膠輥的生產工藝及技術進展

　　多年來，膠輥生產由于產品的不固定性、尺寸規格的多樣性，使工藝設備的機械化、自動化成為難點，迄今為止，多數仍是以人工為主的間斷式單元型作業生產線。近來一些較大的專業性生產廠家已開始實現從膠料到成型和硫化工藝的連續化生產，使生產效率成倍提高，極大地改善了工作環境和勞動強度。
　　近年來注射、擠出和纏繞等技術不斷發展，膠輥成型硫化設備使膠輥生產逐漸走上了機械化和自動化。膠輥性能對整機的影響十分巨大，對工藝操作和生產質量極為嚴格，其很多類產品已列為精細制品的范疇，其中橡膠、塑料材質的選用和產品尺寸精度的控制是關鍵。膠輥的橡膠表面不允許有任何雜質、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象。為此，要求膠輥在整個生產工藝過程中，必須保持絕對清潔和精工細作，實現操作統一化、技術標準化。橡膠塑料與金屬芯的結合、粘貼和注射成型、硫化研磨等工序都因此成為高技術含量的工藝。
　　一、膠料制備
　　對膠輥來說，膠料的混煉是最為關鍵的環節。膠輥用膠料種類從天然橡膠、合成橡膠到特種材料多達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。常規的方法是采用開煉機以多種母煉膠的形式進行混煉加工。近些年來，企業更多地改用嚙合式密煉機，以分段混煉的方式制取膠料。
　　膠料達到均勻混煉之后還要用濾膠機進行濾膠，消除膠料內的雜質。然后再用壓延機、壓出機、貼合機制成沒有氣泡和雜質的膠片或膠條，供膠輥成型用。在成型之前，對這些膠片、膠條還要進行嚴格的外觀檢查，限定停放期，保持新鮮表面并防止粘連和擠壓變形。因為膠輥大部分為非模壓制品，一旦表面橡膠存在雜質和氣泡，在硫化后對表面進行研磨時即有可能出現砂眼，由此將導致整個膠輥出現超標返修，甚至報廢。
　　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。目前國內主要以機械或手工粘貼成型為主，國外多數已實現了機械自動化。大中型膠輥基本上采用仿形擠出，用壓出膠片連續粘貼成型或擠出膠條連續纏繞成型的方式生產。同時，在成型過程中以微機自動控制其規格尺寸和外觀形狀，有的也可用壓出機直角和異形擠出的方法進行成型。
　　上述成型方法不僅能減輕勞動強度，同時還能消除可能產生的氣泡。為防止膠輥硫化中變形并防止氣泡和海綿的產生，尤其對包貼法成型的膠輥，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現了機械化，但由于硫化之后還要除去包扎物，形成一個“盲腸”工藝，使制造過程復雜化，而且因包扎布、纏繞繩的使用次數極為有限、消耗量大而造成浪費。
　　對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工藝形式。為提高生產效率，現已大多采用模制法，而且精度也遠遠高于非模制法。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，但仍未脫離往返運輸吊卸的繁重勞動負擔。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，時間要延長1~2倍，一般常用于中空鐵芯的膠輥。對不能用硫化罐硫化的特殊膠輥，有時采取熱水硫化，但水污染的處理有待解決。
　　為防止橡膠與金屬芯因導熱差異產生不同收縮而造成膠輥與膠芯之間發生脫層，一般硫化多采用緩慢升溫升壓的方式，硫化時間遠比橡膠本身所需硫化時間要長得多。大型膠輥為達到內外均一硫化以及使金屬芯與橡膠的導熱性相近，在罐內停留的時間往往長達24~48h，約為橡膠正常硫化時間的30~50倍。
　　小型和微型膠輥現已大部分改為平板硫化機模壓硫化，徹底改變了膠輥傳統的硫化方式。近年還實行注壓機裝模、抽真空硫化，并且可以自動開閉模，機械化和自動化程度大幅提高，而且硫化時間短，生產效率高，產品質量好。尤其是采用橡膠注射成型硫化機時，把成型和硫化兩個工序合二為一，時間可以縮短到2-4min，已成為膠輥生產發展的重要方向。
　　目前，以聚氨酯彈性體（PUR）為代表的液體橡膠在膠輥生產中發展很快，并為之開辟了材料和工藝革命的新途徑。它采用澆注形式，把復雜的成型操作與笨重的硫化設備甩掉，使膠輥生產工藝大為簡化。不過，最大問題是由于必須使用模具，對于大型膠輥特別是單個產品來說，導致生產成本大幅提高，給推廣使用帶來了很大困難。
　　為解決這一難題，近年開始出現無模制造的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，定量地澆注到緩慢旋轉的膠輥金屬芯上，一步一步實現邊澆注邊固化，最后形成膠輥。這種工藝不僅流程短，機械化、自動化程度高，而且省去了笨重的模具，可隨意根據要求生產各種規格尺寸的膠輥，使成本大幅度下降，現已成為PUR膠輥的主要發展方向。
　　另外，在世界各地用液體硅橡膠制造辦公自動化設備方面使用的微型精細膠輥也發展很快。它們分為加熱固化(LTV)和室溫固化(RTV)兩大類，所用設備也同上面的PUR不同，形成另一類澆注形式。在這里，最關鍵的問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最后也是最關鍵的一道工序，表面研磨狀態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，各企業多視其為技術決竅，保持對外不宣的態度。其中最大的問題是如何解決研磨時橡膠的生熱現象和保持研磨后表面的最佳撓度。
　　膠輥除了對表面要進行研磨處理外，還要徹底清洗，除去表面附著的膠粉，要求較高的還要對表面進一步作拋光加工，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，也可電鍍一層所需鍍層，或者進行化學氧化處理等，以達到光感、抗蝕、磁化和導電等功能的目的。
　　隨著膠輥的不斷發展，膠輥表面的涂敷技術也得到快速提高，現已開始改變膠輥性能完全靠包覆橡膠的傳統方法。具體地說，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、刮涂機一類設備，增設油屏蔽層以達到提高耐油性的目的等，盡管膠輥的形狀、材料同原來一樣，但其功能卻發生了很大變化，有的變成功能膠輥，這種表面處理技術今后將很有發展前途。
　　綜上所述，現今生產使用的膠輥已形成了具有獨特工藝的產品系列。雖然目前國內仍以傳統產品為主，但技術含量在不斷提高，不少產品已經進入高新技術領域，附加值逐漸增大，正成為工業橡膠制品中又一個經濟亮點。