橡胶辊的生产是一个结合了材料科学、精密机械和工艺技术的复杂过程。其核心在于将具有特定性能的橡胶层牢固、精确地粘合在金属(或其它材料)辊芯上,并满足最终使用所需的尺寸、硬度、表面光洁度和性能要求。
以下是橡胶辊典型的生产过程,可分为几个关键阶段:
需求分析:明确辊子的用途(如印刷、造纸、纺织、钢铁、涂布等),确定关键性能指标:硬度(肖氏A或IRHD)、耐介质性(油、溶剂、酸碱性)、耐磨性、耐温性、弹性、表面状态(光面、雾面、花纹、螺纹)等。
结构设计:
辊芯设计:通常为钢制(碳钢、不锈钢),也有铝制或塑料制。需设计结构(实心、中空)、壁厚、轴头形式(通轴、镶轴)及动平衡要求。中空辊芯常用于加热或冷却介质循环。
胶层设计:确定橡胶种类、厚度、层数(有时为多层不同硬度的胶层)。
材料选择:
橡胶材料:根据用途选择,例如:
丁腈橡胶:耐油性好,用于油墨辊、轧钢辊。
三元乙丙橡胶:耐臭氧、耐候、耐蒸汽,用于造纸、纺织、户外设备。
硅橡胶:耐高低温、食品级、高弹性,用于食品加工、热转印。
聚氨酯橡胶:高耐磨、高承载、耐切割,用于工业输送辊、造纸压榨辊。
氯丁橡胶:耐候、耐中等油品,通用性较好。
天然橡胶:高弹性、低生热,用于简易缓冲辊。
粘合剂:选择确保橡胶与金属辊芯牢固粘合的专用胶粘剂体系。
辊芯:进行必要的金属加工和预处理。
这是确保粘合牢固(不脱胶)的关键步骤。
机械处理:对辊芯表面进行喷砂或打磨,彻底清除锈迹和油污,并创造粗糙的表面以增加粘合面积。
化学清洗:使用溶剂(如丙酮、三氯乙烯)清洗,去除所有油脂和残留物。
涂刷底涂和粘合剂:在清洁干燥的辊芯表面均匀涂刷专用的金属底涂和粘合层。涂覆后需在无尘环境中充分干燥或硫化。
这是赋予橡胶辊最终形状和性能的核心环节,主要有两种方法:
混炼与预成型:将生胶与各种配合剂(硫化剂、促进剂、补强剂、防老剂等)在密炼机中混炼均匀,制成混炼胶。然后通过挤出机或压延机,将胶料制成与辊筒尺寸相近的带状或片状。
包胶:将预成型好的胶料紧密地包裹在处理好的辊芯上,确保无气泡、无缝隙。多层胶料需分层包裹。
缠绕保护层:在包好的胶料外紧密缠绕数层高温硫化帆布或PET薄膜,以施加均匀的硫化压力,防止胶料在硫化过程中流动变形。
硫化:将包裹好的辊子放入大型蒸汽硫化罐中。在高温(通常120°C-180°C)和压力下保持数小时至十几小时,使橡胶发生不可逆的交联(硫化)反应,获得最终的物理机械性能,同时粘合剂发生作用,实现牢固粘合。
将处理好的辊芯作为“嵌件”,放入大型橡胶注射机的模具型腔中。
机器将加热塑化的混炼胶高压注射到模具型腔内,充满辊芯与模具之间的空隙。
在模具内保持温度压力,使胶料完成硫化。此法自动化程度高,尺寸精确,效率高,但模具成本高昂。
硫化后的橡胶辊只是“毛坯”,必须经过精密加工才能达到使用要求。
拆除保护层:冷却后,剥去外层缠绕的帆布或薄膜。
车削/磨削:在精密数控车床或磨床上,对橡胶表面进行车削和磨削。
粗加工:去除多余胶料,获得接近最终尺寸的圆柱体。
精磨:使用专用砂轮(如CBN砂轮),以精确的转速、进给量和冷却方式,将辊身加工到最终的精确尺寸(公差可达±0.01mm)、圆度和圆柱度。
抛光:根据要求,使用抛光带或抛光轮对表面进行抛光,达到指定的光洁度(镜面、亚光等)或纹理。
动平衡校正:对于高速运转的辊子,必须进行动平衡测试。通过在辊芯特定位置增重或去重,确保其在工作转速下振动极小,保证运行平稳。
表面处理:有时会根据需要,进行涂层(如特氟龙涂层)、镀铬或激光雕刻表面花纹等处理。
最终检验:测量直径、长度、硬度(用橡胶硬度计)、表面粗糙度、跳动量、动平衡值,并进行外观检查(无气泡、杂质、裂纹)。
性能测试:必要时抽样进行粘合强度测试(如剥离试验)、耐介质测试等。
包装:清洁辊面后,用防锈纸、塑料膜和坚固的木箱包装,保护成品,特别是精密表面,在运输中免受损伤。
橡胶辊的生产是一个 “材料 + 粘合 + 精密制造” 的系统工程。从胶料配方设计 到 辊芯预处理与粘合,再到 成型硫化的工艺控制,最后通过 高精度的机械加工 来实现最终性能,每一个环节都对最终产品的质量和使用寿命至关重要。不同用途的橡胶辊,其生产流程的侧重点和工艺参数会有显著差异。
