压延工艺对含胶率较高胶料的影响及优化方法

胶片压延是利用压延机将胶料制成具有规定断面厚度和宽度的光滑胶片，如胶管、胶带的内外层和中间层胶片、轮胎缓冲层胶片、帘布层隔离胶片、油皮胶片、内衬层胶片等。断面层厚度较大的胶片可分别压延，即先制成较薄的几个胶片，再压延贴合成规定厚度的胶片；或者将配方不同的基层胶片贴合成符合性能要求的胶片；也可将胶料制成表面带有花纹，断面具有一定几何形状的胶片。因此，胶片的压延包括压片、胶片贴合与压型，还有纺织物的贴胶和擦胶。

（一）压片

很多橡胶制品制造过程中所需的半成品，如胶管、胶带的内外层胶和中间层胶、轮胎的缓冲胶片、自行车胎的胎面等都少不了胶片，它们都是通过压片来制造的。

压片工艺是指将混炼好的胶料在压延机上制造成具有规定厚度和宽度的胶片。开炼机也可以压片，但其厚薄精度低，不能和压延机相比，而且在胶片中常存有气泡。因此，对要求较高的胶片都采用压延机制造，不仅可保证质量，而且效率也较高。压片可以在三辊或四辊压延机上进行。在三辊压延机上压片时，上、中辊间供胶，中、下辊间出胶片，如图11-16所示。对规格要求很高的半成品，则采用四辊压延机压片。多通过一次辊距，压延时间增加，松弛时间较长，收缩相应减小，厚薄的精确度和均匀性都可提高，其工作示意图如图11-17所示。

图11-16　三辊压延机压片工作示意图

图11-17　四辊压延机压片工作示意图

影响压片操作与质量的因素主要有辊温、辊速、胶料配方特性与含胶率、可塑度大小等。提高压延温度可降低半成品收缩率，使胶片表面光滑，但温度若过高容易产生气泡和焦烧现象；辊温过低胶料流动性差，压延半成品表面粗糙，收缩率增大。辊温应依生胶品种和配方特性、胶料可塑度大小及含胶率高低而定。通常是配方含胶率较高、胶料可塑度较低或弹性较大者，压延辊温宜适当提高，反之亦然。另外，为了便于胶料在各个辊筒间顺利转移，还必须使各辊筒间保持适当的温差。如天然胶易包热辊，胶片由一个辊筒向另一辊筒转移时，另一辊筒温度应适当提高些，合成橡胶则正好相反。辊筒间的温差范围一般为5～10℃.各种胶料的压片温度范围见表11-8。

表11-8　各种胶料的压片温度范围

胶料的可塑度大，压延流动性好，半成品收缩率低，表面光滑，但可塑度过大容易产生黏辊现象，影响操作。

压延速度快，生产效率高，但半成品收缩变形率大。压延速度应依胶料的可塑度大小和配方含胶率高低来定。配方含胶率低，胶料可塑度较大时，压延速度应适当加快。辊筒之间存在速比有助于消除气泡，但不利于出片的光滑度。为了兼顾二者，三辊压延机通常采用中、下辊等速，而供胶的上、中辊间有适当速比。

（二）胶片贴合

胶片贴合是利用压延机将两层或多层的同种或异种胶片压合成为较厚胶片的一种压延过程。主要用于生产含胶率高、气体排除困难、气密性要求较严格等性能的胶片。贴合工艺方法有：两辊压延机贴合、三辊压延机贴合和四辊压延机贴合。

1.两辊压延机贴合即用等速两辊压延机或开炼机将胶片复合在一起，贴合胶片厚度可达到5mm，压延速度、辊温和存胶量等控制都比较简单，胶片也比较密实；但厚度的精度较差，不适于厚度在1mm以下的胶片压延。

2.三辊压延机贴合常见的三辊压延机贴合压延法如图11-18（a）所示，将预先压延好的一次胶片由卷取辊导入压延机下辊，经辅助辊作用与包辊胶片贴合在一起，然后卷取。该法要求贴合的各胶片之间的温度和可塑度应尽可能一致。辅助压辊应外覆胶层，其直径以压延机下辊的2/3为宜，送胶与卷取的速度要一致，避免空气混入。

图11-18（b）为带式牵引装置代替辅助压辊的另一种三辊机贴合胶片的方法，分两次压延的胶片在两层输送带之间受压贴合，其效果比压辊法更好。

3.四辊压延机贴合四辊压延机一次可以同时完成两个新鲜胶片的压延与贴合。生产效率高，压延质量好，断面厚度精度高，工艺操作简便，设备占地面积小。常用设备类型有Γ形和Z形两种。Γ形四辊压延机贴合胶片示意图如图11-19所示。Z形四辊压延机贴合胶片厚度精度更高，能完成Γ形压延机不能完成的贴合作业。标准Z形四辊压延机由输送带供料，适于薄壁制品；斜Z形四辊压延机供料方便，适于规格多样化且需要经常调整的工业制品加工。胶料配方和断面厚度不同的胶片贴合时，最好采用四辊压延机，能保证贴合胶面内部密实，无气泡，表面光滑无褶皱。

图11-18　三辊压延机贴合压延法

1-第一次胶片　2-压辊　3-导辊　4-第二次胶片　5-贴合胶片卷取

图11-19　Γ形四辊压延机贴合胶片示意图

1-第一次胶片　2-压辊　3-贴合胶片

（三）压型

压型是将胶料由压延机压制成具有一定断面厚度和宽度、表面带有某种花纹胶片的成型过程。压型制品如胶鞋底、车轮胎胎面等。压型胶片的花纹图案要清晰、规格准确、表面光滑、密实性好、无气泡等。

压型工艺与压片工艺基本相同。压型方式可采用二辊、三辊、四辊压延机，如图11-20所示。不管哪一种压型所使用的压延机，其辊筒至少有一个在表面刻有一定的花纹图案。为了适应压型胶片花纹、规格的变化，需要经常变换刻有不同花纹、不同规格的辊筒，以变更胶片规格及品种。(www.xing528.com)

在压型过程中，胶料的可塑性、热炼温度、返回胶掺用率、辊筒温度、装胶量等因素都直接影响着压型胶片的质量。花纹图案的压出主要依靠胶料的可塑性而不是压力，由此可见，胶料的可塑性是非常重要的。胶料的可塑性过小，胶片的收缩率大，压型花纹棱角不明，胶片表面粗糙，不光滑；胶料的可塑性过大，不易混炼，胶片的力学性能低。

图11-20　二辊、三辊、四辊压延机压型示意

在压型胶料中含胶率不宜太高，需要添加较多的填充剂和适量的软化剂以及再生胶，以增加胶料塑性流动性和挺性，以防花纹变形塌扁并减少收缩率。压型胶片通常都比较厚，容易收缩变形，因此需要采用辊筒温度高、转速低和骤冷措施，以使胶片花纹定型尺寸准确、清晰有光泽。

（四）纺织物的贴胶和擦胶

在某些含有纺织物骨架材料的橡胶压延物中，为了充分发挥这些织物的作用，必须通过挂胶，使线与线、层与层之间由胶料的作用而紧密的结合形成一整体，共同承受负荷应力作用，同时又使线与线、层与层之间相互隔离，不至于相互磨损。这些可以通过在纺织物两面贴上一层薄胶来实现。给纺织物挂胶，有贴胶和擦胶之分。在纺织物上覆盖一层薄胶称为贴胶；使胶料渗入纺织物内则称为擦胶。

1.贴胶在纺织物上贴胶是利用压延机两个等速相对旋转辊筒的挤压力，将一定厚度的胶料贴于纺织物上。由于两辊筒之间的摩擦力较小，对纺织物的损伤不大，织物表面的覆胶量大，耐疲劳性能好。但是，胶料不能够很好地渗入布缝内，与纺织物的附着力较差。纺织物贴胶可以由三辊或四辊压延机来完成，三辊压延机一次只能完成单面贴胶，必须经过两次压延才能够完成双面贴胶，而四辊压延机可以双面一次完成贴胶，如图11-21所示。

贴胶的工艺条件要严格控制和掌握。胶料的可塑性和温度、压延机辊筒的速度和温度、胶料中生胶的种类和配合剂等都是应该严格控制的条件。表11-9是天然橡胶帘帆布压延工艺条件。

图11-21　三辊和四辊贴胶

1-纺织物进辊　2-胶料进料　3-贴胶后出料　4-积胶

表11-9　天然橡胶胶料帘帆布压延工艺条件

压延机辊筒的温度主要取决于胶料的配方（生胶和配合剂种类、用量等）。例如，用四辊压延机压延天然橡胶胶料时，以100～150℃较好，因其粘热辊，所以贴胶时上、中辊的温度应高于旁辊和下辊的温度5～10℃；而压延丁苯橡胶胶料时，以70℃较好，因其易粘冷辊，上、中辊应低5～10℃。而对压延速度来说，较快的速度相应也要求较高的温度。

在贴胶过程中，由于向纺织物表面贴胶是依靠辊筒压力使胶料压贴在上面的，故织物上下两辊筒速度应该保持相等，即图11-25中v2=v3。供料所用的两辊筒转速可以相同，也可以不同，即稍有速比，适量的速比有利于排除气泡，粘贴效果更好一些。辊筒转速高，生产效率高。

由三辊压延机进行贴胶时，可以采用在中下两辊的存料区无积胶或有适量的积胶两种方式。适量的积胶会使两辊筒间隙内的挤压力增加，故称为压力贴胶。压力贴胶可以更有效地将胶料挤压入纺织物的布缝内，从而增强了胶料与纺织物之间的附着力，特别是对未浸胶处理的纺织物更有效。

2.擦胶与贴胶的不同之处是：擦胶时相向运动的辊筒速度不一样，有速比。靠速比所产生的剪切力和辊筒的压力把胶料擦到纤维纺织物的缝隙中去，这样可大大提高纺织物与胶料的附着力。这种擦胶一般用于经、纬紧密交织的帆布，因为布纹间隙很小，如用贴胶的方法，则胶料不能进入布纹中，胶片在帆布表面贴不牢，易脱落。

擦胶一般在三辊压延机上进行，供胶在上、中辊间隙内，擦胶在中、下辊间隙。上、下辊等速，中辊速较快，速比一般在1：（1.3～1.5）：1内变化。

擦胶可分为厚擦与薄擦两种：厚擦中辊全包胶；薄擦中辊后半转部分不包胶，示意图见图11-22。薄擦的耐挠曲性较好，表面光滑。厚擦胶料渗入布层较深，附着力较好。选择薄擦或者厚擦视胶料性能和要求而定。

擦胶工艺中，较常见的三辊压延机单面厚擦的流程图如图11-23所示。帆布要烘干到水分含量3%以下，烘布温度为70℃。胶料可塑性要求较大。擦胶温度主要取决于生胶种类，几种橡胶的擦胶温度见表11-10。对同种生胶，擦胶温度随条件不同，也有差异。辊筒线速度太大，对胶料渗入不利，这对合成纤维更为明显。织物强度大的，线速度可大些，对厚帆布可达30～50m/min。强力小的则相反。通过辊距间堆积胶的多少，可影响胶料擦入布层的深浅。

图11-22　厚擦与薄擦区别示意图

1-纺织物进辊　2-进料　3-擦胶后出料

图11-23　三辊压延机单面厚擦流程图

1-帆布卷　2-导辊　3-三辊压延机　4-烘干加热辊　5-垫布卷　6-擦胶布卷

表11-10　几种橡胶的擦胶温度和可塑性