動性一般是用黏度來直接度量的。粘度值越小，流動性越好；動性一般是用黏度來直接度量的。粘度值越小，流動性越好；反之，粘度值越大，流動性越差。而膠料的黏度大小直接受反之，粘度值越大，流動性越差。而膠料的黏度大小直接受到切變速率和溫度

12、的影響。到切變速率和溫度的影響。黏度與切變速率的關(guān)系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，從左圖可以看出，切變速率很低時，三種膠料的黏度都很高，三種膠料的黏度都很高，105Pas。當切變速率增至壓延、壓出速率時，當切變速率增至壓延、壓出速率時，三種膠料的黏度都下降為原來的三種膠料的黏度都下降為原來的1/10。膠料黏度與切變速率的這種依賴關(guān)系膠料黏度與切變速率的這種依賴關(guān)系對壓延工藝具有重要的意義。對壓延工藝具有重要的意義。黏度與切變速率的關(guān)系黏度與切變速率的關(guān)系壓延時切變速率很大，膠料變現(xiàn)得很壓延時切變速率很大，膠料變現(xiàn)得很柔軟，流動性很好，適合壓延的加工柔軟，流動性很好，適合壓

13、延的加工要求。而當膠料離開輥縫后，流動性要求。而當膠料離開輥縫后，流動性停止，黏度變得很大，半成品有良好停止，黏度變得很大，半成品有良好的挺性，放置時不會變形。所以適當?shù)耐π裕胖脮r不會變形。所以適當提高壓延速度有利于提高其流動性。提高壓延速度有利于提高其流動性。黏度與溫度的關(guān)系黏度與溫度的關(guān)系由阿累尼烏斯公式可以看出，溫度增加，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黏度顯著降低。因此可以利用提高溫度的辦法來提高膠料壓延時的流動性。為此，辦法來提高膠料壓延時的流動性。為此，壓延用的膠料要進行熱煉，以提高其溫度。壓延用的膠料要進行熱煉，以提高其溫度。但不同的橡膠

14、對溫度的敏感性不同。但不同的橡膠對溫度的敏感性不同。A-常數(shù)；R-氣體常數(shù)E-橡膠的流動活化能T-絕對溫度可以通過調(diào)節(jié)溫度或切變速率的方法來可以通過調(diào)節(jié)溫度或切變速率的方法來調(diào)節(jié)黏度以獲得良好的流動性。調(diào)節(jié)黏度以獲得良好的流動性。ERTAe壓延后的收縮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，必然橡膠是一種粘彈性物質(zhì)，膠料在一定切變速率下流動，必然伴隨著高彈性變形。因此，當膠料離開壓延機輥筒縫隙后，伴隨著高彈性變形。因此，當膠料離開壓延機輥筒縫隙后，外力作用消失，膠料便彈性恢復。而這一恢復過程需要一定外力作用消失，膠料便彈性恢復。而這一恢復過程需要一定的時間才能完成，著就導致

15、壓延后膠片在停放過程中出現(xiàn)收的時間才能完成，著就導致壓延后膠片在停放過程中出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。彈性恢復過程是一種應力松弛過程。壓延速度、溫縮現(xiàn)象。彈性恢復過程是一種應力松弛過程。壓延速度、溫度不同，收縮率不同。度不同，收縮率不同。壓延效應壓延效應1 1壓延效應壓延效應 壓延后的膠片在平行和垂直于壓延方向上出現(xiàn)性能壓延后的膠片在平行和垂直于壓延方向上出現(xiàn)性能各向異各向異性性的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 2 2產(chǎn)生壓延效應的原因：產(chǎn)生壓延效應的原因：（1 1）橡膠大分子鏈的拉伸取向；）橡膠大分子鏈的拉伸取向；（2 2）形狀不對稱的配合劑粒子沿壓延方向的取向。）形狀不對稱的配合劑粒子沿壓延方向的取向。 消除壓延效應的

16、措施消除壓延效應的措施壓延效應壓延效應壓延工藝方法及工藝條件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具有必要的可塑性。壓延使用的膠料應具有必要的可塑性。擦膠作業(yè)要求膠料有較高的可塑性，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；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。業(yè)的膠料其可塑性介于上述二者之間。壓片壓片壓型壓型貼合貼合貼膠與擦膠貼膠與擦膠膠片膠片膠布膠布作業(yè)形式作業(yè)形式 膠料的熱煉與供膠膠料的熱煉與供膠 紡

17、織物干燥紡織物干燥壓延準備工藝設備：開煉機、螺桿擠出機設備：開煉機、螺桿擠出機目的：目的： 、混煉膠料預熱軟化，重新獲得流動性； 、提高膠料可塑度； 、補充混煉，提高膠料分散程度；步驟：步驟： 粗煉、細煉、供膠粗煉、細煉、供膠 粗煉、細煉集體操作條件及方法： 供膠：熱煉后的膠料經(jīng)一臺專用開煉機割取成連續(xù)的膠條經(jīng)輸送帶連續(xù)向壓供膠：熱煉后的膠料經(jīng)一臺專用開煉機割取成連續(xù)的膠條經(jīng)輸送帶連續(xù)向壓延機供料，輸送帶的速度應略大于開煉機的速度；隨著壓延工藝自動化水平延機供料，輸送帶的速度應略大于開煉機的速度；隨著壓延工藝自動化水平和壓延速度的提高，對于和壓延速度的提高，對于規(guī)模較大、現(xiàn)代化程度較高的輪胎廠

18、已采用冷喂料規(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進行熱煉和供料銷釘式螺桿擠出機進行熱煉和供料。 壓延紡織物的含水率一般要求控制在壓延紡織物的含水率一般要求控制在1%1%2% 2% 的范的范圍內(nèi)，最大不超過圍內(nèi)，最大不超過3%3%。否則會降低膠料與紡織物之間。否則會降低膠料與紡織物之間的結(jié)合強度，造成膠布半成品掉膠，硫化膠制品內(nèi)部的結(jié)合強度，造成膠布半成品掉膠，硫化膠制品內(nèi)部脫層，壓延時膠布內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，硫化時產(chǎn)生海綿孔脫層，壓延時膠布內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，硫化時產(chǎn)生海綿孔等質(zhì)量問題。等質(zhì)量問題。設備：設備： 、多個中空輥筒組成的立式或臥室干燥機 、加熱媒介：飽和水蒸氣 、溫度：

19、5070（具體依實際紡織物類型而定）目的：目的： 、保證膠料與紡織物之間的粘合 、防止膠布內(nèi)部產(chǎn)生氣泡作業(yè)步驟：作業(yè)步驟： 輪胎公司一般將干燥放在上膠之前組成聯(lián)動作業(yè)流程，使紡織物干燥后立即進入壓延機掛膠，以防止紡織物停放時間過長而回潮。2中下輥間無積存膠中下輥間無積存膠中下輥間有積存膠中下輥間有積存膠四輥壓延機壓片四輥壓延機壓片保證壓片質(zhì)量的關(guān)鍵。適當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。輥溫由膠料性質(zhì)決定根據(jù)膠料的可塑性決定輥筒間的速比有助于排出氣泡，但對所出膠片的光滑度不利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，收縮率大供膠要連續(xù)且均勻，積膠量不能

20、時多時少，否則引起厚薄不均。1工藝方法工藝方法根據(jù)紡織物材料根據(jù)紡織物材料的特點及制品性的特點及制品性能要求，分為貼能要求，分為貼膠和壓力貼膠。膠和壓力貼膠。2工藝條件工藝條件膠料溫度、可塑膠料溫度、可塑性、輥溫、輥速。性、輥溫、輥速。貼膠適用密度較稀的簾布掛膠?？刹捎萌亯貉訖C一次單面貼膠或四輥壓延機進行一次雙面貼膠。工藝過程如圖4-13所示。也可采用兩臺三輥壓延機連續(xù)進行兩面貼膠如圖4-14所示。圖4-13 貼膠工藝示意圖(a)三輥壓延機貼膠(V2=V3V1) (b) 四輥壓延機貼膠(V2=V3V1=V4) (c) 三輥壓延機壓力貼膠(V2=V3V1)壓力貼膠主要用于密度較大的簾布掛膠，也

21、可以用于細布、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。可利用堆積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，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。但此法會使簾線收到的張力增加以致其容易收到損害，操作不當容易參數(shù)裂縫、落股、壓扁等毛病。膠料可塑度、溫度膠料可塑度、溫度壓延張力壓延張力輥溫輥溫輥速輥速輥距輥距01膠料可塑度小，滲透力小，膠料可塑度小，滲透力小，易掉皮，膠布表面不光滑，易掉皮，膠布表面不光滑，收縮率較大。膠料可塑度大，收縮率較大。膠料可塑度大，流動性和滲透性好，收縮率流

22、動性和滲透性好，收縮率小，膠料與布之間有較高的小，膠料與布之間有較高的附著力，膠布表面光滑，但附著力，膠布表面光滑，但硫化膠的強伸性能降低。硫化膠的強伸性能降低。02膠料可塑度小，滲透力小，易膠料可塑度小，滲透力小，易掉皮，膠布表面不光滑，收縮掉皮，膠布表面不光滑，收縮率較大。膠料可塑度大，流動率較大。膠料可塑度大，流動性和滲透性好，收縮率小，膠性和滲透性好，收縮率小，膠料與布之間有較高的附著力，料與布之間有較高的附著力，膠布表面光滑，但硫化膠的強膠布表面光滑，但硫化膠的強伸性能降低。伸性能降低。0405提高輥速，生產(chǎn)效率提高，但提高輥速，生產(chǎn)效率提高，但存在紡織物和膠料在輥筒縫隙存在紡織物和

23、膠料在輥筒縫隙停留時間短，膠料彈性較大，停留時間短，膠料彈性較大，流動不充分，膠布表面不光滑，流動不充分，膠布表面不光滑，膠與布粘合力降低的缺點。膠與布粘合力降低的缺點。尼龍簾布有熱收縮的特點，尼龍簾布有熱收縮的特點，所以壓延貼膠必須是張力貼所以壓延貼膠必須是張力貼膠，而且是從開始貼膠到冷膠，而且是從開始貼膠到冷卻結(jié)束簾布必須保持一定張卻結(jié)束簾布必須保持一定張力。力。張力值應等于或略高于簾線張力值應等于或略高于簾線在熱膠料中的收縮值。在熱膠料中的收縮值。三輥壓延機壓延時，上、中輥三輥壓延機壓延時，上、中輥距用來確定膠片的厚度，中、距用來確定膠片的厚度，中、下輥距起貼合作用，輥距的大下輥距起貼合作用，輥距的大小直接影響壓延質(zhì)量。小直接影響壓延質(zhì)量