一、 概況
1、膠輥對(duì)聚氨酯材料的基本要求
（1）必須滿足各種膠輥所要求的物理機(jī)械性能指標(biāo)；
（2）必須和輥芯有良好粘合性，以適應(yīng)粘合成型的工藝要求；
（3）膠輥硬度應(yīng)符合要求，輥面硬度應(yīng)均勻一致；

（4）表面無氣泡，雜質(zhì)及機(jī)械損傷。

2、聚氨酯膠輥的特點(diǎn)和類型
澆注型聚氨酯膠輥是由液體聚氨酯橡膠通過澆注的方法制造的一種膠輥。
與普通膠輥相比，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度（為天然橡膠的2-3倍），卓越的耐磨性（為天然橡膠5-10倍），突出的抗壓縮性；硬度范圍廣，且在高硬度下仍具有高彈性（這是其他膠種所沒有的特性）；表面光潔度高；機(jī)械加工性能優(yōu)越；與金屬粘結(jié)性也比普通橡膠高得多，比較適合一定線速和高壓力下使用。日前聚氨酯膠輥發(fā)展很快，原來使用的大量普通膠輥己被新型聚氨酯膠輥所取代。
澆注型聚氨酯膠輥大體分為聚酯型、聚醚型和聚己內(nèi)酯型三種（指柔性鏈段的主要構(gòu)成原料）。
一般來說，聚酯型多用在低、中硬度的膠輥中，其物理機(jī)械性能高，耐溶劑性能較好，常用作有色金屬行業(yè)。
聚醚型多用在高轉(zhuǎn)速、高硬度的膠輥中，它的耐水性能佳，耐低溫性優(yōu)越，工藝性能好掌握，常用來制造拉絲輥、印花輥等。
聚己內(nèi)酯型綜合性能優(yōu)越，耐低溫性能及耐水解性能好，常用作壓榨輥及要求較高的膠輥。

3、膠輥的主要技術(shù)性能
（1）硬度
各種膠輥的硬度參考值：
壓榨膠輥 80-90Ａ                            　 印花膠輥 92-97Ａ
高速輪轉(zhuǎn)機(jī)制革膠輥 50-60Ａ                  　　擠水膠輥 75-85Ａ
絲光軋輥 85Ａ                                　 墨輥 20-25Ａ
冷軋輥 85-95Ａ                                　烘缸托輥 85-95Ａ
絲光軋輥 80-85Ａ                            　　高速平臺(tái)墨輥 25-30Ａ
壓漿輥 60-65Ａ                              　　銅網(wǎng)伏輥 35－80Ａ
絲方平洗輥 80-85Ａ                          　　一般平臺(tái)墨輥 20-25Ａ
油印膠輥 20-30Ａ                            　　分毯膠輥 95-100Ａ
平洗機(jī)上輥 100Ａ                            　　膠印機(jī)墨輥 30-35Ａ
打字機(jī)膠輥 85-90Ａ                          　　案輥 95-100Ａ
平洗機(jī)下輥 80Ａ                              　 一般印刷墨輥 40-45Ａ
礱谷膠輥 75-95Ａ                            　　胸輥 70-80Ａ
繩洗機(jī)輥 80-90Ａ                            　　拉絲輥 85-90Ａ
毛布導(dǎo)輥 95-100Ａ                           　　軋染膠輥 85Ａ
真空伏輥 80-90Ａ                            　　空心彎輥 55-60Ａ
（2）表面要求
根據(jù)具體的用途而定，有的要求表面光潔或需經(jīng)特殊加工或處理。
（3）中高率：膠輥中心部直徑和端邊部直徑之差。其作用是彌補(bǔ)較細(xì)長(zhǎng)的膠輥在運(yùn)轉(zhuǎn)中的撓度變形，膠輥的中高率隨膠輥的長(zhǎng)度而增加。
4、 金屬輥芯預(yù)處理
（1）認(rèn)真進(jìn)行輥芯的表面清洗，去除油污，潤(rùn)滑劑及金屬締合生成的有機(jī)物質(zhì)。清洗液可用通常的清洗溶劑或三氯乙烯等。
（2）認(rèn)真清除輥芯表面銹跡或氧化物。常用噴砂處理：對(duì)碳鋼質(zhì)輥芯，推薦用80-100目氧化鋁磨料；對(duì)鋁質(zhì)輥芯，宜用140-320目磨料進(jìn)行濕噴砂處　　理，噴砂　　后，應(yīng)使用溶劑將表面殘留粉塵清除干凈。為獲得良好的粘接效果，碳鋼輥芯要在噴砂后4小時(shí)內(nèi)完成粘接，鋁質(zhì)輥芯可在噴砂后72小時(shí)內(nèi)完成粘結(jié)處理。
（3）認(rèn)真涂敷適宜的粘合劑（如NA-1，chcmlock-218,Thixon422等），涂敷粘合劑后，輥芯應(yīng)在干燥空氣中干燥20分鐘，并在90－110℃下處理1小時(shí)，然后進(jìn)行CPU 澆注操作。

二、膠輥生產(chǎn)技術(shù)及工藝
生產(chǎn)工藝：
（1）預(yù)聚體制備舉例
① 聚酯多元醇脫水（在脫水釜中進(jìn)行）：用Mn2000（羥值53-59，mgKOH/g，溶點(diǎn)40-50℃）的聚酯，加熱熔化后在帶攪拌的不銹鋼或搪瓷釜中，脫水溫度100-140℃（聚醚100-110℃），以余壓5mmHg進(jìn)行真空脫水30-60分鐘，使其含水量<0.05%（從視鏡可觀察脫水情況）。為使罐內(nèi)液體充分脫氣，可間歇開停攪拌裝置，抽一段時(shí)間真空后，可停止反應(yīng)罐加熱，使料溫降至70-80℃。
② 預(yù)聚體合成（在反應(yīng)釜中進(jìn)行）；制品的性能取決于所用的原材料及其配比和加工工藝。先按性能要求，如溫度、受力情況和接觸介質(zhì)及使用壽命等選擇合適的原材料，再按要求硬度選定合適配比及工藝條件（如混合溫度、澆注和脫模時(shí)間及硫化條件等）。為保證預(yù)聚體的質(zhì)量，聚酯脫水及預(yù)聚體合成最好不在同一釜中進(jìn)行，預(yù)聚體合成反應(yīng)在干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。為防止反應(yīng)劇烈、溫升過快，須備有冷卻裝置。建議加料順序：先加TDI后加聚酯，如反應(yīng)劇烈，聚酯可分次加入，使反應(yīng)過程平穩(wěn)，反應(yīng)溫度容易控制，合成的預(yù)聚體中游離異氰酸酯單體含量較低，結(jié)構(gòu)較規(guī)整。使其保持在80℃，反應(yīng)1-2小時(shí)，分析異氰酸酯基含量。在可能條件下也可購買符合要求的國內(nèi)外品牌的預(yù)聚體。
③ 預(yù)聚體脫氣（可在預(yù)聚體合成反應(yīng)釜或澆注機(jī)的A 料罐中進(jìn)行）；在85℃及余壓5mmHg下脫泡30-60分鐘。
（2）澆注機(jī)澆注
① 技術(shù)關(guān)鍵
澆注機(jī)是澆注型聚氨酯彈性體（CPU）生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，其主要技術(shù)要求如下：
a、配比精確，計(jì)量穩(wěn)定：采用耐溫耐壓的高精度計(jì)量泵及精密傳動(dòng)，調(diào)節(jié)和顯示裝置，其計(jì)量精度達(dá)0.5%。
b、混合均勻，不產(chǎn)生氣泡，采用特殊結(jié)構(gòu)的高速混合頭，當(dāng)兩組分原液粘度及配比相差很大時(shí)，亦能保證混合均勻，使生產(chǎn)的制品宏觀無氣泡，且調(diào)節(jié)靈活、操　　作方便。
c、溫度穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠：原液的溫度變化會(huì)影響原液的粘度、壓力、計(jì)量精度及混合比，使制品質(zhì)量無法穩(wěn)定。尤其是B組分（MOCA）常溫下為固體，若料溫太低則會(huì)結(jié)死而無法操作，料溫太高則易變色而影響制品質(zhì)量。常用電加熱的導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)，加熱原液，計(jì)量泵及澆注頭，由智能型時(shí)間比例式數(shù)顯溫控儀進(jìn)行恒溫自控。
② 澆注工藝：在B料罐中加入MOCA（熔化溫度>110℃）啟動(dòng)各組分的加熱系統(tǒng)，使A、B料均達(dá)到要求溫度并各自循環(huán)，A料如需要可先進(jìn)行真空脫氣，達(dá)到預(yù)聚體中無氣泡，按配方要求通過調(diào)節(jié)計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速和排量，使A、B料達(dá)到要求的混合比。啟動(dòng)澆注按鈕，則Ａ、Ｂ料在澆注頭的混合腔中通過高速的混合使之混合均勻，當(dāng)排出的混合料在透明軟管中不含氣泡時(shí)即可往模具中澆注（模具及輥芯已經(jīng)預(yù)處理，并預(yù)熱至80-110℃）。當(dāng)兩澆注相隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)（超過釜中壽命1/2）需用清洗劑（二氯甲烷或三氯乙烯）對(duì)混合腔進(jìn)行自動(dòng)清洗（由電腦程控器自動(dòng)控制）。當(dāng)澆注停止時(shí)，A、B原液即自動(dòng)轉(zhuǎn)為各自循環(huán)狀態(tài)，回到各自料罐中。
（3）熟化及后處理
① 成型硫化（模型硫化），膠輥在脫模前在模具中硫化過程，其溫度可選擇在其化學(xué)結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞的前提下，盡可能高一些，以加快擴(kuò)鏈交聯(lián)反應(yīng)，縮短脫模時(shí)間，提高模具和設(shè)備利用率，常以100-200℃，60-120min為宜。
② 后硫化：指膠輥脫模后繼續(xù)加熱硫化的過程，溫度稍低于成型硫化，以90-110℃，3-10小時(shí)為宜。
③ 表面再加工：根據(jù)要求在加工設(shè)備上進(jìn)行車削或磨削加工。
（4） 注意要點(diǎn)
① 模具結(jié)構(gòu)合理，裝配可靠，分型面無漏膠可漏氣。
② 溫度平衡，要求模具、輥芯及膠料的溫度基本相同，模具各部位溫度基本一致。
③ 膠料的澆注點(diǎn)可在輥芯或模具邊緣，應(yīng)保持固定不變，以不產(chǎn)生氣泡為宜，為防止裹挾氣泡，模具可適當(dāng)傾斜使膠料沿壁而下。
④ 膠輥未達(dá)到脫模強(qiáng)度前，不要隨便移動(dòng)模具，以防產(chǎn)生龜裂。
⑤ 裝配模具和輥芯時(shí)，尤其要注意防止涂過粘合劑的輥芯碰著模具內(nèi)壁，影響膠輥的粘接質(zhì)量。即模具上不得粘土粘結(jié)劑，輥芯上不得粘上脫模劑。
⑥ 硫化后膠輥，待達(dá)到要求強(qiáng)度后，再進(jìn)行表面切削和磨光等機(jī)械精加工，以保證輥面的粗糙和輥軸的同心度。
（5）對(duì)CPU 制品模具的基本要求
① 材料：選擇時(shí)應(yīng)著重考慮：具有足夠的強(qiáng)度；足夠的耐熱性和尺寸穩(wěn)定性；符合使用壽命要求的耐用性；制造成本較低。當(dāng)批量生產(chǎn)從耐久性考慮常用金屬材料，單件或試制產(chǎn)品常用環(huán)氧樹脂等非金屬模具，若采用壓力合模澆注則應(yīng)用金屬模具。
② 結(jié)構(gòu)：除了保證制品的幾何形狀和尺寸外，還應(yīng)注意澆注位置，分型面和排氣，以便達(dá)到： a、 便于制品的澆注和脫模； b、保證制品工作表面的質(zhì)量； c、 便于模腔中氣體的排出； d、 便于模具的制造和機(jī)械加工，降低模具成本。
（6） 影響聚氨酯膠輥性能的主要因素：
① 多元醇分子量對(duì)膠輥性能的主要因素：分子量的大小決定了聚氨酯彈性體中特性基團(tuán)的密度：聚酯型隨分子量增大，則其物性可提高；而聚醚型隨分子量增加，則提高了其柔順性，拉伸強(qiáng)度和模量會(huì)有所下降。一般應(yīng)控制多元醇分子量在1100-2200之間。
② 預(yù)聚體異氰酸酯基（NCO）百分含量的影響：隨NCO增加，則硬度、抗撕裂，定伸強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度提高，且聚體粘度降低，易于脫泡和混合，而伸長(zhǎng)率下降；NCO過高，則膠料固化速度過快，釜中壽命變短，對(duì)澆注工藝極為不利。故NCO%一般在2.4-6.5%為宜。
③ 擴(kuò)鏈系數(shù)的影響： 胺類固化劑（MOCA）與預(yù)聚體中NCO的當(dāng)量比（NH2/NCO）對(duì)膠料物性影響明顯一般以0.85-0.95%為宜。對(duì)于MOCA交聯(lián)體系一般應(yīng)保持NCO稍過量，可使彈性體制品具有合適的交聯(lián)度，當(dāng)擴(kuò)鏈系數(shù)為0.88時(shí)，化學(xué)交聯(lián)和物理交聯(lián)達(dá)到較好平衡，彈性體的綜合性能最；：當(dāng)?shù)?或更大時(shí)，因MOCA的增塑效應(yīng)，且化學(xué)交聯(lián)和氫鏈的減弱，強(qiáng)度明顯降低，且永久變形較大。（故實(shí)用為保險(xiǎn)，則擴(kuò)鏈系統(tǒng)常取0.85）。
④ 混合溫度的影響：由于預(yù)聚體及擴(kuò)鏈的種類不同，其工藝條件（混合溫度）亦不同，混合溫度提高釜中壽命和凝膠時(shí)間縮短，過低的混合溫度為固體擴(kuò)鏈劑所不允許，雖有利于延長(zhǎng)釜中壽命和提高物理性能，但不易脫泡和均勻混合（因粘度變大），以擴(kuò)鏈劑在預(yù)聚體中不析出為宜，如MOCA則以110-120℃為宜。
三、主要設(shè)備
1、反應(yīng)釜：作多元醇脫水和預(yù)聚體合成及脫泡之用�？刹捎貌讳P鋼內(nèi)膽，附加熱夾套及外包聚氨酯硬泡絕熱層的三層結(jié)構(gòu)反應(yīng)釜，附有錨式攪拌、電加熱的導(dǎo)熱油循環(huán)及控溫系統(tǒng)，真空緩沖罐及真空泵系統(tǒng)。釜上應(yīng)備有進(jìn)料、出料、觀察、測(cè)溫、測(cè)壓力及真空、安全放空及抽真空等工藝管孔，其容積同要求的產(chǎn)量而定，常用真空泵為雙級(jí)旋片式，抽氣量為8或15升/秒。
2、澆注機(jī)：由于CPU具有釜中壽命短，凝膠速度快，單件用膠量大等特點(diǎn)，為了生產(chǎn)高品質(zhì)的膠輥，必須采用澆注機(jī)生產(chǎn)。
臨安超杰聚氨酯制品廠CPU20F系列高溫型聚氨酯彈性體澆注機(jī)特點(diǎn)：
（1）各系統(tǒng)原料循環(huán)方式
① 原料由料罐——計(jì)量泵——澆注頭切換閥——原料罐的全流量循環(huán)，可確保料溫均一，流量穩(wěn)定。
② 料罐可通入干燥氯氣，防止水分混入使原液變質(zhì)。原液循環(huán)回流口設(shè)在料罐底部，不會(huì)帶入氣泡。
③ 通過平衡循環(huán)——吐出壓力（設(shè)有可靠的節(jié)流及精密的調(diào)壓裝置）提高混合比的精度和穩(wěn)定吐出量。
（2）采用高精度計(jì)量系統(tǒng)：
① 采用耐溫、耐壓、高硬度的低速精密計(jì)量泵，流量準(zhǔn)確、穩(wěn)定。
② 采用高精度進(jìn)口變頻調(diào)速裝置，調(diào)節(jié)混合比及流量，靈活、方便、可靠。
③ 由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍很大，當(dāng)吐出量較小或粘度較低時(shí)亦能保證達(dá)到要求的精度。
（3）高效、結(jié)構(gòu)先進(jìn)的澆注頭
① 各組分原液由循環(huán)切換到吐出時(shí)，迅速同步，不會(huì)出現(xiàn)超前和滯后現(xiàn)象。
② 設(shè)有高精度的節(jié)流和回流調(diào)節(jié)裝置，可使循環(huán)和吐出壓力調(diào)節(jié)平衡，提高混合比的精度，可保證制品質(zhì)量。
③ 采用專用并久經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的混合頭，使粘度差很大，混合比懸殊的兩組分原液在極短時(shí)間內(nèi)混合均勻，且不產(chǎn)生氣泡。能快速排除混合腔內(nèi)空氣，故初期混合液損耗較少。
④ 采用特殊設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)式軸封裝置，不倒料，確保潤(rùn)滑可靠，更換方便。
⑤ 切換閥采用經(jīng)精密加工的聚四氟密封，調(diào)節(jié)方便，無熱變形之慮。
⑥ 專用的氣動(dòng)清洗開關(guān)使清洗混合腔用的清洗液和壓縮空氣經(jīng)物料吐出節(jié)流孔吐出，故永不堵塞，亦不會(huì)使混合料倒流。
（4）控制及電器系統(tǒng)先進(jìn)可靠、穩(wěn)定
① 采用電腦程控器控制澆注及自動(dòng)清洗，操作簡(jiǎn)單、維修方便、線路清楚、故障率低。
② 采用智能型時(shí)間比例式數(shù)顯溫控儀及鉑電電阻來控制Ａ料原液；A料介質(zhì)；B料原液；B料介質(zhì)；B計(jì)量泵及澆注頭的溫度，準(zhǔn)確可靠、直觀，控制及調(diào)節(jié)非常方便。
③ 原液壓力數(shù)字顯示，（超壓報(bào)警）流量及混合頭轉(zhuǎn)速均可數(shù)顯。
3、模具及輥芯加熱裝置：參考模具及輥芯的大小，設(shè)計(jì)成相應(yīng)的加熱裝置，要加溫到90-110℃，常采用帶控溫和顯示的遠(yuǎn)紅外電加熱器。