橡胶成型技术-压延

1、本章主要讲解橡胶压延的有关本章主要讲解橡胶压延的有关知识，要求掌握压延概念，了知识，要求掌握压延概念，了解压延原理，掌握压延效应及解压延原理，掌握压延效应及影响因素，掌握压延工艺方法影响因素，掌握压延工艺方法、特性、工艺条件，理解压延、特性、工艺条件，理解压延常见质量问题及解决方法常见质量问题及解决方法压延的基本原理1压延工艺方法及工艺条件2常见橡胶压延特性3压延工艺质量问题及改进4目 录压延概述压延概述 压延压延是指胶料通过专用的压延设备滚筒间隙受到挤压，延展成为具有一定规格形状的胶片或使纺织材料、金属材料表面实现挂胶的工艺过程。压延是一项精细的作业，直接影响产品的质量和原材料的消耗，在橡胶

2、制品加工中占有重要地位。压片压片压型压型贴合贴合贴胶与擦胶贴胶与擦胶胶片胶片胶布胶布作业形式作业形式分类方法分类方法辊筒数辊筒数目分类目分类用途分类用途分类辊筒排列辊筒排列形式分类形式分类两辊压延机两辊压延机三辊压延机三辊压延机四辊压延机四辊压延机五辊压延机五辊压延机型压延机型压延机型压延机型压延机L L型压延机型压延机型压延机型压延机压片压延机压片压延机压型压延机压型压延机擦胶压延机擦胶压延机压光压延机压光压延机贴合压延机贴合压延机实验用实验用压延机压延机压片擦胶压延机压片擦胶压延机Z Z型压延机型压延机S S型压延机型压延机按辊筒数目可分为：按辊筒数目可分为： 两辊压延机两辊压延机 三辊压

3、延机三辊压延机 四辊压延机四辊压延机 五辊压延机五辊压延机 “I”型压延机型压延机 “”型压延机型压延机 “L”型压延机型压延机 “”型压延机型压延机 “Z”型压延机型压延机 “S”型压延机型压延机按辊筒的排列形式可分为：按辊筒的排列形式可分为：三辊压延机三辊压延机三辊压延机三辊压延机四辊压延机四辊压延机压延机的分类压延机的分类视频视频压延的基本原理压延的基本原理最大加料厚度最大加料厚度多厚的胶料才能进入压延机辊筒缝隙而被压延？设滚筒直径为R，则h1/2=R-O2C2=R（1-cos）， 即h1=2R（1-cos）当辊距为e时，能够进入辊距的胶料的最大大厚度厚度为： h=h1+e2R（1-co

4、s）+ h2 辊筒的直径越大，加料厚度越大。辊筒的直径越大，加料厚度越大。胶料在辊缝中的受力状态胶料在辊缝中的受力状态胶料压延时，在辊筒缝隙中受到两个胶料压延时，在辊筒缝隙中受到两个力的作用：一是辊筒的旋转拉力，由力的作用：一是辊筒的旋转拉力，由胶料和橡胶的摩擦力作用产生，作用胶料和橡胶的摩擦力作用产生，作用是将胶料带入辊筒；一是辊筒缝隙对是将胶料带入辊筒；一是辊筒缝隙对胶料的挤压作用，使胶料推进向前。胶料的挤压作用，使胶料推进向前。胶料在辊缝中的受力状态胶料在辊缝中的受力状态将压力分布曲线进行积分，再乘以辊将压力分布曲线进行积分，再乘以辊筒的工作部分长度，得到总压力。通筒的工作部分长度，得到

5、总压力。通常所说的横压力是指胶料反作用于辊常所说的横压力是指胶料反作用于辊筒表面的力，大小与总压力相等，方筒表面的力，大小与总压力相等，方向相反。根据理论分析和实验测定，向相反。根据理论分析和实验测定，辊筒直径、辊筒线速度、辊筒工作部辊筒直径、辊筒线速度、辊筒工作部分长度、辊距、胶料黏度、辊温等是分长度、辊距、胶料黏度、辊温等是影响横压力的主要因素。影响横压力的主要因素。辊筒挠度的影响及其补偿辊筒挠度的影响及其补偿1.1.辊筒挠度辊筒挠度 横压力：横压力：压延时，胶料对辊筒产生一个与挤压力大小相等、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。方向相反的反作用力，

6、称为横压力。（直径为（直径为20cm，辊距为，辊距为0.01cm时时,横压力可达横压力可达480kg） 挠度：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置的距离表示, 称为辊筒的挠度。称为辊筒的挠度。 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。间厚度大，两边厚度小，影响压延质量。2.2.补偿方法补偿方法（1 1）中高度法（凹凸系

7、数法）（）中高度法（凹凸系数法）（2 2）轴交叉法（）轴交叉法（3 3）辊筒预弯曲法辊筒预弯曲法中高度法（凹凸系数法）中高度法（凹凸系数法）将辊筒工作部分制成具有一定凹凸系数将辊筒工作部分制成具有一定凹凸系数( (用辊筒轴线中央与两端半径之用辊筒轴线中央与两端半径之差表示差表示) )的凹形或凸形的凹形或凸形缺点：该法由于不能适应胶料性质和压延条件的变化而受到限制缺点：该法由于不能适应胶料性质和压延条件的变化而受到限制轴交叉法轴交叉法使用辅助机构使辊筒之间交叉成一定角度使用辅助机构使辊筒之间交叉成一定角度a(02之间调整之间调整),形成两端辊隙大形成两端辊隙大,中间辊隙小的状态中间辊隙小的状态,

8、与挠度对辊隙的作用力相反。与挠度对辊隙的作用力相反。优点：补偿效果可以调整，以适应胶料性质和压延条件变化优点：补偿效果可以调整，以适应胶料性质和压延条件变化缺点：受补偿曲线和辊筒挠度的差异使补偿效果受局限缺点：受补偿曲线和辊筒挠度的差异使补偿效果受局限辊筒预弯曲法辊筒预弯曲法利用辊筒两端的液压辅助装置对两端施加外力，使辊筒产生与横压力相反利用辊筒两端的液压辅助装置对两端施加外力，使辊筒产生与横压力相反的预弯曲变形的预弯曲变形缺点：由于辊筒轴承负荷加大，而限制了预弯曲程度和补偿效果。缺点：由于辊筒轴承负荷加大，而限制了预弯曲程度和补偿效果。胶料在辊筒缝隙中的流动状态胶料在辊筒缝隙中的流动状态X

9、X点为压力起点，由于辊缝大，辊点为压力起点，由于辊缝大，辊筒旋转产生的拉力大于挤压力，使筒旋转产生的拉力大于挤压力，使胶料沿辊筒表面的流速快于中央部胶料沿辊筒表面的流速快于中央部位，胶料内外层之间便出现了凹形位，胶料内外层之间便出现了凹形速度梯度。随着胶料继续向前流动，速度梯度。随着胶料继续向前流动，压力递增，使中央部位流速逐渐加压力递增，使中央部位流速逐渐加快，这时内外层的速度梯度作用很快，这时内外层的速度梯度作用很大，使中央部位的流速加快，逐渐大，使中央部位的流速加快，逐渐胶料在辊筒缝隙中的流动状态胶料在辊筒缝隙中的流动状态超过边侧部位，内外层的速度梯度超过边侧部位，内外层的速度梯度变成凸

10、形，而且在变成凸形，而且在Y Y点处形成最大点处形成最大速度梯度。速度梯度随着胶料继续速度梯度。速度梯度随着胶料继续前进而逐渐递减直至消失，内外层前进而逐渐递减直至消失，内外层速度恢复一致。在速度恢复一致。在Y Y点处有最大的点处有最大的速度梯度，胶料在此处会受到最大速度梯度，胶料在此处会受到最大剪切作用而被拉伸变薄。剪切作用而被拉伸变薄。胶料在辊筒缝隙中的流动状态胶料在辊筒缝隙中的流动状态当两辊筒线速度不等时，胶料的流当两辊筒线速度不等时，胶料的流动分布规律基本不变。只是这时在动分布规律基本不变。只是这时在Z Z、W W两点处的流速不相等，而是存两点处的流速不相等，而是存在一个与两辊线速度想

11、对应的速度在一个与两辊线速度想对应的速度梯度。胶料中间部位速度最大处也梯度。胶料中间部位速度最大处也向速度大的辊筒那边靠近一些。总向速度大的辊筒那边靠近一些。总的结果是速度梯度增加的结果是速度梯度增加胶料黏度与切变速率和温度的依赖关系胶料黏度与切变速率和温度的依赖关系良好的流动性是胶料压延能顺利进行的先决条件。胶料的流良好的流动性是胶料压延能顺利进行的先决条件。胶料的流动性一般是用黏度来直接度量的。粘度值越小，流动性越好；动性一般是用黏度来直接度量的。粘度值越小，流动性越好；反之，粘度值越大，流动性越差。而胶料的黏度大小直接受反之，粘度值越大，流动性越差。而胶料的黏度大小直接受到切变速率和温度

12、的影响。到切变速率和温度的影响。黏度与切变速率的关系黏度与切变速率的关系从左图可以看出，切变速率很低时，从左图可以看出，切变速率很低时，三种胶料的黏度都很高，三种胶料的黏度都很高，105Pas。当切变速率增至压延、压出速率时，当切变速率增至压延、压出速率时，三种胶料的黏度都下降为原来的三种胶料的黏度都下降为原来的1/10。胶料黏度与切变速率的这种依赖关系胶料黏度与切变速率的这种依赖关系对压延工艺具有重要的意义。对压延工艺具有重要的意义。黏度与切变速率的关系黏度与切变速率的关系压延时切变速率很大，胶料变现得很压延时切变速率很大，胶料变现得很柔软，流动性很好，适合压延的加工柔软，流动性很好，适合压

13、延的加工要求。而当胶料离开辊缝后，流动性要求。而当胶料离开辊缝后，流动性停止，黏度变得很大，半成品有良好停止，黏度变得很大，半成品有良好的挺性，放置时不会变形。所以适当的挺性，放置时不会变形。所以适当提高压延速度有利于提高其流动性。提高压延速度有利于提高其流动性。黏度与温度的关系黏度与温度的关系由阿累尼乌斯公式可以看出，温度增加，由阿累尼乌斯公式可以看出，温度增加，黏度显著降低。因此可以利用提高温度的黏度显著降低。因此可以利用提高温度的办法来提高胶料压延时的流动性。为此，办法来提高胶料压延时的流动性。为此，压延用的胶料要进行热炼，以提高其温度。压延用的胶料要进行热炼，以提高其温度。但不同的橡胶

14、对温度的敏感性不同。但不同的橡胶对温度的敏感性不同。A-常数；R-气体常数E-橡胶的流动活化能T-绝对温度可以通过调节温度或切变速率的方法来可以通过调节温度或切变速率的方法来调节黏度以获得良好的流动性。调节黏度以获得良好的流动性。ERTAe压延后的收缩压延后的收缩橡胶是一种粘弹性物质，胶料在一定切变速率下流动，必然橡胶是一种粘弹性物质，胶料在一定切变速率下流动，必然伴随着高弹性变形。因此，当胶料离开压延机辊筒缝隙后，伴随着高弹性变形。因此，当胶料离开压延机辊筒缝隙后，外力作用消失，胶料便弹性恢复。而这一恢复过程需要一定外力作用消失，胶料便弹性恢复。而这一恢复过程需要一定的时间才能完成，着就导致

15、压延后胶片在停放过程中出现收的时间才能完成，着就导致压延后胶片在停放过程中出现收缩现象。弹性恢复过程是一种应力松弛过程。压延速度、温缩现象。弹性恢复过程是一种应力松弛过程。压延速度、温度不同，收缩率不同。度不同，收缩率不同。压延效应压延效应1 1压延效应压延效应 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各向异性性的现象。的现象。 2 2产生压延效应的原因：产生压延效应的原因：（1 1）橡胶大分子链的拉伸取向；）橡胶大分子链的拉伸取向；（2 2）形状不对称的配合剂粒子沿压延方向的取向。）形状不对称的配合剂粒子沿压延方向的取向。 消除压延效应的

16、措施消除压延效应的措施压延效应压延效应压延工艺方法及工艺条件压延工艺方法及工艺条件压延工艺方法压延使用的胶料应具有必要的可塑性。压延使用的胶料应具有必要的可塑性。擦胶作业要求胶料有较高的可塑性，擦胶作业要求胶料有较高的可塑性，以便胶料渗入纺织物组织的空隙中；以便胶料渗入纺织物组织的空隙中；压片和压型作业的胶料可塑性不能太压片和压型作业的胶料可塑性不能太高，以使胶胚有较好的挺性；贴胶作高，以使胶胚有较好的挺性；贴胶作业的胶料其可塑性介于上述二者之间。业的胶料其可塑性介于上述二者之间。压片压片压型压型贴合贴合贴胶与擦胶贴胶与擦胶胶片胶片胶布胶布作业形式作业形式 胶料的热炼与供胶胶料的热炼与供胶 纺

17、织物干燥纺织物干燥压延准备工艺设备：开炼机、螺杆挤出机设备：开炼机、螺杆挤出机目的：目的： 、混炼胶料预热软化，重新获得流动性； 、提高胶料可塑度； 、补充混炼，提高胶料分散程度；步骤：步骤： 粗炼、细炼、供胶粗炼、细炼、供胶 粗炼、细炼集体操作条件及方法： 供胶：热炼后的胶料经一台专用开炼机割取成连续的胶条经输送带连续向压供胶：热炼后的胶料经一台专用开炼机割取成连续的胶条经输送带连续向压延机供料，输送带的速度应略大于开炼机的速度；随着压延工艺自动化水平延机供料，输送带的速度应略大于开炼机的速度；随着压延工艺自动化水平和压延速度的提高，对于和压延速度的提高，对于规模较大、现代化程度较高的轮胎厂

18、已采用冷喂料规模较大、现代化程度较高的轮胎厂已采用冷喂料销钉式螺杆挤出机进行热炼和供料销钉式螺杆挤出机进行热炼和供料。 压延纺织物的含水率一般要求控制在压延纺织物的含水率一般要求控制在1%1%2% 2% 的范的范围内，最大不超过围内，最大不超过3%3%。否则会降低胶料与纺织物之间。否则会降低胶料与纺织物之间的结合强度，造成胶布半成品掉胶，硫化胶制品内部的结合强度，造成胶布半成品掉胶，硫化胶制品内部脱层，压延时胶布内部产生气泡，硫化时产生海绵孔脱层，压延时胶布内部产生气泡，硫化时产生海绵孔等质量问题。等质量问题。设备：设备： 、多个中空辊筒组成的立式或卧室干燥机 、加热媒介：饱和水蒸气 、温度：

19、5070（具体依实际纺织物类型而定）目的：目的： 、保证胶料与纺织物之间的粘合 、防止胶布内部产生气泡作业步骤：作业步骤： 轮胎公司一般将干燥放在上胶之前组成联动作业流程，使纺织物干燥后立即进入压延机挂胶，以防止纺织物停放时间过长而回潮。2中下辊间无积存胶中下辊间无积存胶中下辊间有积存胶中下辊间有积存胶四辊压延机压片四辊压延机压片保证压片质量的关键。适当控制各辊之间的温度差才能使胶片沿着辊筒之间顺利通过。辊温由胶料性质决定根据胶料的可塑性决定辊筒间的速比有助于排出气泡，但对所出胶片的光滑度不利可塑度大容易得到光滑的胶片。太大则容易粘辊。太小则压片表面不光滑，收缩率大供胶要连续且均匀，积胶量不能

20、时多时少，否则引起厚薄不均。1工艺方法工艺方法根据纺织物材料根据纺织物材料的特点及制品性的特点及制品性能要求，分为贴能要求，分为贴胶和压力贴胶。胶和压力贴胶。2工艺条件工艺条件胶料温度、可塑胶料温度、可塑性、辊温、辊速。性、辊温、辊速。贴胶适用密度较稀的帘布挂胶。可采用三辊压延机一次单面贴胶或四辊压延机进行一次双面贴胶。工艺过程如图4-13所示。也可采用两台三辊压延机连续进行两面贴胶如图4-14所示。图4-13 贴胶工艺示意图(a)三辊压延机贴胶(V2=V3V1) (b) 四辊压延机贴胶(V2=V3V1=V4) (c) 三辊压延机压力贴胶(V2=V3V1)压力贴胶主要用于密度较大的帘布挂胶，也

21、可以用于细布、帆布挂胶。和一般贴胶的区别是布和中辊之间存在堆积胶，如图4-13（C）所示。可利用堆积胶的压力将胶料挤压到布缝中去。此法可以提高胶与布之间的附着力，在不损伤帘线时，帘布的疲劳性能较贴胶工艺有所提高，能改善双面贴胶容易剥皮的毛病，是贴胶法的一种改进。但此法会使帘线收到的张力增加以致其容易收到损害，操作不当容易参数裂缝、落股、压扁等毛病。胶料可塑度、温度胶料可塑度、温度压延张力压延张力辊温辊温辊速辊速辊距辊距01胶料可塑度小，渗透力小，胶料可塑度小，渗透力小，易掉皮，胶布表面不光滑，易掉皮，胶布表面不光滑，收缩率较大。胶料可塑度大，收缩率较大。胶料可塑度大，流动性和渗透性好，收缩率流

22、动性和渗透性好，收缩率小，胶料与布之间有较高的小，胶料与布之间有较高的附着力，胶布表面光滑，但附着力，胶布表面光滑，但硫化胶的强伸性能降低。硫化胶的强伸性能降低。02胶料可塑度小，渗透力小，易胶料可塑度小，渗透力小，易掉皮，胶布表面不光滑，收缩掉皮，胶布表面不光滑，收缩率较大。胶料可塑度大，流动率较大。胶料可塑度大，流动性和渗透性好，收缩率小，胶性和渗透性好，收缩率小，胶料与布之间有较高的附着力，料与布之间有较高的附着力，胶布表面光滑，但硫化胶的强胶布表面光滑，但硫化胶的强伸性能降低。伸性能降低。0405提高辊速，生产效率提高，但提高辊速，生产效率提高，但存在纺织物和胶料在辊筒缝隙存在纺织物和

23、胶料在辊筒缝隙停留时间短，胶料弹性较大，停留时间短，胶料弹性较大，流动不充分，胶布表面不光滑，流动不充分，胶布表面不光滑，胶与布粘合力降低的缺点。胶与布粘合力降低的缺点。尼龙帘布有热收缩的特点，尼龙帘布有热收缩的特点，所以压延贴胶必须是张力贴所以压延贴胶必须是张力贴胶，而且是从开始贴胶到冷胶，而且是从开始贴胶到冷却结束帘布必须保持一定张却结束帘布必须保持一定张力。力。张力值应等于或略高于帘线张力值应等于或略高于帘线在热胶料中的收缩值。在热胶料中的收缩值。三辊压延机压延时，上、中辊三辊压延机压延时，上、中辊距用来确定胶片的厚度，中、距用来确定胶片的厚度，中、下辊距起贴合作用，辊距的大下辊距起贴合作用，辊距的大小直接影响压延质量。小直接影响压延质量