高抗压印染胶辊研制成功

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西王胶辊商标

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。

印染胶辊主要用于纺织工业的织物染色和整理等, 是印染设备的关键部件, 随着印染技术的发展, 设备升级换代, 人们对各种印染品的质量也提出了更高的要求。传统的印染胶辊在高速线压力作用下会出现脱层或变形, 直接影响到印染产品的质量, 本文通过结构、配方及工艺设计优化来解决这一问题。

1 实验

1.1 主要原材料

NBR, 2865, 德国Bayer公司;甲基丙烯酸锌 (ZDMA) , 西安有机化工厂;液体丁腈橡胶 (LN-BR) 820, 上海新赛可德国际贸易有限公司;聚酯骨架线, 1100dtex, 9*3, 石家庄尚光工业线绳有限公司;其他材料均为市售橡胶工业常用原材料。

1.2 主要仪器与设备

开炼机, XK-360, 湛江橡胶机械厂;胶辊挤出缠绕机JGCR-63.5, 内蒙古宏力达橡塑机械有限责任公司;硫化罐, Ф1500×4000, 诸城市安泰机械有限公司;邵尔A硬度计, LAC-YJ, 温州一鼎仪器制造有限公司;电子拉力机 (JSL-2500N) , 阿克隆磨耗机 (JMH-76) , 扬州市精艺试验机械有限公司;老化箱, 401A, 启东市双棱测试设备有限公司。

1.3 性能测试

物理性能按HG/T2447-2003测试[1];其他性能均按国家最新标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 结构设计

传统的印染胶辊一般由金属辊芯、胶粘剂层、橡胶层组成。在生产过程中一般要承受较大的线压力, 一旦生产过程中出现压力及厚度不均、异物进入等情况会导致胶辊局部压力暴增, 应力过度集中, 冲击力由橡胶层传递到胶粘层, 致使胶辊局部或两端胶层严重损伤, 影响印染品印染质量。本工作通过设置聚酯骨架增强层, 来改变与辊芯接触部位橡胶的脆性、蠕变, 从而增强橡胶与辊芯的包裹性和动态一致性。印染胶辊的结构由内向外分别为内胶层、内骨架层、中胶层Ⅰ、骨架层Ⅰ、中胶层Ⅱ、骨架层Ⅱ、外胶层

几种骨架材料的性能对比。人造丝、尼龙、聚酯、芳纶、钢丝等是国内最常见的骨架材料, 人造丝纤维强度低不作为选择对象[3]。芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维, 与钢丝、涤纶、尼龙等相比, 具有高强度、高模。

配方设计

传统的印染胶辊为NBR, 多为硫黄硫化体系, 高硬度胶料没有弹性, 表面线压力大的情况下会出现局部脱层、变形, 影响印染质量。通过大量试验, 对配方进行改进, 改为NBR/ZDMA合金材料, 具有高强度、高抗撕裂、高耐磨、耐老化、耐油等介质的性能。

2.3.1 橡胶材料

橡胶主体材料选用中低丙烯腈含量、高门尼牌号的NBR, 兼顾了耐油、强力、耐磨、弹性好等特性。与NBR/PVC并用胶相比, 其弹性、加工性能等优于NBR/PVC并用胶。本工作研制的印染胶辊配方选择Bayer bunan 2865, 丙烯腈含量ACN_ML1+4, 28%;门尼粘度ML (1+4) , 100℃, 70[4]。其特点是混炼胶刚性较好, 停放不易变形。由于胶辊硫化过程不在模具中进行, 而是以湿布缠绕后在硫化罐中硫化, 要保持混炼胶的刚性, 必须使生胶门尼粘度保持足够的程度。Bayer bunan 2865能使生胶门尼粘度保持足够程度的特性, 为其他同门尼含量、丙烯腈含量NBR不能代替。单纯的NBR不能满足印染设备高线速度、高线压力的作用, 本配方通过并用ZDMA对NBR进行改性, 提高了NBR的力学性能和耐热氧老化性能;提高胶料的耐酸碱、耐油、耐腐蚀性能;提高胶料的弹性, 增加抗撕裂性能, 抗压缩变形;提高产品的动态性能、附着力等。

2.3.2 填充材料

该产品为浅色制品, 不能用炭黑作为填料, 故选择国内质量稳定、性能好的T-150 (吉林通化) 白炭黑作为填充材料, 其填充效果和弹性优于陶土、高岭土、碳酸钙等其他浅色填充材料。

本工作配方中采用LNBR来改善高硬度橡胶的柔性, 提高高硬度胶料的加工性能、橡胶与金属的附着力、制品的耐老化和耐化学性能, 并使其性能优于其他增塑剂, 同时还可提高制品制造过程中的工艺性能、制品的强力、伸长、弹性以及印刷质量等。

2.3.3 助剂

为确保胶辊整体均匀, 在高硬度胶料中增加流动分散助剂PEG4000来提高胶料的流动和分散性能。采用过氧化物硫化体系, 单纯的过氧化物硫化体系, 长时间使用表面会出现龟裂现象, 故采用过氧化物与HVA-2并用硫化体系解决长时间表面龟裂问题。

2.3.4 最终配方

经大量配方试验, 确定了配方。

内胶层配方:NBR 2865, 100;甲基丙烯酸锌, 35;氧化锌, 5;硬脂酸, 1;防老剂445, 2;钛白粉, 5;白炭黑, 30;硅烷偶联剂A-172, 1.5;LNBR, 15;增塑剂TP-95, 20;聚乙二醇PEG4000, 2;铁红, 5;无味DCP, 2.5;硫化剂PDM, 1.0;硫化助剂TAIC, 1.5。

中胶层配方:NBR 2865, 100;甲基丙烯酸锌, 25;氧化锌, 5;硬脂酸, 1;防老剂445, 2;钛白粉, 5;白炭黑, 35;硅烷偶联剂A-172, 1.5;LNBR, 15;增塑剂TP-95, 20;聚乙二醇PEG4000, 2;酞青蓝, 1;无味DCP, 2.5;硫化剂PDM, 1.0;硫化助剂TAIC, 1.5。

外胶层配方:NBR 2865, 100;甲基丙烯酸锌, 20;氧化锌, 5;硬脂酸, 1;防老剂445, 2;钛白粉, 5;白炭黑, 35;硅烷偶联剂A-172, 1.5;LNBR, 15;增塑剂TP-95, 18;聚乙二醇PEG4000, 2;酞青蓝, 1;无味DCP, 2.5;硫化剂PDM, 1.0;硫化助剂TAIC, 1.5。

钢芯表面处理:辊芯表面先进行双螺旋线处理, 以增加钢芯与橡胶的结合程度;然后在硫化罐中进行160~170℃高温脱脂处理, 以去除机械加工过程中钢芯表面粘附的油或溶剂;再进行表面喷砂处理, 以增大辊芯表面的比表面积;最后表面涂刷增粘处理剂、橡胶粘合剂, 待干燥后方可进行内胶成型。

内胶成型:内胶成型采用胶辊专用挤出成型装置, 将表面已处理的钢芯固定于行走支架上;开启挤出成型装置, 调节好辊芯与压轮的位置;将热炼胶切成40~50mm宽的胶条放入挤出喂料口, 待工作一段时间后, 开启冷却水阀, 确保挤出过程胶料不产生焦烧;将挤出胶条缠绕钢芯端部, 并按PLC控制屏上的压紧按钮, 通过控制PLC上的行走按钮、速度按钮控制缠绕速度和质量, 当达到规定的缠绕厚度后, 关闭行走和速度按钮。中胶成型、外胶成型与内胶成型工艺相似。

骨架缠绕:聚酯骨架纤维缠绕前需对其进行表面处理。首先将聚酯纤维浸泡在处理剂 (无水乙醇∶去离子水=70∶30) 中8~12h;然后用无水乙醇清洗, 在20~35℃下干燥4~6h;最后在处理后的聚酯纤维上浸涂一层NBR粘合剂, 在20~35℃下干燥6~8h。聚酯纤维骨架缠绕, 处理完毕的聚酯骨架采用胶辊缠绕机分别缠绕于内胶层、中胶层Ⅰ、中胶层Ⅱ表面, 缠绕间距20mm, 缠绕层每层呈45°交叉结构。缠绕结构见图1。

硫化:印染胶辊硫化根据硫化仪提供的数据进行设定。硫化前先检查硫化罐设备是否正常, 硫化罐安全锁紧装置是否锁紧等, 然后开启空气压缩器, 待储气罐压力表显示0.5MPa后, 开启硫化罐。在硫化罐PLC自动控制屏中设定硫化工艺参数:150℃×0.4MPa×180min。

1) 通过采用橡胶与聚酯骨架复合结构, 骨架层赋予胶辊整体一定的形变, 以增加辊芯与覆层材料的包裹性, 缓冲或抵消胶辊外表所受的挤压力, 有效解决了胶辊辊芯与橡胶脱层或变形问题。

2) 通过NBR与甲基丙烯酸锌共混, 提高了胶料耐老化、耐酸碱、抗压性、弹性及橡胶辊芯的附着力;加入LNBR, 有效提高了胶料的加工性能、弹性及与辊芯的粘合性能;另外通过采用DCP/PDM/TAIC复合硫化体系, 解决了单纯DCP体系老化后变脆的问题。

3) 通过工艺流程设计, 提高了产品生产的可靠性, 有效解决了印染过程胶辊脱层或变形问题, 确保了印染胶辊在使用过程中的安全性。

4) 胶辊通过在印染设备整机装备上的应用, 无变形、脱胶等问题, 确保了印染产品的质量和印染作业正常运行。

来自：本站作者：admin 发布时间：2018-01-19 15:06:50 点击次数：183

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