聚氨酯胶辊的浇注成型及性能影响因素
一、聚氨酯胶辊浇注
成型工艺的研究
聚氨酯胶辊浇注成型方法是成品率高低的重要工艺环节之一。无论是机械·化连续法，还是手工间歇法混合浇注物料注入模具之中，都是生产聚氨酯胶辊的必不可少的步骤。为了确保胶辊质量，对浇注成型工艺必须在实践中，不断探索和研究。否则，如果浇注成型方法不当，生产工艺不合理，将会造成胶辊大量报废。模具类型的设计应根据胶辊外形尺寸的大小和可以常压浇注胶辊或产品难易程度而定，一般说来，外形尺寸大的、几何形状比较复杂的胶辊，多采用哈夫模具；几何形状简单的通常采用整体模具。在模具设计时，还应根据不同硬度胶辊的收缩率和精加工量，留有适当的加工余量。
聚氨酯胶辊浇注成型方法可采用：常压浇注、真空无应力浇注、模压法浇注等。
1．常压浇注这是生产浇注型聚氨酯胶辊常用的一种成型工艺方法。将经过处理的预聚体和硫化剂进行精确计量并高速搅拌均匀，常压注入经过热处理的开口模腔内。在浇注过程中切忌卷入空气或机械气泡而使成型的聚氨酯胶辊或其它制品含有气孔。预聚体和硫化剂的脱泡及脱除低沸物也是不能忽视的。对一些尺寸规格比较严格的产品，浇注成型后应根据技术要求，对胶辊的自表面进行车、磨精加工。
2.真空无应力浇注这一方法与常压浇注法基本相同，但区别在于将预聚物和扩链剂在高速搅拌混合的同时，必须对反应体系进行真空脱泡，在物料中绝对不允许有杂物和气泡混入胶辊胶层中。脱泡后的胶料常压注入开口的模腔内成型。由于在真空状态下制备液体聚氨酯胶料，反应体系又是高分子本体放热聚合反应，所以温升较快，物料粘度在短时问内会明显增大，将会给浇注成型带来极大困难，从而难以生产出合格的胶辊。为了有效地克服胶料粘度迅速增大的现象，使胶料在釜中的寿命保持在5分钟以上，在基本不影响胶料物理性能的前提下，适当加入某些化学助剂，用以延长胶料的釜中寿命和流动性，以提高胶辊的合格率。
3.模压法浇注该法是传统的橡胶加工成型法，不适合浇注较大尺寸胶辊，主要原因是：
(1)采用的哈夫模具设计加工周期长、造价高；
(2)模具大而笨重，操作相当困难，且危险性大；
(3)需要大型硫化机厂房等辅助工装，项目投资大；
(4)由于金属辊芯比较长，跨度大，在上压硫化时，辊芯极易弯曲，会造成胶辊报废等。故模压法生产浇注胶辊，一般只适合生产较短尺寸的，且精度要求严格的各类辊筒；其产品质量和外观也比较好控制，且生产周期短，容易投产。但该法须严格掌握加压时机，如过早加压则胶辊胶层中易产生气泡；过迟加压，则胶辊容易龟裂以及胶层与金属芯结合不牢，所以加压时机的选择是至关重要的。
生产浇注型聚氨酯胶辊的方法很多，应根据各单位的技术力量、设备工装等条件园地制宜地选择不同的浇注成型方法。
二、影响聚氨酯胶辊性能的因素
根据较系统的研究和生产实际经验，我们已初步摸索一套比较成熟的胶辊生产工艺，同时也发现影响浇注型聚氨酯胶辊的性能及使用寿命的诸多因素，现介绍如下，供共同探讨。
1．多元醇分子量对胶辊性能的影响
无论是聚酯，或是聚醚的分子量大小，对胶辊的性能是一个重要的影响因素，分子量的大小决定了聚氨酯弹性体中特性基团的密度。一般说来，聚酯型聚氨酯橡胶随着分子量的增大，则亚甲基数和酯基数增多，分子间的作用力和“氢键”交联增加，链段的结晶也会增多，则弹性体的物理性能就有提高的可能。而随着聚醚分子量的增加，醚键的数量也会增加，提高了弹性体的柔顺性，因而弹性体的抗张强力和模量会有所下降，相对伸长率和回弹可能会有所提高。但不论聚二醇分子量的大小如何，其抗张强力均随温度的升高而急剧下降。这主要是由于弹性体子间“氢键”形成的二级交联键，对温度十分敏感之故。在高温下，一级交一般应控制多元醇分子量在1100-- 2200之间为宜。
同时，随着多元醇分子量的增加，弹性体的耐磨性能也随着提高。在聚氨酯弹性体中OH值越大，它的磨耗就越大，耐磨性能就会降低，这是因为柔性和弹性降低之故所造成的。因此，在实际应用中应根据要求，选择适当的指数值，以达到最佳的耐磨效果。联将成为弹性体性能稳定的重要因素。
2.硫化剂的影响
聚氨酯橡胶之所以具有卓越的耐磨性及其它优异的性能，在于它由氨基甲酸酯基、缩二脲基、脲基甲酸酯基等基团规则而间隔地排列成刚性链段，使它具有规整的网状结构。然而由于硫化剂的种类和化学当量的差异，对弹性体的性能将产生不同的影响，不同种类的硫化剂在反应时产生不同的极性基团，而改变当量比NHz对弹性体特性
基团的交联密度的变化起到主要的影响。
胺类固化剂与预聚体中异氰酸酯的当量比对胶料的物性影响很明显，尤其当MOCA过量时，胶料物性将急剧降低。随着MOCA当量的降低，残余的异氰酸酯基会进一步与主链中的脲基、氨基甲酸酯基发生反应，缩二脲一级交联键增加，分子间的氢键减少，结果使抗张强力，伸长率和抗撕强度降低，定伸强度增大。但是当MOCA当量大于l时，缩二脲交联难以形成；多余的MOCA在胶料中仅起增塑剂的作用，削弱了弹性体的氢键，致使物性降低。为了使缩二脲一级交联键与分子间氢键形成的二级交联键之间保持良好的平衡，一般应控制MOCA当量在0.85～o．95之间，以保证胶辊的最佳使用性能。MOCA当量的变化对胶料硬度和弹性体的弹性影响不大。
由聚氨酯合成化学可知：在弹性体中应尽量使其生成脲基和氨基甲酸酯基团，尽可能少生成缩二脲和脲基甲酸酯基团，这对改善弹性体的耐热性是有益的。因为取代脲基和氨基甲酸酯基的热稳定性比缩二脲和脲基甲酸酯高得多C4J：
如果使用等化学当量的二元胺，固然可生成脲基，而很少生成缩二脲，但弹性体缺少一定的交联结构，综合性能将受到影响。为此，我们曾用二元胺和低分子二元醇并用，使NHz +OHNGO=1或接近于l，这样使弹性体中既产生有较耐热的脲基和氨基甲酸酯基，又可保证硫化肢有足够的交联结构。实践证明：MOCA和低分子二元醇混合硫化的优点比单独用MOCA硫化的胶料降低了反应活性，改善了浇注成型的工艺条件，成为浇注型聚氨酯弹性体有魅力的硫化体系。尤其能提高钢铁行业彩色有机涂层钢板紧缺的涂敷软胶辊的综合使用性能。
3．混合温度的影响
提高预聚体和硫化剂的混合温度会明显缩短胶料的釜中寿命和凝固时间，给胶辊浇注成型带来困难。当混合温度高于120℃时，胶料物性下降。胶辊颜色变深，尤其混合温度超过140℃时，性能降低更为明显。如果混合温度太低，虽然有利于延长釜中胶料的寿命和凝固时间、提高辊筒胶料性能。但液体胶料粘度大，混合不易均匀，有时还会发现胶层中有白色雪花片状物，而且容易产生气泡，一般采用75---85℃，最高不超过90 vl00℃。 总之，混合温度和胶料固化速度以及流动速度是一对矛盾，操作时必须根据不同硬度要求的胶料和胶辊模具的大小等因素综合考虑，才能生产出合格率高的聚氨酯橡胶浇注胶辊。
4．浇注成型工艺的影响
浇注成型工艺对胶辊质量的影响相当明显，尤其是对胶辊的外观影响更甚。根据经验，现介绍几种应注意的问题。
(1)浇注前胶辊模具和辊芯保持适当的温度是十分重要的。较高的模温会产生较低的胶辊表面硬度差；胶辊表面容易产生起皮等现象，模具温度太低，常常会引起塑变和粘接问题，也延长了脱模周期。同时胶辊表面亦易产生气泡或造成脱模困难，还会造成液体胶料进模流速减慢，料温降低，胶层表面产生不规则的影纹，降低了胶层与辊芯的结合力。
(2)浇注成型时模具应保持适当的倾斜角度，保证注模不产生湍流，防止胶料冲击产生机械气泡，影响胶辊的内在质量。
(3)不论在中心面或模具的边侧注入胶料，其注入料的位置应相对固定，防止胶料发生重叠和伴随夹带空气，产生气泡。
(4)浇注成型时，应一次性浇注满模腔，如能保持连续均匀流量，胶辊的均一性能便得到更好的保证。
(5)浇注成型后，应在适当的时候小心移动模具，切忌胶料在“松凝”状态下移动模具，防止引起不良的化合和龟裂现象产生。
5．机械精加工的影响
实践证明：浇注成型硫化后的胶辊，必须进行表面车削和磨光等机械精加工，以确保浇注型聚氨酯胶辊表面有相当高的光洁度和平整性，保证胶辊表面与辊轴的同心度，才能获得最佳的使用效果和更长的使用寿命。如果不重视胶辊表面的机械精加工，即使前面的弹性体合成和浇注成型工艺控制的再好，也得不到满意的使用结果。
6．胶层厚度的影响
浇注型聚氨酯橡胶是一种强极性合成橡胶，它的滞后内生热大，传热系数小，胶层内升温快，在高速运动条件下使用受到一定的限制为了减少生热，在高线速高压力下工作的橡胶辊筒的包胶层必须具有允许达到的最小厚度和允许达到的最大硬度。同时胶辊内部进行冷却也可散发辊筒胶层的生成热，以延长胶辊的使用寿命。实际应用也证明：包胶层适当减薄，可明显提高使用条件相当苛刻的化纤拉丝胶辊等类型辊筒的使用寿命达三个月左右（一般只用40天左右）。通常胶层以10～15mm最为适宜。
7.“时效”的影响 浇注型聚氨酯橡胶的合成是一种逐步加成的本体聚合反应，其结构比较复杂。这种橡胶在分子结构，分子间的作用力，分子的聚集态和微相分离等方面彼此间差异很大，必然表现出多种多样的理化性能，除了合理进行浇注型聚氨酯弹性体的结构设计，合成工艺、配方及确当的浇注成型工艺外，大量的应用实践还证明：为了获得浇注型聚氨酯胶辊及其它制品的最长使用寿命，生产出的胶辊，必须在室内常温贮存三个月以上再使用，尽可能地使高分子聚氨酯弹性体本身能有充分的耐间进行化合和自交联，以获得最佳的物理性能，这就是人们往往未能引起重视的时间效应（简称“时效”）。我们发现：生产出来的胶辊立即使用的，与存放一段时间后再使用的，其寿命相差较大，后者明显优于前者。因此，不能忽视“时效”对浇注型聚氨酯胶辊性能和使用寿命的重要影响。
来自：本站 作者：admin 发布时间：2013-08-25 14:56:34 点击次数：202
使用过程对胶辊变形的影响
聚氨酯胶辊卧式浇注的秘密
滁州市西王辊业有限责任公司（原滁州市胶辊厂），滁州是“长三角城市群”成员城市，“南京都市圈”核心层城市，。我厂是国内建厂较早的胶辊专业化生产厂家，，生产的“西王”牌系列胶辊为各行各业提供不同的用途。
