膠輥的生產(chǎn)工藝及技術(shù)進(jìn)展
多年來(lái)，膠輥生產(chǎn)由于產(chǎn)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(dòng)化成為難點(diǎn)，迄今為止，多數仍是以人工為主的間斷式單元型作業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)。近來(lái)一些較大的專(zhuān)業(yè)性生產(chǎn)廠(chǎng)家已開(kāi)始實(shí)現從膠料到成型和硫化工藝的連續化生產(chǎn)，使生產(chǎn)效率成倍提高，極大地改善了工作環(huán)境和勞動(dòng)強度。
近年來(lái)注射、擠出和纏繞等技術(shù)不斷發(fā)展，膠輥成型硫化設備使膠輥生產(chǎn)逐漸走上了機械化和自動(dòng)化。膠輥性能對整機的影響十分巨大，對工藝操作和生產(chǎn)質(zhì)量極為嚴格，其很多類(lèi)產(chǎn)品已列為精細制品的范疇，其中橡膠、塑料材質(zhì)的選用和產(chǎn)品尺寸精度的控制是關(guān)鍵。膠輥的橡膠表面不允許有任何雜質(zhì)、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(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程中，必須保持絕對清潔和精工細作，實(shí)現操作統一化、技術(shù)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(shù)含量的工藝。
一、膠料制備
對膠輥來(lái)說(shuō)，膠料的混煉是最為關(guān)鍵的環(huán)節。膠輥用膠料種類(lèi)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(kāi)煉機以多種母煉膠的形式進(jìn)行混煉加工。近些年來(lái)，企業(yè)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(jìn)行濾膠，消除膠料內的雜質(zhì)。然后再用壓延機、壓出機、貼合機制成沒(méi)有氣泡和雜質(zhì)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(jìn)行嚴格的外觀(guān)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(zhì)和氣泡，在硫化后對表面進(jìn)行研磨時(shí)即有可能出現砂眼，由此將導致整個(gè)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(shí)現了機械自動(dòng)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(chǎn)。同時(shí)，在成型過(guò)程中以微機自動(dòng)控制其規格尺寸和外觀(guān)形狀，有的也可用壓出機直角和異形擠出的方法進(jìn)行成型。
上述成型方法不僅能減輕勞動(dòng)強度，同時(shí)還能消除可能產(chǎn)生的氣泡。為防止膠輥硫化中變形并防止氣泡和海綿的產(chǎn)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(shí)現了機械化，但由于硫化之后還要除去包扎物，形成一個(gè)“盲腸”工藝，使制造過(guò)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(chǎn)工藝形式。為提高生產(chǎn)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(chǎn)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(dòng)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(shí)間要延長(cháng)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(shí)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(chǎn)生不同收縮而造成膠輥與膠芯之間發(fā)生脫層，一般硫化多采用緩慢升溫升壓的方式，硫化時(shí)間遠比橡膠本身所需硫化時(shí)間要長(cháng)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(shí)間往往長(cháng)達24~48h，約為橡膠正常硫化時(shí)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(shí)行注壓機裝模、抽真空硫化，并且可以自動(dòng)開(kāi)閉模，機械化和自動(dòng)化程度大幅提高，而且硫化時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。尤其是采用橡膠注射成型硫化機時(shí)，把成型和硫化兩個(gè)工序合二為一，時(shí)間可以縮短到2-4min，已成為膠輥生產(chǎn)發(fā)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(chǎn)中發(fā)展很快，并為之開(kāi)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(chǎn)工藝大為簡(jiǎn)化。不過(guò)，最大問(wèn)題是由于必須使用模具，對于大型膠輥特別是單個(gè)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，導致生產(chǎn)成本大幅提高，給推廣使用帶來(lái)了很大困難。
為解決這一難題，近年開(kāi)始出現無(wú)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(shí)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(dòng)化程度高，而且省去了笨重的模具，可隨意根據要求生產(chǎn)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(fā)展方向。
另外，在世界各地用液體硅橡膠制造辦公自動(dòng)化設備方面使用的微型精細膠輥也發(fā)展很快。它們分為加熱固化(LTV)和室溫固化(RTV)兩大類(lèi)，所用設備也同上面的PUR不同，形成另一類(lèi)澆注形式。在這里，最關(guān)鍵的問(wèn)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(chǎn)最后也是最關(guān)鍵的一道工序，表面研磨狀態(tài)直接左右著(zhù)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(chē)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(yè)多視其為技術(shù)決竅，保持對外不宣的態(tài)度。其中最大的問(wèn)題是如何解決研磨時(shí)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(jìn)行研磨處理外，還要徹底清洗，除去表面附著(zhù)的膠粉，要求較高的還要對表面進(jìn)一步作拋光加工，也有的在表面涂覆樹(shù)脂涂料、乳膠漆料、磁粉、靜電粉體等。同時(shí)，也可電鍍一層所需鍍層，或者進(jìn)行化學(xué)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(zhù)膠輥的不斷發(fā)展，膠輥表面的涂敷技術(shù)也得到快速提高，現已開(kāi)始改變膠輥性能完全靠包覆橡膠的傳統方法。具體地說(shuō)，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(lèi)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(lái)一樣，但其功能卻發(fā)生了很大變化，有的變成功能膠輥，這種表面處理技術(shù)今后將很有發(fā)展前途。
綜上所述，現今生產(chǎn)使用的膠輥已形成了具有獨特工藝的產(chǎn)品系列。雖然目前國內仍以傳統產(chǎn)品為主，但技術(shù)含量在不斷提高，不少產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入高新技術(shù)領(lǐng)域，附加值逐漸增大，正成為工業(yè)橡膠制品中又一個(gè)經(jīng)濟亮點(diǎn)。