第五章：压延

当两辊筒线速度不相等时，其 胶料的流动状态如图所示。从 图中可以看出，当两辊筒线速 度不等时，胶料流速分布规律 基本不变。只是这时在Z点、W 点处，胶料的流速不是相等， 而是存在着一个与两辊筒线速 度差相对应的速度梯度。胶料 中间部位速度最大处也都向速 度大的辊筒那边靠近了一些。 总的结果是速度梯度增加。
1、纺织物的烘干 进行挂胶压延的纺织物（包括已浸胶 的）在压延前必须烘干，以减少其含水量，避免压延时 产生气泡和脱层现象，也有利于提高纺织物温度，压延 时易于上胶。
2、锦纶（尼龙）帘布的热伸张
由于锦纶具有受热收缩
的特性，如果受热时不伸张，将导致成品在使用过程中 产生较大变形，使用寿命下降。为此，锦纶帘布必须在 压延过程中进行热伸张处理，即在热的条件下拉伸，在 张力下定型冷却，从而使锦纶分子链重新定向结晶。 3、纺织物的涂胶 涂胶是将胶浆均匀地涂覆于纺织物表 面的工艺过程。适用于帆布和致密性较强的锦纶布或细 布、丝绸布类。根据所用设备的不同，涂胶可分为刮涂 和辊涂等。
此外，还常配备作为预热胶料的开炼机；向压延机 输送胶料的运输装置；纺织物的预热干燥装置及纺 织物（胶片）压延后的冷却和卷取装置等。 压延工艺过程一般包括混炼胶的预热和供胶； 纺织物的导开和干燥；胶料在压延机上压片、贴 合、压型或在纺织物上挂胶：压延半成品的冷却、 卷取、裁断、存放等工序。
§5.2压延理论分析
一、胶料的压延条件
胶料进入开炼机两辊筒间 隙的条件是接触角要小于和 等于胶料与辊筒的摩擦角。 这一条件也同样适用于压延 机。那么，多厚的胶料才能 进入压延机辊筒缝隙而被压 延呢?
设进入压延机的胶料厚度为h1，，经压延其厚度减为h2， 则厚度减小为△h=h1-h2，△h称为胶料的厚度压缩值，它 与接触角。和辊筒半径及的关系可从图的几何关系中求出。
五、压延效应
胶片压延后出现纵横方向物理机械性能的各向异 性现象叫压延效应。
产生压延效应后，明显地出现顺压延方向胶料的拉伸强 度大、扯断伸长率小、收缩率大；而垂直于压延方向胶 料的拉伸强度低、扯断伸长率大、收缩率小。 产生压延效应的原因主要是胶料中的橡胶分子和各 向异性配合剂粒子，如片状、棒状、针状配合剂等经压 延后产生沿压延方向进行取向排列的结果。 问题：压延效应的影响因素？ ①当胶料中使用针状或片状等具有各向异性的配合剂 （如滑石粉、陶土、碳酸镁等）时，压延效应较大，且 难以消除，因此在压延制品中应尽量避免使用。
②辊筒速度和速比 辊速应根据胶料的可塑性来决定。可 塑性大的胶料，辊速可快些；可塑性小的胶料，辊速应 慢些。但辊速不宜太慢，否则影响生产能力。辊筒之间 有一定的速比，有助于排除气泡，但对所出胶片的光滑 度不利。通常三辊压延机压片时，上、中辊供胶处有速 比，以排除气泡，而中、下辊等速，以便压出具有光滑 表面的胶片。 3、压片作业中的问题、产生原因以及解决办法？P350
第五章 压延
安徽理工大学材料科学与工程学院 高分子材料与工程专业 丁国新
§5.1概述
1、压延：是使混炼均匀的胶料通过若干相对旋转辊筒间 隙时，受到挤压、延展成为一定厚薄均匀胶片或在纺织 物上涂胶层的一种工艺过程，是橡胶加工中最常用的工 艺之一。 它包括压片、贴合、压型、贴胶和擦胶等作业。压 延是一项精细的作业，直接影响着产品的质量和原材料 的消耗，在橡胶制品加工中占有重要地位。 2、压延机 压延机按辊筒数目可分为二辊、三辊、四辊及 五辊（其中三辊、四辊应用最多）压延机；按工艺用途可 分为压片压延机、擦胶压延机、通用压延机、贴合压延 机、钢丝压延机等；按辊筒的排列型式可分为竖直型、三 角型、L型、Z型和S型压延机等。
2、辊筒的挠度变形及补偿措施 胶料通过压延机辊筒缝隙时，给予辊筒的横压力是 很大的，这会使辊筒产生弹性弯曲（或挠度），以致压 延出来的胶片有中部厚、两边薄的现象。为此，压延机 在设计上必须进行挠度补偿。 ①辊筒中高度法 ②辊筒轴交叉法 ③预负荷补偿法
四、胶料压延后的收缩
橡胶是一种粘弹性物质，因此胶料在一定切变速率 下流动（塑性变形）时，必然伴随着高弹性变形。因此 当胶料离开压延机辊筒缝隙后，外力作用消失，胶料便 发生弹性恢复。而这种恢复过程需要一定的时间才能完 成，这就导致压延后胶片在停放过程中出现收缩现象 （长度缩短，厚度增加）。 弹性恢复过程是一种应力松弛过程。因此，为了保 证压延半成品尺寸的稳定性，应尽量使胶料的应力松弛 在压延过程中迅速完成，以减少胶料在压延后的弹性恢 复。
为使胶料达到良好的热可塑性，热炼常分两步进 行。第一步称之为粗炼，采用低辊温（40～50℃）、小 辊距（2～5mm）薄通7～8次，以进一步提高胶料的可塑 性和均匀性。第二步称之为细炼或热炼，采用高辊温 （60～70℃）、大辊距（7～l0mm）过辊6～7次，以便胶 料获得热可塑性。
二、纺织物的预加工
2、纺织物挂胶的目的：隔离织物，避免相互摩擦受损； 增加成型粘性，使织物之间自相紧密地结合成一整体， 共同承担外力的作用；增加织物的弹性、防水性，以保 证制品具有良好的使用性能。 3、对纺织物挂胶的要求是：胶料要填满织物空隙，并渗 入织物组织有足够深度，使胶与布之间有较高的附着 力；胶层应厚薄一致，不起皱、不缺胶；胶层不得有焦 烧现象。
R1=R2=R △h／2＝R-O2C2＝R-Rcosα △h＝2R(1-cosα)
当压延机辊距为e时，能够引入压延机的胶料最大厚度为 h1最大=△h+e 可以看出，能够进入压延机辊筒缝隙的胶料最大厚度为 胶料的厚度压缩值△h和辊距e之和，并且当辊距一定时，辊 筒直径越大，能进入辊筒缝隙的胶料厚度也越大。
②由橡胶分子链取向产生的压延效应，则是因为橡胶分 子链取向后不易恢复到自由状态而引起的，因此，凡能 促使胶料应力松弛过程加快的因素均能减少压延效应。 生产中提高压延温度或热炼温度、增加胶料可塑性、缩 小压延机辊筒的温度差、降低压延速度和速比、将压延 胶片保温或进行一定时间的停放、改变续胶方向（胶卷 垂直方向供胶）。
②压延速度不同，收缩率不同。当压延速度较慢时，辊筒
压力作用时间长，胶料中橡胶分子松弛充分，因此收缩率 小。而当压延速度很快时，胶料中的橡胶分子来不及松弛 或松弛不充分，其收缩率增大。
③压延温度不同，收缩率也不同。当压延温度升高，一 方面使胶料粘度下降、流动性增加；另方面由于橡胶分 子热运动加剧，松弛速度也加快，因而胶料压延后收缩 率减小。相反，压延温度降低，则胶料压延后的收缩率 必然增大。可见，升高温度与延长作用时间（降低速 度）对生胶的粘弹行为（松弛收缩）的作用是等效的， 都能减小胶料压延后的收缩。
三、胶料在辊筒上的受力状态
1、受力状态 胶料压延时，在辊筒缝隙中受到两方面的作用力， 一是辊筒的旋转拉力，它由胶料和辊筒之间的摩擦力作 用产生，它的作用是把胶料带入辊筒缝隙；二是辊筒缝 隙对胶料的挤压力，它使胶料推向前进。 胶料压延时，在辊筒缝隙中所受的压力随辊距而变 化，其变化规律是由小到大，再由大到小。由实验测得 的压力分布曲线大致如图所示。
问题：造成压延收缩率的原因是什么？如何减小压延收缩率？

①胶料种类不同，收缩率不同。在相同工艺条件下，天然
橡胶的收缩率较小，合成橡胶的收缩率较大；活性填料的 胶料收缩率较小，非活性填料的胶料收缩率较大；填料含 量多的收缩率较小，填料含量少的收缩率较大；胶料黏度 低（可塑性大）的收缩率较小，黏度高（可塑性小）的收 缩率较大。
三、胶片贴合
1、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。 2、贴合工艺 根据所用设备不同，贴合工艺方法可分为二辊、三 辊、四辊压延机贴合三种，二辊压延机贴合是用普通等 速二辊炼胶机进行，其贴合厚度较大，可达5mm，操作 简便，但精度较差。三辊压延机贴合可将预先出好的胶 片或胶布与新压延出来的胶片进行贴合。四辊压延机贴 合可同时压延出两块胶片进行贴合，效率高，质量好， 规格也较精确，但压延效应较大。
由图可知，当胶料从X点进入 辊缝后，压力即逐渐上升，至 Z点达到最大压力值。随后压 力下降，在W处压力为零。实 验结果表明，辊距最小处的Y 点的压力仅为最大压力值的 一半。
如果将压力分布曲线积分，并将其结果乘以辊筒的工作 长度，即可计算出胶料在整个辊筒区域的总压力。这个 总压力反作用于辊筒上，企图把相近的两辊筒分开，故 称为分离力。 影响分离力的主要影响因素有辊简直径、辊筒线速 度、辊筒工作部分长度、辊筒辊距、胶料黏度和辊筒温 度等。一般规律是，分离力随辊简直径和工作部分长度 的增加、胶料黏度的增大而增大；辊筒线速度增大，分 离力开始增加，当线速度增大影响到胶料黏度下降较大 时，分离力的增大就趋于平衡；在较大的辊距范围内， 辊距减小，分离力增加；胶料和辊筒的温度增加，分离 力下降。
§5.3压延前的准备工艺
一、胶料的热炼
为了压延的顺利进行及操作方便，获得无气泡、无 疙瘩的光滑胶片或胶布（如胶帘布、胶帆布等），要求 压延所用的胶料必须具备一定的热可塑性和均一的质 量。这就要求在压延前先将停放一定时间的混炼胶在开 炼机上进行翻炼、预热，以达到一定的均匀的热可塑 性。这一工艺过程称为热炼。 擦胶作业要求胶料有较高的可塑性，以便胶料渗入 纺织物组织的空隙中；压片和压型作业的胶料可塑性不 能过高，以使胶坯有较好的挺性；贴胶作业的胶料，其 可塑性则介于上述二者之间。
对于规格要求很高的半成品，可采用四辊压延机压 片。比三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，收缩则相应减小，从而使胶片厚薄 的精度和均匀性提高。 2、影响压片工艺的因素 ①辊筒温度 控制压延机辊温是保证压片质量的关键。适 当控制各辊之间的温度差才能使胶片沿辊筒之间顺利通 过。而辊温决定于胶料的性质，通常含胶率高的或弹性 大的胶料，辊温应高些；含胶量低的或弹性小的胶料， 辊温应低些。
为保证贴合工艺效果，要求各胶片要有一致的可塑 度，否则会导致脱层、起皱等现象。当配方和厚度都不 同的两层胶片贴合时，最好采用“同时贴合法”，即将从压 延机出来的两块新鲜胶片进行热贴合，这样可使贴合半 成品密着、无气泡，胶片不易起皱。