new膠輥技術(shù)知識講座

1、膠輥技術(shù)知識講座 主講人：曾立新 一、膠輥的用途和分類 l 膠輥是工業(yè)中常用的重要部件,它以金屬或其他材 料為輥芯,外覆橡膠等材料,因此與純金屬輥筒相比, 它具有彈性好、耐油類，溶劑，酸堿等的腐蝕、噪 聲小、耐磨，抗壓，吸水性強、硬度適中等優(yōu)點。 l 正是這些優(yōu)點使得膠輥廣泛地應(yīng)用于造紙、印刷、 印染、紡織，皮革，冶金和糧食工業(yè)，辦公設(shè)備等 各個領(lǐng)域中。對物料起擠壓、脫液、脫殼、壓印、 伸張等作用。 l 膠輥同工業(yè)連續(xù)化和省力化有著密切的關(guān)系，隨著 科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步,膠輥的應(yīng)用領(lǐng)域越來 越廣泛。 膠輥的分類 l按照用途分類： 皮革 紡織 木材 運輸傳動 印漆 印刷 鋼鐵 糧食加工 塑料

2、片材 工業(yè)膠輥 辦公設(shè)備 膠輥 傳真機 打印機 收銀機 復(fù)印機 塑料封口機 點鈔機 按照表面狀況分類：光面輥，花紋輥，表面特殊處 理膠輥。 塑料制袋花紋膠輥 二 、生膠的選擇及膠輥的主要性能要求 l 幾乎所有品種的橡膠都可以用于膠輥的制作。至于 具體使用何種橡膠，則要根據(jù)工作介質(zhì)（油類，溶 劑，酸堿液，其它化學品），工作環(huán)境（高溫，高 濕，高速，低速等），承受壓力，成型工藝，加工 難易程度，使用壽命，成本等綜合考慮。 l 各種橡膠的物理機械性能和耐化學介質(zhì)性能，大家 可參看有關(guān)資料。 l 由于公司主要代理NBR,EPDM,CR，我主要談?wù)勥@ 三種橡膠在膠輥中的應(yīng)用。后面在配方舉例的環(huán)節(jié)， 我將

3、結(jié)合具體產(chǎn)品要求展開來談。 1、丁腈橡膠 l 丁腈橡膠具有優(yōu)異的耐油，耐非極性和弱極性溶 劑，耐磨，回彈性，抗靜電等的性能，拉伸強度 較大，耐熱性好（只是相對來說。一般情況可在 100條件下長期工作，如果配方設(shè)計合理也可 在120下長期使用），而且其具有良好的加工 性能，各主要丁腈橡膠生產(chǎn)商有針對性地不斷推 出新的品種牌號，因而NBR被廣泛用于印刷膠輥， 紡織膠輥等，在膠輥中的應(yīng)用比例也越來越大。 l 首先談?wù)動∷⒛z輥。串墨用的硬輥這里不闡述。 l 膠印膠輥包括墨輥和酒精水輥，墨輥即傳遞油墨（其中含 有乙酸乙酯、甲苯、異丙醇或天那水等溶劑和其它一些稀 釋劑），那么酒精水輥的作用為將酒精潤版液（

4、調(diào)整油墨 濃度和版面潤濕度的材料，其組成多為15 %20 %的乙 醇或異丙醇水溶液）由多組膠輥依次傳遞至版面。 l 此類膠輥突出強調(diào)的性能是尺寸的穩(wěn)定性，即對介質(zhì)地抗 耐性，以及硬度大小的控制（包括同一根膠輥的硬度偏差 范圍），因為這直接關(guān)乎印刷的效果。 （1）印刷膠輥 l 在一定的范圍內(nèi)，硬度越小，其膠輥的傳墨性能越良好， 硬度越大，傳墨性能越差。 l 這是一對矛盾，如果硬度過小，其抗腐蝕的能力就會下降， 其容易被油墨和潤版液所腐蝕。同時也給膠輥膠料的混煉 和膠輥的制作帶來工藝上的難度。 l 相反，如果硬度過大，抗腐蝕能力提高了，但是傳墨性也 大為降低，為了獲得良好的傳水和傳墨效果，只有采用

5、加 大印刷壓力的方法，而印刷壓力的增大會引起油墨和水的 乳化程度增大，使印刷的墨色變淺，在這種情況下要獲得 好的印刷效果就必須加大油墨和水的用量，（要達到相同 的傳墨和傳水所需要的油墨和水往往比標準情況下大了許 多），顯而易見，會導致紙張、油墨和潤版液的極大浪費， 綜合考慮，一般印刷廠傳墨輥的硬度為邵氏28-30，酒精 水輥的標準硬度為邵氏25度。 l 如果用一般牌號的丁腈橡膠，其基礎(chǔ)硬度在50-60 度之間，來制作這種低硬度的產(chǎn)品，則配方中需 要加入大量的軟化劑，使得膠輥性能下降很大， 變形大，彈性差，強度低，使用壽命大大縮短。 l 同時如前所述，混煉會特別地困難，包括膠料打 滑，配合劑分散

6、不好，吃粉慢，混煉時間大大延 長等。 l 過去我都是將液體的增塑劑加入氧化鎂和氯化硫 中快速攪拌1-2分鐘，使其反應(yīng)，冷卻后其為膏狀， 可部分解決混煉難的問題，但不是根本解決之道。 l 針對這種低硬度的制品，很多丁腈橡膠生產(chǎn)商開發(fā)了采用 充油牌號的生膠。 l 例如南帝公司的1082，門尼粘度為50，使得加入的增塑劑 的量大大減少，而且由于剪切力變大，加工性能得到了改 善，表現(xiàn)為粘輥現(xiàn)象沒有那么嚴重，配合劑的分散性得到 極大地提高，混煉時間縮短，從而整體上提高了膠料的物 理機械性能，可保證印刷的質(zhì)量，同時膠輥的使用壽命延 長。可以把它稱為“高門尼膠”的低硬度化。 l 丁腈橡膠由于成本方面的考慮，

7、還是占據(jù)主導地位。但隨 著現(xiàn)代印刷業(yè)的發(fā)展，對印刷膠輥的要求越來越高，因而 開發(fā)性能更好的，使用壽命更長的膠輥成為必然。 l NBR和PVC并用可進一步提高膠輥的低溶脹、低抽出、親 水性好、耐磨，拉伸強度，耐臭氧等性能。 l 出于降低成本的考慮，很多廠采用機械共混的方法制造丁 腈并用聚氯乙烯材料。 l 其一般做法為：用DOP浸泡PVC，同時不間斷攪拌，大約 經(jīng)過一夜的浸泡后呈乳液狀，則在密煉機中在一定的溫度 下與丁腈橡膠混煉。經(jīng)過試驗證明丙烯腈含量在30-36%， 丁腈橡膠與聚氯乙烯并用比例為70：30，綜合性能最佳。 l 當然，這種機械共混的方式，不可能產(chǎn)生最理想的分子結(jié) 構(gòu)，即最佳的互穿網(wǎng)

8、絡(luò)結(jié)構(gòu)。 l 市場上所販賣的丁腈橡膠廠商所生產(chǎn)的丁腈橡膠和聚氯乙 烯并用膠，系在合成丁腈橡膠聚合反應(yīng)過程中加入PVC乳 液，這樣可得相對完美的互穿網(wǎng)絡(luò)的分子結(jié)構(gòu)。 l 隨著印刷技術(shù)的飛速發(fā)展，印刷高速化的要求， 對膠輥的性能要求越來越苛刻，又出現(xiàn)了更高物 性的聚合物。 l 例如BBR/PVC/PU并用，PU膠輥。隨著環(huán)保的要 求，食品包裝袋等印刷品對異味的嚴格要求，UV 固化型油墨的使用越來越多，NBR/PVC并用膠料 對紫外線油墨具有較好的抗耐性，即直徑膨脹速 度較慢。 l 南帝的1203D和1204D適合生產(chǎn)此類印刷膠輥。 四色酒精水輥 墨輥 （2）紡織膠輥 l 目前紡織膠輥，膠圈仍以丁腈

9、橡膠為主體，當然 是利用它的耐油性，而更主要是因為其具有良好 的抗靜電性能，防止了紡紗的粘附，扯斷和纏繞。 l 由于NBR分子結(jié)構(gòu)中含有強極性基團-CN，因 此它極易被電場極化，使具有優(yōu)異的介電性能。 其體積電阻為35M,介電強度為9.88MN/M,介電常 數(shù)為13，功率因數(shù)為3，屬于半導體橡膠。為了 達到理想的抗靜電效果，配方設(shè)計也很重要。 l 紡織膠輥，膠圈在物理性能方面除了抗靜電性外還 應(yīng)具有以下特點：穩(wěn)定的硬度和同根膠輥的硬度均 勻性，拉伸強度高，定伸強度大，耐磨耗，沖擊彈 性大，壓縮變形小，耐老化，無污染，不變色等。 l 可歸納為： 紡紗過程中膠輥的彈性決定了紡紗質(zhì)量； 硬度決定了膠

10、輥對纖維的握持能力； 抗靜電性決定了紡紗過程中的抗繞性； 耐磨性和耐老化性決定膠輥對紡紗的穩(wěn)定性和使用周期； l常用質(zhì)量控制指標為： 電阻率8109歐姆， 沖擊彈性30%45%， 阿克隆磨耗0.04cm3/1.61， 硬度變化2度，硬度根據(jù)不同紡織材料，不同工序和牽 引力而定。 l 由于膠管的切割，套管，壓圓，粗磨，精磨，表面處理 （如果需要的話）等工序都是在紡織廠的皮輥車間完成， 所以要制作質(zhì)量好的膠輥，需要雙方的每一道工序要精益 求精，一絲不茍。還要注意保養(yǎng)，正確使用，才能保證紡 紗，布的質(zhì)量。 l 過去普遍采用蘭化的硬丁腈橡膠2707來生產(chǎn)紡織膠輥，由 于門尼粘度范圍變化大，分子結(jié)構(gòu)中支

11、側(cè)鏈多，凝膠含量 多，因此加工性能差，動力消耗大，吃粉困難，分散不均 勻，冷聚合的軟丁腈橡膠由于具有優(yōu)異的加工性能而代替 了硬丁腈橡膠，蘭化公司已經(jīng)在2006年停止生產(chǎn)硬NBR。 l 實踐證明采用中高丙烯腈含量的丁腈橡膠制作紡織膠輥較 為合適，其綜合物性好。南帝的3365，1052都可被采用。 特別是3365的拉伸強度，扯斷永久變形，熱空氣老化，壓 縮永久變形等性能都優(yōu)于1052。 l 為了克服普通NBR耐臭氧老化和耐曲撓性差的缺點，可采 用NBR/PVC并用膠料。對于生產(chǎn)高檔的膠輥可采用羧化 丁腈橡膠，例如南帝的3245C，羧基含量1%。由于羧基 的存在增大了膠料的拉伸強度，提高了耐磨性。

12、l 不利的是，由于羧基的存在，在混煉過程中比一般丁腈橡 膠容易粘輥，同時焦燒時間縮短，因此配方要做相應(yīng)的調(diào) 整。很多客戶也在使用朗盛公司的1.46，被認為是羧基丁 腈橡膠最好的品種。 紡織膠輥紡織膠輥 紡織膠圈紡織膠圈 l 另外丁腈橡膠還可用于制作造紙膠輥，印染膠輥，皮革膠 輥，塑料機械膠輥，木材加工機械膠輥，礱谷膠輥，工業(yè) 用托輥和導輥等。 皮革膠輥皮革膠輥 2、三元乙丙橡膠 l 三元乙丙橡膠具有耐熱，耐臭氧，耐酸堿等優(yōu)點，目前主 要用于制造傳真機，復(fù)印機，打印機等辦公設(shè)備膠輥，以 達到分紙，送紙等目的。 l 低硬度膠輥主要用作分紙輥，高硬度膠輥主要用作走紙輥。 這一類的膠輥主要物性要求為：

13、均勻的硬度，拉伸強度大， 伸長率高，彈性好，耐磨性優(yōu)異，一定的摩擦力，工作穩(wěn) 定性好，不能有配合劑從膠輥中析出，在白紙上摩擦不能 留有印記。 l 此外，EPDM在印染，塑料薄膜加工膠輥中也有應(yīng)用，因 為其對環(huán)己酮，丙酮等有機溶劑具有較好的抗耐性。 3、氯丁橡膠 l 氯丁橡膠耐熱性能，耐油性能，耐酸堿腐蝕性能 比天然橡膠好，拉伸強度，耐酸堿腐蝕，耐臭氧 老化性能比丁腈橡膠好，可在印染膠輥（布匹洗 滌工序），塑料薄膜加工膠輥，及阻燃膠輥中應(yīng) 用。 l 但由于其價格高，加工工藝性不好（粘輥，焦 燒），儲存穩(wěn)定性差，故除了在特殊情況下，一 般都很少但用來制造膠輥，為了改善其它膠種的 性能，并用的情況比

14、較多。 三、膠輥的成型工藝及設(shè)備 l 膠輥的加工工藝一般有兩種： l 第一種是將輥芯套入預(yù)制成的硫化膠管內(nèi)，然后再進行車 磨等后工序加工。預(yù)制的膠管內(nèi)徑小于輥芯外徑，輥芯套 入時，充氣將膠管擴大，放氣后膠管就自然包緊芯棒，這 種方法適用于批量大的小膠輥，如OA機中的膠輥。 還有采用專有設(shè)備進行膠輥的套裝，例如紡織膠輥，可盡 量減少膠管套制后兩端被擠壓后的應(yīng)力差異，以及圓周被 擴張后的拉伸狀況差異，以保證膠輥壓圓整形時圓周應(yīng)力 的基本消除。膠輥的套制和壓圓工作特別重要，對膠輥在 生產(chǎn)中保持穩(wěn)定性影響很大。 l 第二種最常用的是膠層附著在芯棒上，在熱硫化的過程中 完成芯棒與膠料的粘合。其一般工藝流

15、程如下所示： 生膠塑煉 配合劑配料 混煉過濾加硫化劑出片（條） 輥芯校驗表面處理（脫脂、除銹）涂膠粘劑 成型 包扎或進模硫化車磨校驗成品入庫 l 膠料的塑煉，混煉，過濾，芯棒的處理，膠黏劑 的涂覆與其它橡膠制品并無不同。 l 這里強調(diào)兩點： l 1膠料的過濾。膠輥膠料的清潔度要求很高，不能 含有任何雜質(zhì)。 l 2 膠料地分散程度。其決定了膠料的物理機械性 能，抗靜電性能，產(chǎn)品的均一性，從而影響了膠 輥的質(zhì)量。膠輥的質(zhì)量直接影響了使用功能。因 此，良好的膠料分散度是確保膠輥質(zhì)量的前提。 膠輥具有其典型的成型方法，現(xiàn)簡單介紹。 l 1、人工膠片貼合成型 。小型工廠多采用人工貼合， 即 在表面已涂覆

16、膠漿的輥芯上，將膠片（厚度5-6毫米左右） 層層貼合上去。貼合的膠片應(yīng)該清潔，平整，無氣泡，并 富有粘性。貼合時用手滾將膠片壓實，如出現(xiàn)氣泡，可用 錐子將氣泡刺破，排除空氣。 l 2 、機械貼合成型 將壓延機壓出的膠片卷放在膠輥貼合 成型機上，導開膠片，將整個膠片一層層卷纏并貼合在金 屬輥芯上，直到達到所需要的覆膠厚度為止。此關(guān)鍵技術(shù) 是在纏繞貼合是應(yīng)該避免將空氣夾入膠層之間。比較適合 于小規(guī)格多批量的膠輥生產(chǎn)。 l 3 、冷喂料擠出纏繞熱帖成型 將擠出機擠出的熱膠片直接螺旋滾壓在 芯棒上。具有擠出膠片規(guī)整，包膠壓合力大，無氣泡缺膠等優(yōu)點。通 過自動控制使出片速度，纏繞速度協(xié)調(diào)一致，提高了生產(chǎn)

17、效率。省去 了壓延膠片，展開墊布，裁料，用溶劑清洗和接縫處理等一系列輔助 操作?？杉庸と缰睆?.5米，長度8米這樣的大型膠輥。 l 4 、注壓成型 即將輥芯放置在筒形模具內(nèi)，通過擠出機將膠料擠入模 具。膠料可以從模具一端擠入，也可以從模具中間向兩端擠入。此法 機頭結(jié)構(gòu)簡單，成型質(zhì)量好，但效率低。 l 其它還有液體聚氨酯的澆注成型，注射成型，模壓成型等。 纏繞成型機纏繞成型機 四、國內(nèi)膠輥技術(shù)未來的發(fā)展趨勢 l 1 膠輥的使用條件更苛刻，運轉(zhuǎn)速度更快，承受 的線壓力 更高。 l 2 膠輥的內(nèi)在質(zhì)量要求更高，耐磨性，耐高溫，耐老化， 低生熱，適合作用物的環(huán)保要求。 l 3 采用擠出纏繞等成型方法，

18、提高生產(chǎn)效率，提高質(zhì)量的 穩(wěn)定性。 l 4新材料的應(yīng)用。如聚氨酯等。聚氨酯膠輥有其獨特的加 工和性能的優(yōu)勢。住友公司開發(fā)了丁腈橡膠和硅橡膠并用 膠料制作耐UV油墨印刷膠輥。 五、典型膠輥配方分析 原材料名稱原材料名稱基本份數(shù)（份）基本份數(shù)（份） 丁腈橡膠2707100 氧化鋅5 硬脂酸1.5 防老劑MB1.5 防老劑22461 沉淀白炭黑25515 輕質(zhì)碳酸鈣10 DEG（二甘醇）1 偶聯(lián)劑SI691.5 白油膏40 DOP80 液體古馬隆樹脂12 CZ1.2 TT1 S-802 合計272.7 印刷膠輥配方印刷膠輥配方1 物理機械性能： 16015分鐘 硬 度：32 TS ：3.8 EB ：

19、680% 回彈：35% 阿克隆磨耗：0.050cm3/1.61 硫化儀（160） TS2 ：1分12秒 T90：5分06秒 （1）印刷膠輥配方）印刷膠輥配方 l 華工陳朝輝博士的所做試驗數(shù)據(jù)如下： 生膠類型生膠類型NBR2707NBR2707N3365N3365 硬度（邵氏A）5049 拉伸強度（MP）12.313.7 扯斷伸長率（%）420400 沖擊彈性（%）4244 阿克隆磨耗（1.61 ）0.0360.032 熱空氣老化（100，24小時） 硬度變化值 +6+4 拉伸強度變化率（%）+7.5+8 扯斷伸長率變化率（%）-18-16 從以上數(shù)據(jù)可知，用南帝N3365完全可代替2707制作

20、印刷膠輥。 另外，大家可看到由于DOP的大量加入，使得混煉操作變得艱難。 l 如用N1082制作，配方可設(shè)計如下：（印刷膠輥配方印刷膠輥配方2） 原材料名稱原材料名稱基本份數(shù)（份）基本份數(shù)（份） N1082150 氧化鋅5 硬脂酸1 防老劑MB1.5 防老劑22461 沉淀白炭黑25515 輕質(zhì)碳酸鈣10 DEG（二甘醇）1 偶聯(lián)劑SI69 1.5 DOP20 白油膏50 CZ1.2 TT1 S-8O2 合計260.2 與未沖油丁腈橡膠相比：與未沖油丁腈橡膠相比： 1、由于N1082基本硬度低，而門 尼粘度為50，可減少增塑劑的量，則 混煉工藝改善，吃粉快，分散好。 2 物理機械性能好。 3

21、形狀保持性好。 3 膠輥使用壽命大大延長。 4 成本較高。 為了進一步提高印刷膠輥的強度，耐 老化性能，耐溶劑性能，可以采用并 用PVC的方法來解決。綜合各方面性 能考慮，經(jīng)過試驗證明，NBR/PVC并 用比為70：30為最佳選擇。 原材料名稱原材料名稱基本份數(shù)（份）基本份數(shù)（份） NV7411100 氧化鋅5 硬脂酸1 防老劑MB1.5 防老劑22461 沉淀白炭黑25512 白陶土10 DOP80 白油膏50 液體古馬隆樹脂10 PEG40001.5 Si691 TT1 TETD0.8 CZ1.2 S-801.5 合計277.5 印刷膠輥配方印刷膠輥配方3 注：注： NV7411（NBR/

22、PVC:70/30） 丙烯腈含量：33 門尼粘度：55 (上海賽可德公司) 色母料料按要求適量添加，如加 鈦白粉，則不加陶土。 物性：物性： 硬度：30 拉伸強度：4.7MPa 伸長率：620% 回彈：30% 阿克隆磨耗：0.028 cm3/1.61 硫化儀：TS2:58秒 T90:4分37秒 原材料名稱原材料名稱基本份數(shù)（份）基本份數(shù)（份） 230S100 氧化鋅5 氧化鎂5 硬脂酸1 防老劑MB1 防老劑22461 白炭黑 VN335 鈦白粉10 色母膠適量 DOP 8 增硬樹脂12687 10 PEG40002 偶聯(lián)劑SI69 4 抗靜電劑SN 3 分散劑H-1004 TT0.6 CZ 1 DM 1.2 S0.5 合計19