橡胶的压延工艺

第11章压延工艺一、本章基本要求二、本章主要内容三、本章重点、难点提示四、复习思考题一、本章基本要求1、理解压延基本原理2、掌握压片、贴合、压型等压延工艺过程3、掌握纺织物挂胶的工艺过程和特点二、本章主要内容§§11.111.1压延设备及压延原理压延设备及压延原理§§11.211.2压延准备工艺压延准备工艺§§11.311.3压延工艺压延工艺三、本章重点、难点提示重点：压延原理、压延效应，各种压延方法的压延原理、压延效应，各种压延方法的工艺要求和影响因素，压延后胶料收缩变形。工艺要求和影响因素，压延后胶料收缩变形。难点：压延原理中关于压延后胶料收缩变形产压延原理中关于压延后胶料收缩变形产生的原因及改善措施。生的原因及改善措施。§11.1压延设备及压延原理压延工艺利用压延机辊筒之间的挤压力作用，使物料发生塑性流动变形，最终制成具有一定断面尺寸规格和规定断面几何形状的胶片，或者胶料覆盖于纺织物或金属织物表面制成具有一定断面厚度的胶布的工艺加工过程。作业形式压片压型贴合贴胶与擦胶胶片胶布（一）压延机的构造压延机由以下几部分组成：压延机由以下几部分组成：辊筒、机架和轴承、调距装置、辊筒挠度补偿装置，还有辊筒、机架和轴承、调距装置、辊筒挠度补偿装置，还有辅助管道装置、电动机传动机构和厚度检测装置等。辅助管道装置、电动机传动机构和厚度检测装置等。一．压延设备（二）用途与分类压延机主要用于胶料压片；纺织物挂胶；钢丝帘布挂胶；压延机主要用于胶料压片；纺织物挂胶；钢丝帘布挂胶；胶坯压型；胶片贴合等。胶坯压型；胶片贴合等。分类方法辊筒数目分类用途分类辊筒排列形式分类两辊压延机三辊压延机四辊压延机五辊压延机Ι型压延机△型压延机L型压延机Γ型压延机压片压延机压型压延机擦胶压延机压光压延机贴合压延机实验用压延机压片擦胶压延机Z型压延机S型压延机四辊压延机四辊压延机五辊压延机三辊压延机橡胶压延机橡胶压延机二．压延原理•最大加料厚度•胶料在压延机辊筒上的受力状态和流速分布•辊筒挠度的影响及其补偿•压延效应•压延后的收缩变形(一)最大加料厚度设滚筒直径为R，则Δh/2=R-O2C2=R（1-cosα），即Δh=2R（1-cosα）当辊距为e时，能够进入辊距的胶料的最大厚度为：h1=Δh+e＝2R（1-cosα）+h2辊筒的直径越大，加料厚度越大。（二）胶料在压延机辊筒上的受力状态和流速分布(a)(b)（a）胶料在辊筒上的受力状态；（b）胶料在辊隙中的流速分布状态.1.辊筒挠度横压力：压延时，胶料对辊筒产生一个与挤压力大小相等、方向相反的反作用力，称为横压力。（直径为20cm，辊距为0.01cm时,横压力可达480kg）（三）辊筒挠度的影响及其补偿挠度：压延机辊筒在胶料的横压力作用下会产生轴向的弹性弯曲变形，其程度大小以辊筒轴线中央部位偏离原来水平位置的距离表示,称为辊筒的挠度。后果：挠度的产生使压延半成品沿宽度方向上断面厚度不均匀，中间厚度大，两边厚度小，影响压延质量。2.补偿方法（1）中高度法（凹凸系数法）（2）轴交叉法（3）辊筒预弯曲法中高度法轴交叉法预弯曲法1．压延效应压延后的胶片在平行和垂直于压延方向上出现性能各向异性的现象。（四）压延效应2．产生压延效应的原因：（1）橡胶大分子链的拉伸取向；（2）形状不对称的配合剂粒子沿压延方向的取向。配方设计：尽量不用几何形状不对称的配合剂。3.消除压延效应的措施解取向压延工艺：适当提高压延机辊筒表面的温度；提高压延半成品的停放温度；适当增加胶料的可塑度；降低压延速度；将热炼后的胶料调转90º向压延机供胶。(五)压延后的收缩变形•压延后半成品的收缩变形与胶料的粘弹性有关，即与胶料的松弛特性有关。•胶料的弹性松弛时间越短，弹性变形回复得越快，压延后的收缩变形越小•收缩变形取决于胶料的松弛速度和外力的作用速度（压延设备：辊筒直径和数目和工艺条件：压延温度和速度等）。改善压延收缩变形的方法改善压延收缩变形的方法•提高胶料的松弛速度：提高胶料温度；提高胶料可塑度；降低含胶率。•降低外力的作用速度：压延设备：增加辊筒直径和辊筒数目工艺条件：提高压延温度、降低压延速度§11.2压延准备工艺•胶料的热炼与供胶•纺织物的干燥•尼龙、聚酯帘线的热伸张处理一．胶料的热炼与供胶1．热炼的目的（1）恢复热塑性流动性；（2）使胶料进一步匀化。2.热炼分两步：（1）粗炼：低温薄通；T=40～45℃；辊距2～5mm，薄通7～8次（2）细炼：以较大的辊距、速比和较高的辊温使胶料达到加热软化的目的。T=60～80℃，辊距7～10mm，薄通6～7次•一般以条状供胶,供胶速度与压延耗胶速度相同;•沿压延宽度方向供胶要均匀;•热炼机一般与压延机呈90°安置。3.供胶二．纺织物干燥压延纺织物的含水率一般要求控制在1%～2%的范围内，最大不超过3%。否则会降低胶料与纺织物之间的结合强度，造成:¾胶布半成品掉胶，¾硫化胶制品内部脱层，¾压延时胶布内部产生气泡，¾硫化时产生海绵孔等质量问题。三．尼龙、聚酯帘线的热伸张处理帘布的热伸张处理在工艺上分三步完成：第一步为热伸张区第二步为热定型区第三步为冷定型区§11.3压延工艺•胶片的压延压片贴合压型•胶布的压延贴胶擦胶压力贴胶一．胶片的压延利用压延机将胶料制成具有规定断面厚度和宽度的表面光滑的胶片，通常适于厚度在3mm以下的胶片。如胶管、胶带的内外层胶和中间层胶片、轮胎的缓冲层胶片、隔离胶片和油皮胶等。表面光滑、无绉缩；内部密实、无孔穴、气泡；断面厚度均匀，精确；各部分收缩变形均匀一致。（一）压片1．对压延胶片的质量要求：1)三辊压延机压片：适用于厚度为2～3mm的胶片，分两种情况：中下辊间无积胶压延：适用于NR；中下辊间有积胶压延：适用于SBR。可使胶片表面光滑、有利于减少内部气泡，提高密实程度，但会增大压延效应。2．压片的工艺方法三辊压延机压片2胶料胶片存胶胶片胶料中下辊间无积存胶中下辊间有积存胶2）四辊压延机压片•适用于厚度范围在0.04～1.00mm的胶片。•压延精度高，但压延效应大。•辊温：辊温高，流动性好，表面光滑；过高易产生气泡和焦烧现象。辊温须依生胶品种、可塑度及配方含胶率而定。•辊速：压延速度快，生产效率高，压延收缩率也大。•可塑度：可塑度大，流动性好，半成品表面光滑，压延收缩率低。•含胶率：含胶率高，压延收缩率大，表面不光滑。•辊筒速比:中、上辊有速比，有助于消除气泡，中、下辊等速,保证胶片的光滑程度。•生胶品种:NR的压延特性较好，容易压延；合成橡胶压延要困难一些。3．影响压片质量的因素4.不同橡胶的压片特性-1NR:容易压延,表面光滑,收缩率小,气泡少;SBR:收缩率大,表面粗糙,气泡多且难排除;适当提高可塑度;加增塑剂;加碳酸钙等;CR:收缩率大,易焦烧和粘辊;高精度要求时,采用高温塑性态压延(大于90℃),低精度用低温弹性态压延(70℃以下),无气泡,但收缩率大;NBR:收缩剧烈,表面粗糙;增长热炼时间,多加增塑剂(50份),多填充软质炭黑或活性碳酸钙;填料用量不低于50份,大片供胶.不同橡胶的压片特性-2BR:收缩率较大,并用NR可以改善;EPM:易粘辊,掉皮和表面不光滑;多次低温回炼除水分;低温压延(40~50℃)收缩率大,易产生气泡;高温可解决,含胶率越高,越易有气泡。1)胶片厚度较大，质量要求高的胶片压延；2)配方含胶率高，除气困难的胶片压延；3)两种以上不同配方胶片之间的复合胶片的压延；4)夹胶布及气密性要求较严的中空橡胶制品的制造等。（二）贴合1．适用场合（1）两辊压延机贴合厚度精度差，不适合小于1mm的胶片。（2）三辊压延机贴合要求两层胶的温度及可塑度尽可能一致（3）四辊压延机贴合可一次完成两个新鲜胶片的压延与贴合。2．贴合工艺方法三辊压延机贴合四辊压延机贴合1-第一次胶片2-压辊3-贴合胶片2.压型质量表面光滑，花纹清晰；内部密实，无气泡；断面几何形状准确，厚度尺寸精确。（三）压型1．压型工艺两辊压延机三辊压延机最后出片辊为花纹辊。四辊压延机压型工艺示意图a.配合：控制含胶率，含胶率不宜过高，否则花纹的清晰度不好。b.工艺：控制可塑度、热炼程度、返回胶掺用比，提高辊温、降低转速。c.冷却：采取急冷使花纹定型，防止塌扁。3.工艺要点胶布的压延－纺织物挂胶•纺织物的挂胶：利用压延机将胶料覆盖于纺织物表面，并渗入织物缝隙的内部，使胶料和纺织物紧密结合在一起成为胶布的压延作业。斜Z型四辊压延机联动装置•提高骨架材料的结合强度，承担应力作用；•减少骨架材料间的摩擦生热；•提高胶布的弹性和防水性能，保证制品具有良好的使用性能。挂胶的目的纺织物贴胶•特点：辊筒等速回转，只有挤压力•优点：生产效率高；对纺织物的损伤小；附胶量大，耐疲劳性好；•缺点：胶料的渗透力较差；附着力较低；胶布断面中易产生气泡•适用范围：浸胶帘布、浸胶、涂胶处理后的帆布•作业方式：三辊压延机：一次单面挂胶四辊压延机：一次双面挂胶纺织物擦胶•特点：辊筒之间有速比，既有挤压力又有剪切力。•优点：胶料对织物的渗透力强；结合强度高。•缺点：对纺织物的损伤大；附胶量较小，耐疲劳性差。•适用范围：纺织结构比较紧密的帆布。•作业方式：三辊压延机：包擦(薄擦):渗透力强,附着力高。光擦(厚擦):附胶量大,疲劳性好。影响纺织物擦胶的因素•配合方面：较高的含胶率，最少不得低于40%，有时可超过70%。用增粘性物理增塑剂，用量为5～10phr。•压延温度：温度要求比较高，一般在90～110℃。•辊速：辊速大，生产能力大，但收缩大，胶布表面不光滑。•速比：增大速比可改善擦胶效果，提高对织物的渗透作用，但会增大对织物的损伤。上、中、下辊速比一般为1:1.3~1.5：1。•中辊包胶问题：可通过提高可塑度、增大物理增塑剂的用量等措施预防脱辊。•胶料的可塑度：擦胶胶料的可塑度要求较高。NR：0.50~0.60；CR：0.40~0.50；NBR：0.55～0.65；IIR：0.45～0.50压力贴胶•特点：与贴胶工艺基本相同;辊隙处有适量堆积胶。•优点：保持贴胶法的优点,克服了其缺点。•缺点：附胶量稍低,易劈缝、摞股和压扁。•适用范围：浸胶帘布。•作业方式：三辊压延机(半擦胶)。钢丝帘布的压延•冷贴压延法：冷胶片压延•热贴压延法：钢丝导开表面清洗干燥定张力排线分梳定位压延贴胶厚度检测冷辊冷却定长裁断卷取包装钢丝帘线锭子间导开整径装置供胶供胶四辊压延机帘布修边装置调整帘布装置伸张装置卷取装置胶片冷却胶片冷却钢丝帘布压延压延半成品厚度的检测控制•压延半成品的厚度用各种测厚计进行检测。测厚计的类型很多，如辊筒法、电气法、红外线法和射线法，但使用最普遍的是各种放射线式自动测厚计。•放射线式自动测厚计是利用各种放射源发出的高能射线，对被测材料的穿透作用测量厚度的变化情况。四、压延工艺复习题1.压延设备有几种分类方法？2.压延的推动力来自于，阻力源于,压延顺利进行的条件是。3.胶料在压延机辊筒上的流速分布情况如何？在何处压力最大？4.什么是辊筒的挠度？对压延的试片有何影响？补偿的方法有哪些？5.胶料压延后为什么会出现收缩变形？消除的措施有哪些？6.什么是压延效应？产生的原因是什么？消除的措施有哪些？7．压延的准备包括哪些？8．压延前为什么要进行热炼？热炼的方法是什么？9．纺织物为什么要进行干燥？干燥的方法是什么？10．对胶片的压延有何要求？压片工艺有哪些？各有何特点？11．影响压片的因素有哪些？12．贴合适用的场合有哪些？实施的方法有哪些？有何特点？13．压型的工艺要点有哪些？14．贴胶和擦胶有何不同？各有何优、缺点？15．影响纺织物擦胶的工艺因素和配方因素有哪些？