膠輥的生產(chǎn)工藝及技術(shù)進(jìn)展

　　多年來(lái)，膠輥生產(chǎn)由于產(chǎn)品的不固定性、尺寸規(guī)格的多樣性，使工藝設(shè)備的機(jī)械化、自動(dòng)化成為難點(diǎn)，迄今為止，多數(shù)仍是以人工為主的間斷式單元型作業(yè)生產(chǎn)線。近來(lái)一些較大的專業(yè)性生產(chǎn)廠家已開始實(shí)現(xiàn)從膠料到成型和硫化工藝的連續(xù)化生產(chǎn)，使生產(chǎn)效率成倍提高，極大地改善了工作環(huán)境和勞動(dòng)強(qiáng)度。
　　近年來(lái)注射、擠出和纏繞等技術(shù)不斷發(fā)展，膠輥成型硫化設(shè)備使膠輥生產(chǎn)逐漸走上了機(jī)械化和自動(dòng)化。膠輥性能對(duì)整機(jī)的影響十分巨大，對(duì)工藝操作和生產(chǎn)質(zhì)量極為嚴(yán)格，其很多類產(chǎn)品已列為精細(xì)制品的范疇，其中橡膠、塑料材質(zhì)的選用和產(chǎn)品尺寸精度的控制是關(guān)鍵。膠輥的橡膠表面不允許有任何雜質(zhì)、砂眼和氣泡，更不能有疤痕、缺陷、溝紋、裂口及局部海綿和軟硬不同的現(xiàn)象。為此，要求膠輥在整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程中，必須保持絕對(duì)清潔和精工細(xì)作，實(shí)現(xiàn)操作統(tǒng)一化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。橡膠塑料與金屬芯的結(jié)合、粘貼和注射成型、硫化研磨等工序都因此成為高技術(shù)含量的工藝。
　　一、膠料制備
　　對(duì)膠輥來(lái)說(shuō)，膠料的混煉是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。膠輥用膠料種類從天然橡膠、合成橡膠到特種材料多達(dá)10余種以上，含膠率為25%～85%，硬度為（0～90）度，跨越極大范圍。因此，如何使這些膠料混煉均勻已成為一大難題。常規(guī)的方法是采用開煉機(jī)以多種母煉膠的形式進(jìn)行混煉加工。近些年來(lái)，企業(yè)更多地改用嚙合式密煉機(jī)，以分段混煉的方式制取膠料。
　　膠料達(dá)到均勻混煉之后還要用濾膠機(jī)進(jìn)行濾膠，消除膠料內(nèi)的雜質(zhì)。然后再用壓延機(jī)、壓出機(jī)、貼合機(jī)制成沒(méi)有氣泡和雜質(zhì)的膠片或膠條，供膠輥成型用。在成型之前，對(duì)這些膠片、膠條還要進(jìn)行嚴(yán)格的外觀檢查，限定停放期，保持新鮮表面并防止粘連和擠壓變形。因?yàn)槟z輥大部分為非模壓制品，一旦表面橡膠存在雜質(zhì)和氣泡，在硫化后對(duì)表面進(jìn)行研磨時(shí)即有可能出現(xiàn)砂眼，由此將導(dǎo)致整個(gè)膠輥出現(xiàn)超標(biāo)返修，甚至報(bào)廢。
　　二、成型
　　膠輥成型主要是在金屬芯上粘貼包覆橡膠，有包貼法、擠出法、模壓法、注壓法和注射法等。目前國(guó)內(nèi)主要以機(jī)械或手工粘貼成型為主，國(guó)外多數(shù)已實(shí)現(xiàn)了機(jī)械自動(dòng)化。大中型膠輥基本上采用仿形擠出，用壓出膠片連續(xù)粘貼成型或擠出膠條連續(xù)纏繞成型的方式生產(chǎn)。同時(shí)，在成型過(guò)程中以微機(jī)自動(dòng)控制其規(guī)格尺寸和外觀形狀，有的也可用壓出機(jī)直角和異形擠出的方法進(jìn)行成型。
　　上述成型方法不僅能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)還能消除可能產(chǎn)生的氣泡。為防止膠輥硫化中變形并防止氣泡和海綿的產(chǎn)生，尤其對(duì)包貼法成型的膠輥，外部還要采用柔性加壓的方法。通常是在膠輥外表面包扎纏繞數(shù)層棉布或錦綸布，再用鋼絲或纖維繩索加以固定加壓。盡管這一工藝早已實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，但由于硫化之后還要除去包扎物，形成一個(gè)“盲腸”工藝，使制造過(guò)程復(fù)雜化，而且因包扎布、纏繞繩的使用次數(shù)極為有限、消耗量大而造成浪費(fèi)。
　　對(duì)小型和微型膠輥可以采用手工貼片、擠出套入、注壓、注射和澆注等多種生產(chǎn)工藝形式。為提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)已大多采用模制法，而且精度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非模制法。固體橡膠的注壓、注射以及液體橡膠的澆注，已成為最主要的生產(chǎn)方式。
　　三、硫化
　　目前，大中型膠輥的硫化方式依然是硫化罐硫化，雖然柔性加壓模式有所改變，但仍未脫離往返運(yùn)輸?shù)跣兜姆敝貏趧?dòng)負(fù)擔(dān)。硫化熱源有蒸汽、熱空氣和熱水3種加熱方式，主流仍是蒸汽。因金屬芯接觸水蒸汽而有特殊要求的膠輥，采用間接蒸汽硫化，時(shí)間要延長(zhǎng)1~2倍，一般常用于中空鐵芯的膠輥。對(duì)不能用硫化罐硫化的特殊膠輥，有時(shí)采取熱水硫化，但水污染的處理有待解決。
　　為防止橡膠與金屬芯因?qū)岵町惍a(chǎn)生不同收縮而造成膠輥與膠芯之間發(fā)生脫層，一般硫化多采用緩慢升溫升壓的方式，硫化時(shí)間遠(yuǎn)比橡膠本身所需硫化時(shí)間要長(zhǎng)得多。大型膠輥為達(dá)到內(nèi)外均一硫化以及使金屬芯與橡膠的導(dǎo)熱性相近，在罐內(nèi)停留的時(shí)間往往長(zhǎng)達(dá)24~48h，約為橡膠正常硫化時(shí)間的30~50倍。
　　小型和微型膠輥現(xiàn)已大部分改為平板硫化機(jī)模壓硫化，徹底改變了膠輥傳統(tǒng)的硫化方式。近年還實(shí)行注壓機(jī)裝模、抽真空硫化，并且可以自動(dòng)開閉模，機(jī)械化和自動(dòng)化程度大幅提高，而且硫化時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。尤其是采用橡膠注射成型硫化機(jī)時(shí)，把成型和硫化兩個(gè)工序合二為一，時(shí)間可以縮短到2-4min，已成為膠輥生產(chǎn)發(fā)展的重要方向。
　　目前，以聚氨酯彈性體（PUR）為代表的液體橡膠在膠輥生產(chǎn)中發(fā)展很快，并為之開辟了材料和工藝革命的新途徑。它采用澆注形式，把復(fù)雜的成型操作與笨重的硫化設(shè)備甩掉，使膠輥生產(chǎn)工藝大為簡(jiǎn)化。不過(guò)，最大問(wèn)題是由于必須使用模具，對(duì)于大型膠輥特別是單個(gè)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本大幅提高，給推廣使用帶來(lái)了很大困難。
　　為解決這一難題，近年開始出現(xiàn)無(wú)模制造的PUR膠輥新工藝。它以聚氧化丙烯醚多元醇(TDIOL)、聚四氫呋喃醚多元醇(PIMG)和二苯甲烷二異氰酸酯(MDl)為原料，混合攪拌之后快速反應(yīng)，定量地澆注到緩慢旋轉(zhuǎn)的膠輥金屬芯上，一步一步實(shí)現(xiàn)邊澆注邊固化，最后形成膠輥。這種工藝不僅流程短，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，而且省去了笨重的模具，可隨意根據(jù)要求生產(chǎn)各種規(guī)格尺寸的膠輥，使成本大幅度下降，現(xiàn)已成為PUR膠輥的主要發(fā)展方向。
　　另外，在世界各地用液體硅橡膠制造辦公自動(dòng)化設(shè)備方面使用的微型精細(xì)膠輥也發(fā)展很快。它們分為加熱固化(LTV)和室溫固化(RTV)兩大類，所用設(shè)備也同上面的PUR不同，形成另一類澆注形式。在這里，最關(guān)鍵的問(wèn)題是如何控制并降低膠料粘度，使之保持一定的壓力和擠出速度。
　　四、表面處理
　　表面處理是膠輥生產(chǎn)最后也是最關(guān)鍵的一道工序，表面研磨狀態(tài)直接左右著膠輥的使用性能。目前研磨的方法多種多樣，但主要是機(jī)械車削和磨光，為此研磨方法、研磨工具及所用磨料非常重要，各企業(yè)多視其為技術(shù)決竅，保持對(duì)外不宣的態(tài)度。其中最大的問(wèn)題是如何解決研磨時(shí)橡膠的生熱現(xiàn)象和保持研磨后表面的最佳撓度。
　　膠輥除了對(duì)表面要進(jìn)行研磨處理外，還要徹底清洗，除去表面附著的膠粉，要求較高的還要對(duì)表面進(jìn)一步作拋光加工，也有的在表面涂覆樹脂涂料、乳膠漆料、磁粉、靜電粉體等。同時(shí)，也可電鍍一層所需鍍層，或者進(jìn)行化學(xué)氧化處理等，以達(dá)到光感、抗蝕、磁化和導(dǎo)電等功能的目的。
　　隨著膠輥的不斷發(fā)展，膠輥表面的涂敷技術(shù)也得到快速提高，現(xiàn)已開始改變膠輥性能完全靠包覆橡膠的傳統(tǒng)方法。具體地說(shuō)，就是用涂層的方法改變和賦予膠輥新的性能。如利用壓延機(jī)、刮涂機(jī)一類設(shè)備，增設(shè)油屏蔽層以達(dá)到提高耐油性的目的等，盡管膠輥的形狀、材料同原來(lái)一樣，但其功能卻發(fā)生了很大變化，有的變成功能膠輥，這種表面處理技術(shù)今后將很有發(fā)展前途。
　　綜上所述，現(xiàn)今生產(chǎn)使用的膠輥已形成了具有獨(dú)特工藝的產(chǎn)品系列。雖然目前國(guó)內(nèi)仍以傳統(tǒng)產(chǎn)品為主，但技術(shù)含量在不斷提高，不少產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入高新技術(shù)領(lǐng)域，附加值逐漸增大，正成為工業(yè)橡膠制品中又一個(gè)經(jīng)濟(jì)亮點(diǎn)。