CN103435878B - 一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊及其制造方法，属于胶辊及其制备方法领域。本发明的橡胶辊所用胶料包括如下重量百分比的组分：HNBR44.1-52.1%，沉淀白炭黑13.0-22.0%，钛白粉2.2-2.6%，增塑剂4.4-5.2%，硬脂酸0.3-0.4%，活性氧化锌0.9-1.0%，氧化镁1.7-2.0%，色母胶0.4-0.5%，树脂补强剂15.6-17.6%，防老剂DDA0.7-0.8%，防老剂ZMB2/C-50.7-0.8%，TAIC501.5-1.8%，14-40B-GR3.5-4.2%；其制备步骤为：胶料混炼、缠绕包胶、硫化罐硫化和车磨加工。本发明的胶辊耐高温性好、硬度高，胶辊内外硬度、材料分布一致性高，辊面加工精度高，多次使用修磨后辊面硬度仍然均匀一致，在线使用寿命高达1个月以上。

Description

一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种橡胶辊及其制造方法，更具体地说，涉及一种用于铝箔铝板带生产线的耐高温、承受高线速或高张力、较高辊面硬度工位的氢化丁腈橡胶辊及其制造方法。

背景技术

随着科技的进步和生活水平的提高，对铝箔和铝板带的需求量越来越大。特别是随着对环保、能耗要求的提高，铝板带取代钢板在汽车、航空航天上应用成为趋势。国家引进新的铝箔生产线、投资大型铝板带项目越来越多，耐高温橡胶辊的需求量也随之增大。

传统的橡胶辊只能在室温或较低温度条件下长期使用，较高温度（120℃左右）时只能短时间使用。温度升高使胶辊机械性能下降并发生老化现象，温度越高，胶辊性能保持率越低，老化速度越快，胶辊使用寿命越短。铝箔铝板带生产线工作环境温度高，线速度快，胶辊使用时在环境温度影响和高速运转材料内部生热作用下，温度往往升高到150℃以上。一般的橡胶胶辊难以在这样的温度下正常使用。

例如，铝箔铝板带生产线速度均在1000m/min以上，甚至达到2000m/min以上，胶辊工作环境温度可达150℃以上，胶辊高速运转时在环境温度以及摩擦生热作用下，辊面温度可达165℃，为了防止温度改变引起胶辊性能下降对生产的不利影响，要求辊面硬度90邵氏A以上，150℃时辊面硬度与室温时硬度相比下降小于5邵氏A（材料高温下的稳定性）。普通的橡胶辊有的耐高温性好（如氟胶辊）但强度低，难以满足高线速、高张力的要求，且工艺性能差；有的胶辊（如丁腈橡胶辊、聚氨酯胶辊）可以满足高线速、高张力要求，但耐高温性差，上述胶辊在线使用几天、甚至几小时就发生破坏不能再继续使用。

因此寻找新的胶种和耐高温性好的配合材料，提高橡胶辊的耐高温性是要解决的技术难题。

经检索，已有提高胶辊耐高温性能的方案公开，如中国专利号ZL201110233708.8，授权公告日为2012年12月12日，发明创造名称为：一种高温高速高耐磨纺纱胶辊的生产配方；该申请案涉及一种高温高速高耐磨纺纱胶辊的生产配方，所述纺纱胶辊包括辊芯和包覆在所述辊芯上的橡胶复合材料层，其特征在于：所述橡胶复合材料层的原料组分按重量份数计包括：氢化丁腈橡胶，100份；三元共聚酰胺，6～17份；促进剂TAIC，3～3.5份；氧化锌，5～10份；硬酯酸，1.5份；防老剂，1.5～2份；抗静电增塑剂，8～15份；补强剂，10～25份；硫化剂，4～5份。该申请案的配方制成的纺纱胶辊可应用在超大牵伸、高温高速运转条件下，耐磨性好，使用寿命长。但该申请案胶辊耐高温高速性能不佳，还有待进一步改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中铝箔铝板带生产线工作环境温度高，线速度快，胶辊的温度往往升高到150℃以上，一般的橡胶胶辊难以在这样的温度下正常使用的技术难题，提供了一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊及其制造方法。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊，该胶辊所用胶料包括如下重量百分比的组分：

更进一步地，所述的HNBR采用朗盛Therban系列、瑞翁Zetpol系列或瑞翁ZSC系列氢化丁腈橡胶。

此处值得说明的是，本发明选用的胶种为氢化丁腈橡胶HNBR，并设计了新的配方，既提高了胶辊的耐高温性，又满足了高线速、高张力的使用要求，作为本发明突出的突破点，本发明的胶辊克服了普通胶辊在线使用几天、甚至几小时就发生破坏不能再继续使用的技术难题，在线使用寿命大大延长。

更进一步地，所述的树脂补强剂采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯是本发明的关键材料，一般的胶辊难以做到高硬度，通过添加三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯提高了胶辊硬度，并改善了工艺性能，调整三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯用量，不仅可使胶辊硬度符合要求，并且在高温条件下可将胶辊的硬度变化控制在需要的范围内。

本发明的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊的制造方法，其步骤为：

a)胶料混炼：将氢化丁腈橡胶HNBR置于密炼机中塑炼70-90s，然后加入活性氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂DDA和防老剂ZMB2/C-5混炼30-40s，再加入沉淀白炭黑、钛白粉、增塑剂、树脂补强剂混炼100-120s后提栓90-100s，混炼温度达到120-130℃排胶；混炼母胶停放不小于24h后，置于开炼机辊筒上，待母炼胶包辊表面光滑后加入硫化剂14-40B-GR、助交联剂TAIC50和色母胶，待上述配合剂全部混入母胶后开刀翻炼，将胶料薄通打2-3个卷和3个三角包后出片，胶片停放12h后切条供挤出缠绕包胶；其中，上述各组分的重量百分比为：HNBR44.1-52.1%，沉淀白炭黑13.0-22.0%，钛白粉2.2-2.6%，增塑剂4.4-5.2%，硬脂酸0.3-0.4%，活性氧化锌0.9-1.0%，氧化镁1.7-2.0%，色母胶0.4-0.5%，树脂补强剂15.6-17.6%，防老剂DDA0.7-0.8%，防老剂ZMB2/C-50.7-0.8%，TAIC501.5-1.8%，14-40B-GR3.5-4.2%；

b)缠绕包胶：将步骤a）中切条待用的胶料喂入螺杆挤出机，挤出厚度为2.5～3.5mm的胶片，待胶片均匀一致后启动旋转包胶机，将胶条缠绕在准备好的金属辊芯上，逐层缠绕包胶，直到包胶单边厚度达到17-18mm，包胶完毕，在胶面上缠绕尼龙水布；

c)硫化罐硫化：将步骤b）中包胶完毕的胶辊送入硫化罐，关闭罐门后，往硫化罐中通入蒸汽并采用阶梯逐步升温、保温长时间加热硫化的方式进行硫化，通入蒸汽的同时打开压缩空气阀门，通入压缩空气使硫化罐内压力在0.5h内达到4.5-5大气压；硫化结束后，轻开排气阀，压力缓慢下降，等压力表指针指到零时，打开保险销，等销孔内排出蒸汽飘动，半开硫化罐，让温度缓慢下降，待硫化罐内温度低于60℃或与室温相当时，将胶辊拉出；

d)车磨加工：将步骤c）中冷却完毕的胶辊在车床上进行粗加工，再转移到震荡磨床上用震荡磨头，采用外圆湿磨的方式进行精加工。

作为本发明制造方法的更进一步改进，步骤a）中将氢化丁腈橡胶HNBR置于密炼机中塑炼80s，然后加入活性氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂DDA和防老剂ZMB2/C-5混炼35s，再加入沉淀白炭黑、钛白粉、增塑剂、树脂补强剂混炼110s后提栓95s，混炼温度达到125℃排胶。

作为本发明制造方法的更进一步改进，步骤b）中胶料喂入螺杆挤出机之前，需将螺杆挤出机料筒、螺杆和机头设备温度分别预热到50℃、60℃和50℃；包胶过程中控制挤出薄胶片温度≤95℃。

作为本发明制造方法的更进一步改进，步骤c）中阶梯逐步升温、保温长时间加热硫化程序为：首先升温到90-100℃，在90-100℃保温2h；再升温到110-120℃，在110-120℃保温0.5h；再升温到130-140℃，在130-140℃保温0.5h；再升温到140-150℃，在140-150℃保温8h。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

（1）本发明的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊，其树脂补强剂采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯来改善生产工艺性能和提高胶辊硬度，使得150℃时辊面硬度与室温时硬度相比下降小于5邵氏A，胶辊高温下的稳定性强，使用效果好；

（2）本发明的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊的制造方法，将每种材料依次投入密炼机进行混炼，确保了每种材料进行充分的融和、分散，采用螺杆挤出机和缠绕包胶机将挤出胶片逐层缠绕包在金属辊芯上，挤出胶片材料分布均匀，胶片包胶过程中层与层之间粘合性好、材料分散一致；

（3）本发明的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊的制造方法，采用阶梯逐步升温、保温长时间硫化的方式，胶辊内部和表面硫化程度均匀一致，材料性能一致；补充压缩空气，保证了硫化罐内有足够的压力，增大了胶层与胶层以及胶层与辊芯之间的粘结强度，橡胶硫化过程中产生的小分子气体缓慢的排出胶料内部，防止胶层出现气孔，胶辊内部无气泡、脱层等问题；

（4）本发明的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊及其制造方法，从配方开发和生产工艺进行突破，胶辊耐高温性好、硬度高，胶辊内外硬度、材料分布一致性高，辊面加工精度高，多次使用修磨后辊面硬度仍然均匀一致，此外，本发明另一突出的突破点在于使用寿命长：在线使用寿命达1个月以上，满足了使用要求的同时降低了生产成本。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例中的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊，其所用胶料包括如下重量百分比的组分：

根据设计配方要求，HNBR采用朗盛Therban系列、瑞翁Zetpol系列或瑞翁ZSC系列氢化丁腈橡胶，钛白粉是苏州宏丰钛业有限公司生产的锐钛型钛白粉，增塑剂是上海首立实业有限公司代理的线型醇酸酯类增塑剂，硬脂酸是江苏昆宝集团有限责任公司生产的一级硬脂酸，活性氧化锌是朗盛公司生产的BET值为45的活性氧化锌，氧化镁是邢台众鑫镁钡化工有限公司生产的轻质氧化镁，色母胶是自产炭黑母炼胶，树脂补强剂是进口三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，防老剂DDA是莱茵公司产防老剂，防老剂ZMB2/C-5是朗盛公司生产的4/5-甲基-2-巯基苯并咪唑锌盐，助交联剂TAIC50是上海首立实业有限公司代理的三烯丙基异氰脲酸酯，硫化剂14-40B-GR是阿克苏诺贝尔公司产40%二(叔-丁基过氧化异丙)苯含量的造粒产品。

本实施例选用胶种为氢化丁腈橡胶HNBR，并设计了新的配方，既提高了胶辊的耐高温性，又满足了高线速、高张力的使用要求，作为本实施例的突出突破点，本实施例的胶辊克服了普通胶辊在线使用几天、甚至几小时就发生破坏不能再继续使用的技术难题，在线使用寿命高达1个月以上，满足了使用要求的同时极大的节约了生产成本。树脂补强剂采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯来改善生产工艺性能和提高胶辊硬度，使得150℃时辊面硬度与室温时硬度相比下降小于5邵氏A，胶辊高温下的稳定性强，使用效果好。三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯是本发明的关键材料，一般的胶辊难以做到高硬度，通过添加三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯提高了胶辊硬度，并改善了工艺性能，调整三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯用量，不仅可使胶辊硬度符合要求，并且在高温条件下可将胶辊的硬度变化控制在需要的范围内。

采用上述组分及其百分比含量的一种高档汽车板生产线用涂覆胶辊，其制备方法如下：

a)胶料混炼：将氢化丁腈橡胶置于密炼机中塑炼70s，然后加入活性氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂DDA和防老剂ZMB2/C-5混炼30s，加入沉淀白炭黑、钛白粉、增塑剂、树脂补强剂混炼120s后提栓100s，混炼温度达到120℃排胶。母炼胶停放不小于24h后，置于开炼机辊筒上，待母炼胶包辊表面光滑后加入硫化剂14-40B-GR、助交联剂TAIC50和色母胶，待上述配合剂全部混入母胶后开刀翻炼，将胶料薄通打2个卷和3个三角包后出片，胶片停放12h后切条供挤出缠绕包胶。经过两段混炼，胶料各成份充分分散融合，胶料性能均匀一致，挤出工艺好。

b)缠绕包胶：先将螺杆挤出机料筒、螺杆和机头设备温度分别预热到50℃、60℃和50℃，然后将步骤a）中切条待用的胶料喂入螺杆挤出机，挤出宽为60mm，厚度为2.5mm的胶片，待胶片均匀一致后启动旋转包胶机，将胶片逐层缠绕包在已经过辊芯喷砂—汽油清洗（干燥）—涂刷胶粘剂—干燥预处理的金属辊芯上，直到包胶单边厚度达到17mm，包胶过程中控制挤出薄胶片温度94℃，包胶完毕，在胶面上缠绕2层尼龙水布。采用螺杆挤出机和缠绕包胶机将挤出胶片逐层缠绕包在金属辊芯上，挤出胶片材料分布均匀，胶片包胶过程中层与层之间粘合性好、材料分散一致。

c)硫化罐硫化：将步骤b）中包胶完毕的胶辊送入硫化罐，关闭罐门后，往硫化罐中通入蒸汽并采用阶梯逐步升温、保温长时间加热硫化的方式进行硫化，采用此种方式能够使得胶辊内部和表面硫化程度均匀一致，材料性能一致。本实施例中具体加热硫化程序为：首先升温到90℃，在90℃保温2h；再升温到110℃，在110℃保温0.5h；再升温到130℃，在130℃保温0.5h；再升温到140℃，在140℃保温8h。通入蒸汽的同时打开压缩空气阀门，通入压缩空气使硫化罐内压力在0.5h内达到4.5大气压。硫化结束后，轻开排气阀，压力缓慢下降，等压力表指针指到零时，打开保险销，等销孔内排出蒸汽飘动，半开硫化罐，让温度缓慢下降，待硫化罐内温度低于60℃或与室温相当时，将胶辊拉出。

一般的硫化工艺，短时间内（0.5h）硫化罐内达到硫化温度，胶辊表面橡胶已开始硫化，由于橡胶传热慢，胶辊内部还没达到硫化温度，致使胶辊内部和表面硫化程度不一致，橡胶材料性能差异明显；并且由于罐内压力低，橡胶硫化过程中产生的小分子气体快速扩散出橡胶内部，造成橡胶内部出现气孔。补充压缩空气，保证了硫化罐内有足够的压力，增大了胶层与胶层以及胶层与辊芯之间的粘结强度，橡胶硫化过程中产生的小分子气体缓慢的排出胶料内部，能够防止胶层出现气孔。

d)车磨加工：将步骤c）中冷却完毕的胶辊在车床上进行粗加工，加工到直径200.5mm，粗糙度1.6μm，再转移到震荡磨床上用震荡磨头，采用外圆湿磨方式进行精加工，加工至胶辊直径200±0.1mm，辊面粗糙度0.9±0.1μm。

完成上述步骤后，对胶辊进行外观、尺寸、硬度的检验。所制造的胶辊辊面外观无杂质、无色差、无包胶纹路、层间粘结良好，辊面硬度90-95邵氏A。

本实施例的配方材料经国内权威检测机构测试，材料性能在高温条件下的稳定性、耐高温老化性均达到了要求（参考表1）；本实施例的阶梯升温硫化程序，使辊面硬度均匀一致性高（偏差≤2邵氏A），经多次修磨后硬度仍然均匀一致，可重复使用。

本实施例中制备所得的铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊的材料性能测试数据如表1所示：

表1实施例1高硬度耐高温橡胶辊的材料性能测试数据

实施例2

本实施例中的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊，其所用胶料包括如下重量百分比的组分：

根据设计配方要求，HNBR采用朗盛Therban系列、瑞翁Zetpol系列或瑞翁ZSC系列氢化丁腈橡胶，钛白粉是苏州宏丰钛业有限公司生产的锐钛型钛白粉，增塑剂是上海首立实业有限公司代理的线型醇酸酯类增塑剂，硬脂酸是江苏昆宝集团有限责任公司生产的一级硬脂酸，活性氧化锌是朗盛公司生产的BET值为45的活性氧化锌，氧化镁是邢台众鑫镁钡化工有限公司生产的轻质氧化镁，色母胶是自产炭黑母炼胶，树脂补强剂是进口三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，防老剂DDA是莱茵公司产防老剂，防老剂ZMB2/C-5是朗盛公司生产的4/5-甲基-2-巯基苯并咪唑锌盐，助交联剂TAIC50是上海首立实业有限公司代理的三烯丙基异氰脲酸酯，硫化剂14-40B-GR是阿克苏诺贝尔公司产40%二(叔-丁基过氧化异丙)苯含量的造粒产品。

本实施例选用胶种为氢化丁腈橡胶HNBR，并设计了新的配方，既提高了胶辊的耐高温性，又满足了高线速、高张力的使用要求，作为本实施例的突出突破点，本实施例的胶辊克服了普通胶辊在线使用几天、甚至几小时就发生破坏不能再继续使用的技术难题，在线使用寿命高达1个月以上，满足了使用要求的同时极大的节约了生产成本。树脂补强剂采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯来改善生产工艺性能和提高胶辊硬度，使得150℃时辊面硬度与室温时硬度相比下降小于5邵氏A，胶辊高温下的稳定性强，使用效果好。三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯是本发明的关键材料，一般的胶辊难以做到高硬度，通过添加三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯提高了胶辊硬度，并改善了工艺性，调整三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯用量，不仅可使胶辊硬度符合要求，并且在高温条件下可将胶辊的硬度变化控制在需要的范围内。

采用上述组分及其百分比含量的一种高档汽车板生产线用涂覆胶辊，其制备方法如下：

a)胶料混炼：将氢化丁腈橡胶置于密炼机中塑炼75s，然后加入活性氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂DDA和防老剂ZMB2/C-5混炼33s，加入沉淀白炭黑、钛白粉、增塑剂、树脂补强剂混炼115s后提栓98s，混炼温度达到123℃排胶。母炼胶停放不小于24h后，置于开炼机辊筒上，待母炼胶包辊表面光滑后加入硫化剂14-40B-GR、助交联剂TAIC50和色母胶，待上述配合剂全部混入母胶后开刀翻炼，将胶料薄通打2个卷和3个三角包后出片，胶片停放12h后切条供挤出缠绕包胶。经过两段混炼，胶料各成份充分分散融合，胶料性能均匀一致，挤出工艺好。

b)缠绕包胶：先将螺杆挤出机料筒、螺杆和机头设备温度分别预热到50℃、60℃和50℃，然后将步骤a）中切条待用的胶料喂入螺杆挤出机，挤出宽为60mm，厚度为2.7mm的胶片，待胶片均匀一致后启动旋转包胶机，将胶片逐层缠绕包在已经过辊芯喷砂—汽油清洗（干燥）—涂刷胶粘剂—干燥预处理的金属辊芯上，直到包胶单边厚度达到17.5mm，包胶过程中控制挤出薄胶片温度93℃，包胶完毕，在胶面上缠绕3层尼龙水布。采用螺杆挤出机和缠绕包胶机将挤出胶片逐层缠绕包在金属辊芯上，挤出胶片材料分布均匀，胶片包胶过程中层与层之间粘合性好、材料分散一致。

c)硫化罐硫化：将步骤b）中包胶完毕的胶辊送入硫化罐，关闭罐门后，往硫化罐中通入蒸汽并采用阶梯逐步升温、保温长时间加热硫化的方式进行硫化，采用此种方式能够使得胶辊内部和表面硫化程度均匀一致，材料性能一致。本实施例中具体加热硫化程序为：首先升温到92℃，在92℃保温2h；再升温到112℃，在112℃保温0.5h；再升温到132℃，在132℃保温0.5h；再升温到142℃，在142℃保温8h。通入蒸汽的同时打开压缩空气阀门，通入压缩空气使硫化罐内压力在0.5h内达到4.7大气压。硫化结束后，轻开排气阀，压力缓慢下降，等压力表指针指到零时，打开保险销，等销孔内排出蒸汽飘动，半开硫化罐，让温度缓慢下降，待硫化罐内温度低于60℃或与室温相当时，将胶辊拉出。

一般的硫化工艺，短时间内（0.5h）硫化罐内达到硫化温度，胶辊表面橡胶已开始硫化，由于橡胶传热慢，胶辊内部还没达到硫化温度，致使胶辊内部和表面硫化程度不一致，橡胶材料性能差异明显；并且由于罐内压力低，橡胶硫化过程中产生的小分子气体快速扩散出橡胶内部，造成橡胶内部出现气孔。补充压缩空气，保证了硫化罐内有足够的压力，增大了胶层与胶层以及胶层与辊芯之间的粘结强度，橡胶硫化过程中产生的小分子气体缓慢的排出胶料内部，能够防止胶层出现气孔。

d)车磨加工：将步骤c）中冷却完毕的胶辊在车床上进行粗加工，加工到直径200.5mm，粗糙度1.6μm，再转移到震荡磨床上用震荡磨头，采用外圆湿磨方式进行精加工，加工至胶辊直径200±0.1mm，辊面粗糙度0.9±0.1μm。

完成上述步骤后，对胶辊进行外观、尺寸、硬度的检验。所制造的胶辊辊面外观无杂质、无色差、无包胶纹路、层间粘结良好，辊面硬度93-96邵氏A。

本实施例的配方材料经国内权威检测机构测试，材料性能在高温条件下的稳定性、耐高温老化性均达到了要求；本实施例的阶梯升温硫化程序，使辊面硬度均匀一致性高（偏差≤2邵氏A），经多次修磨后硬度仍然均匀一致，可重复使用。

本实施例中制备所得的铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊的材料性能测试数据与实施例1的表1测试数据相近。

实施例3

本实施例中的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊，其所用胶料包括如下重量百分比的组分：

根据设计配方要求，HNBR采用朗盛Therban系列、瑞翁Zetpol系列或瑞翁ZSC系列氢化丁腈橡胶，钛白粉是苏州宏丰钛业有限公司生产的锐钛型钛白粉，增塑剂是上海首立实业有限公司代理的线型醇酸酯类增塑剂，硬脂酸是江苏昆宝集团有限责任公司生产的一级硬脂酸，活性氧化锌是朗盛公司生产的BET值为45的活性氧化锌，氧化镁是邢台众鑫镁钡化工有限公司生产的轻质氧化镁，色母胶是自产炭黑母炼胶，树脂补强剂是进口三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，防老剂DDA是莱茵公司产防老剂，防老剂ZMB2/C-5是朗盛公司生产的4/5-甲基-2-巯基苯并咪唑锌盐，助交联剂TAIC50是上海首立实业有限公司代理的三烯丙基异氰脲酸酯，硫化剂14-40B-GR是阿克苏诺贝尔公司产40%二(叔-丁基过氧化异丙)苯含量的造粒产品。

本实施例选用胶种为氢化丁腈橡胶HNBR，并设计了新的配方，既提高了胶辊的耐高温性，又满足了高线速、高张力的使用要求，作为本实施例的突出突破点，本实施例的胶辊克服了普通胶辊在线使用几天、甚至几小时就发生破坏不能再继续使用的技术难题，在线使用寿命高达1个月以上，满足了使用要求的同时极大的节约了生产成本。树脂补强剂采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯来改善生产工艺性能和提高胶辊硬度，使得150℃时辊面硬度与室温时硬度相比下降小于5邵氏A，胶辊高温下的稳定性强，使用效果好。三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯是本发明的关键材料，一般的胶辊难以做到高硬度，通过添加三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯提高了胶辊硬度，并改善了工艺性，调整三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯用量，不仅可使胶辊硬度符合要求，并且在高温条件下可将胶辊的硬度变化控制在需要的范围内。

采用上述组分及其百分比含量的一种高档汽车板生产线用涂覆胶辊，其制备方法如下：

a)胶料混炼：将氢化丁腈橡胶置于密炼机中塑炼80s，然后加入活性氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂DDA和防老剂ZMB2/C-5混炼35s，加入沉淀白炭黑、钛白粉、增塑剂、树脂补强剂混炼110s后提栓95s，混炼温度达到125℃排胶。母炼胶停放不小于24h后，置于开炼机辊筒上，待母炼胶包辊表面光滑后加入硫化剂14-40B-GR、助交联剂TAIC50和色母胶，待上述配合剂全部混入母胶后开刀翻炼，将胶料薄通打3个卷和3个三角包后出片，胶片停放12h后切条供挤出缠绕包胶。经过两段混炼，胶料各成份充分分散融合，胶料性能均匀一致，挤出工艺好。

b)缠绕包胶：先将螺杆挤出机料筒、螺杆和机头设备温度分别预热到50℃、60℃和50℃，然后将步骤a）中切条待用的胶料喂入螺杆挤出机，挤出宽为60mm，厚度为3.0mm的胶片，待胶片均匀一致后启动旋转包胶机，将胶片逐层缠绕包在已经过辊芯喷砂—汽油清洗（干燥）—涂刷胶粘剂—干燥预处理的金属辊芯上，直到包胶单边厚度达到17.5mm，包胶过程中控制挤出薄胶片温度95℃，包胶完毕，在胶面上缠绕3层尼龙水布。采用螺杆挤出机和缠绕包胶机将挤出胶片逐层缠绕包在金属辊芯上，挤出胶片材料分布均匀，胶片包胶过程中层与层之间粘合性好、材料分散一致。

c)硫化罐硫化：将步骤b）中包胶完毕的胶辊送入硫化罐，关闭罐门后，往硫化罐中通入蒸汽并采用阶梯逐步升温、保温长时间加热硫化的方式进行硫化，采用此种方式能够使得胶辊内部和表面硫化程度均匀一致，材料性能一致。本实施例中具体加热硫化程序为：首先升温到95℃，在95℃保温2h；再升温到115℃，在115℃保温0.5h；再升温到135℃，在135℃保温0.5h；再升温到145℃，在145℃保温8h。通入蒸汽的同时打开压缩空气阀门，通入压缩空气使硫化罐内压力在0.5h内达到4.8大气压。硫化结束后，轻开排气阀，压力缓慢下降，等压力表指针指到零时，打开保险销，等销孔内排出蒸汽飘动，半开硫化罐，让温度缓慢下降，待硫化罐内温度低于60℃或与室温相当时，将胶辊拉出。

一般的硫化工艺，短时间内（0.5h）硫化罐内达到硫化温度，胶辊表面橡胶已开始硫化，由于橡胶传热慢，胶辊内部还没达到硫化温度，致使胶辊内部和表面硫化程度不一致，橡胶材料性能差异明显；并且由于罐内压力低，橡胶硫化过程中产生的小分子气体快速扩散出橡胶内部，造成橡胶内部出现气孔。补充压缩空气，保证了硫化罐内有足够的压力，增大了胶层与胶层以及胶层与辊芯之间的粘结强度，橡胶硫化过程中产生的小分子气体缓慢的排出胶料内部，能够防止胶层出现气孔。

d)车磨加工：将步骤c）中冷却完毕的胶辊在车床上进行粗加工，加工到直径200.5mm，粗糙度1.6μm，再转移到震荡磨床上用震荡磨头，采用外圆湿磨方式进行精加工，加工至胶辊直径200±0.1mm，辊面粗糙度0.9±0.1μm。

完成上述步骤后，对胶辊进行外观、尺寸、硬度的检验。所制造的胶辊辊面外观无杂质、无色差、无包胶纹路、层间粘结良好，辊面硬度90-95邵氏A。

本实施例的配方材料经国内权威检测机构测试，材料性能在高温条件下的稳定性、耐高温老化性均达到了要求（参考表1）；本实施例的阶梯升温硫化程序，使辊面硬度均匀一致性高（偏差≤2邵氏A），经多次修磨后硬度仍然均匀一致，可重复使用。

本实施例中制备所得的铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊的材料性能测试数据与实施例1的表1测试数据相近。

实施例4

本实施例中的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊，其所用胶料包括如下重量百分比的组分：

根据设计配方要求，HNBR采用朗盛Therban系列、瑞翁Zetpol系列或瑞翁ZSC系列氢化丁腈橡胶，钛白粉是苏州宏丰钛业有限公司生产的锐钛型钛白粉，增塑剂是上海首立实业有限公司代理的线型醇酸酯类增塑剂，硬脂酸是江苏昆宝集团有限责任公司生产的一级硬脂酸，活性氧化锌是朗盛公司生产的BET值为45的活性氧化锌，氧化镁是邢台众鑫镁钡化工有限公司生产的轻质氧化镁，色母胶是自产炭黑母炼胶，树脂补强剂是进口三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，防老剂DDA是莱茵公司产防老剂，防老剂ZMB2/C-5是朗盛公司生产的4/5-甲基-2-巯基苯并咪唑锌盐，助交联剂TAIC50是上海首立实业有限公司代理的三烯丙基异氰脲酸酯，硫化剂14-40B-GR是阿克苏诺贝尔公司产40%二(叔-丁基过氧化异丙)苯含量的造粒产品。

本实施例选用胶种为氢化丁腈橡胶HNBR，并设计了新的配方，既提高了胶辊的耐高温性，又满足了高线速、高张力的使用要求，作为本实施例的突出突破点，本实施例的胶辊克服了普通胶辊在线使用几天、甚至几小时就发生破坏不能再继续使用的技术难题，在线使用寿命高达1个月以上，满足了使用要求的同时极大的节约了生产成本。树脂补强剂采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯来改善生产工艺性能和提高胶辊硬度，使得150℃时辊面硬度与室温时硬度相比下降小于5邵氏A，胶辊高温下的稳定性强，使用效果好。三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯是本发明的关键材料，一般的胶辊难以做到高硬度，通过添加三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯提高了胶辊硬度，并改善了工艺性，调整三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯用量，不仅可使胶辊硬度符合要求，并且在高温条件下可将胶辊的硬度变化控制在需要的范围内。

采用上述组分及其百分比含量的一种高档汽车板生产线用涂覆胶辊，其制备方法如下：

a)胶料混炼：将氢化丁腈橡胶置于密炼机中塑炼90s，然后加入活性氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂DDA和防老剂ZMB2/C-5混炼40s，加入沉淀白炭黑、钛白粉、增塑剂、树脂补强剂混炼100s后提栓90s，混炼温度达到130℃排胶。母炼胶停放不小于24h后，置于开炼机辊筒上，待母炼胶包辊表面光滑后加入硫化剂14-40B-GR、助交联剂TAIC50和色母胶，待上述配合剂全部混入母胶后开刀翻炼，将胶料薄通打3个卷和3个三角包后出片，胶片停放12h后切条供挤出缠绕包胶。经过两段混炼，胶料各成份充分分散融合，胶料性能均匀一致，挤出工艺好。

b)缠绕包胶：先将螺杆挤出机料筒、螺杆和机头设备温度分别预热到50℃、60℃和50℃，然后将步骤a）中切条待用的胶料喂入螺杆挤出机，挤出宽为60mm，厚度为3.5mm的胶片，待胶片均匀一致后启动旋转包胶机，将胶片逐层缠绕包在已经过辊芯喷砂—汽油清洗（干燥）—涂刷胶粘剂—干燥预处理的金属辊芯上，直到包胶单边厚度达到18mm，包胶过程中控制挤出薄胶片温度92℃，包胶完毕，在胶面上缠绕2层尼龙水布。采用螺杆挤出机和缠绕包胶机将挤出胶片逐层缠绕包在金属辊芯上，挤出胶片材料分布均匀，胶片包胶过程中层与层之间粘合性好、材料分散一致。

c)硫化罐硫化：将步骤b）中包胶完毕的胶辊送入硫化罐，关闭罐门后，往硫化罐中通入蒸汽并采用阶梯逐步升温、保温长时间加热硫化的方式进行硫化，采用此种方式能够使得胶辊内部和表面硫化程度均匀一致，材料性能一致。本实施例中具体加热硫化程序为：首先升温到100℃，在100℃保温2h；再升温到120℃，在120℃保温0.5h；再升温到140℃，在140℃保温0.5h；再升温到150℃，在150℃保温8h。通入蒸汽的同时打开压缩空气阀门，通入压缩空气使硫化罐内压力在0.5h内达到5大气压。硫化结束后，轻开排气阀，压力缓慢下降，等压力表指针指到零时，打开保险销，等销孔内排出蒸汽飘动，半开硫化罐，让温度缓慢下降，待硫化罐内温度低于60℃或与室温相当时，将胶辊拉出。

一般的硫化工艺，短时间内（0.5h）硫化罐内达到硫化温度，胶辊表面橡胶已开始硫化，由于橡胶传热慢，胶辊内部还没达到硫化温度，致使胶辊内部和表面硫化程度不一致，橡胶材料性能差异明显；并且由于罐内压力低，橡胶硫化过程中产生的小分子气体快速扩散出橡胶内部，造成橡胶内部出现气孔。补充压缩空气，保证了硫化罐内有足够的压力，增大了胶层与胶层以及胶层与辊芯之间的粘结强度，橡胶硫化过程中产生的小分子气体缓慢的排出胶料内部，能够防止胶层出现气孔。

d)车磨加工：将步骤c）中冷却完毕的胶辊在车床上进行粗加工，加工到直径200.5mm，粗糙度1.6μm，再转移到震荡磨床上用震荡磨头，采用外圆湿磨方式进行精加工，加工至胶辊直径200±0.1mm，辊面粗糙度0.9±0.1μm。

完成上述步骤后，对胶辊进行外观、尺寸、硬度的检验。所制造的胶辊辊面外观无杂质、无色差、无包胶纹路、层间粘结良好，辊面硬度93-96邵氏A。

本实施例的配方材料经国内权威检测机构测试，材料性能在高温条件下的稳定性、耐高温老化性均达到了要求（参考表1）；本实施例的阶梯升温硫化程序，使辊面硬度均匀一致性高（偏差≤2邵氏A），经多次修磨后硬度仍然均匀一致，可重复使用。

本实施例中制备所得的铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊的材料性能测试数据与实施例1的表1测试数据相近。

上述实施例中的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊及其制造方法，从配方开发和生产工艺进行突破，胶辊耐高温性、耐老化性好、硬度高，胶辊内外硬度、材料分布一致性高，辊面加工精度高，多次使用修磨后辊面硬度仍然均匀一致，满足了铝箔铝板带生产线高温、高线速、高张力的使用要求，达到了使用寿命要求：在线使用寿命达1个月以上，可逐步替代从外国进口该类胶辊。

Claims (4)

1.一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊的制造方法，其步骤为：

a)胶料混炼：将氢化丁腈橡胶HNBR置于密炼机中塑炼70-90s，然后加入活性氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂DDA和防老剂ZMB 2/C-5混炼30-40s，再加入沉淀白炭黑、钛白粉、增塑剂、树脂补强剂混炼100-120s后提栓90-100s，混炼温度达到120-130℃排胶；混炼母胶停放不小于24h后，置于开炼机辊筒上，待母炼胶包辊表面光滑后加入硫化剂14-40B-GR、助交联剂TAIC 50和色母胶，待上述配合剂全部混入母胶后开刀翻炼，将胶料薄通打2-3个卷和3个三角包后出片，胶片停放12h后切条供挤出缠绕包胶；其中，上述各组分的重量百分比为：HNBR 44.1-52.1％，沉淀白炭黑13.0-22.0％，钛白粉2.2-2.6％，增塑剂4.4-5.2％，硬脂酸0.3-0.4％，活性氧化锌0.9-1.0％，氧化镁1.7-2.0％，色母胶0.4-0.5％，树脂补强剂15.6-17.6％，防老剂DDA 0.7-0.8％，防老剂ZMB 2/C-50.7-0.8％，TAIC 501.5-1.8％，14-40B-GR3.5-4.2％，其中：树脂补强剂采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；

b)缠绕包胶：将步骤a)中切条待用的胶料喂入螺杆挤出机，挤出厚度为2.5～3.5mm的胶片，待胶片均匀一致后启动旋转包胶机，将胶条缠绕在准备好的金属辊芯上，逐层缠绕包胶，直到包胶单边厚度达到17-18mm，包胶完毕，在胶面上缠绕尼龙水布；

c)硫化罐硫化：将步骤b)中包胶完毕的胶辊送入硫化罐，关闭罐门后，往硫化罐中通入蒸汽并采用阶梯逐步升温、保温长时间加热硫化的方式进行硫化，通入蒸汽的同时打开压缩空气阀门，通入压缩空气使硫化罐内压力在0.5h内达到4.5-5大气压；硫化结束后，开排气阀，压力下降，等压力表指针指到零时，打开保险销，等销孔内排出蒸汽飘动，半开硫化罐，让温度下降，待硫化罐内温度低于60℃或与室温相当时，将胶辊拉出；

d)车磨加工：将步骤c)中冷却完毕的胶辊在车床上进行粗加工，再转移到震荡磨床上用震荡磨头，采用外圆湿磨的方式进行精加工。

2.根据权利要求1所述的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊的制造方法，其特征在于：步骤a)中将氢化丁腈橡胶HNBR置于密炼机中塑炼80s，然后加入活性氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂DDA和防老剂ZMB 2/C-5混炼35s，再加入沉淀白炭黑、钛白粉、增塑剂、树脂补强剂混炼110s后提栓95s，混炼温度达到125℃排胶。

3.根据权利要求2所述的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊的制造方法，其特征在于：步骤b)中胶料喂入螺杆挤出机之前，需将螺杆挤出机料筒、螺杆和机头设备温度分别预热到50℃、60℃和50℃；包胶过程中控制挤出胶片温度≤95℃。

4.根据权利要求1或2所述的一种铝箔铝板带生产线用高硬度耐高温橡胶辊的制造方法，其特征在于：步骤c)中阶梯逐步升温、保温长时间加热硫化程序为：首先升温到90-100℃，在90-100℃保温2h；再升温到110-120℃，在110-120℃保温0.5h；再升温到130-140℃，在130-140℃保温0.5h；再升温到140-150℃，在140-150℃保温8h。