淺析澆注型聚氨酯膠輥特性

一、 概況：

1。聚氨酯膠輥的特點和類型

澆注型聚氨酯膠輥是一種用液體聚氨酯橡膠澆鑄而成的膠輥。與普通膠輥相比，具有較高的機械強度(天然橡膠的2×3倍)、優異的耐磨性能(天然橡膠的5×10倍)、優異的抗壓強度、寬的硬度范圍和高硬度的彈性(其他橡膠中沒有的硬度)，表面光潔度高。優良的加工性能和金屬附著力也遠高于普通橡膠。它更適合在一定的線路速度和高壓下使用。

目前，聚氨酯膠輥發展迅速，大量的普通膠輥被新的聚氨酯膠輥所取代。

澆注型聚氨酯膠輥一般分為聚酯型、聚醚型和聚己內酯型三種。一般來說，聚酯型常用于高物理機械性能和耐溶劑性好的中、低硬度膠輥，因此常用于有色金屬工業。聚醚型膠輥主要用于高速、高硬度的膠輥。具有優異的耐水性、低溫性和良好的工藝性能。它常被用來制造圖紙和印刷輥。聚己內酯具有優異的綜合性能、耐低溫和耐水解性能，常用作高要求的壓榨輥和膠輥。

2。膠輥用聚氨酯材料的基本要求：

主要結果如下：(1)滿足各種膠輥的物理力學性能要求；

（2）為了滿足粘結成型的工藝要求，必須與輥芯有良好的粘結性。

（3）襯墊硬度符合要求，滾筒表面硬度均勻一致；

（4）表面無氣泡、雜質和機械損傷。

3.膠輥的主要技術性能

（1）硬度：各種膠輥的硬度參考值。

（2）表面要求：視具體用途而定，有些需要光滑的表面或特殊的加工或處理。

（3）中高速率：膠輥中心直徑與端部、邊緣直徑之差。其作用是彌補膠輥在使用過程中的撓曲變形，中高比膠輥的比例隨膠輥長度的增加而增大。

4、 金屬輥芯預處理：

（1）仔細清潔輥芯表面，去除金屬協會形成的油、潤滑劑和有機物質。清洗液可用于常用的清洗劑或三氯乙烯等。

（2）小心地清除輥芯表面的鐵銹或氧化物。普通噴砂處理：對于碳鋼輥芯，推薦使用80或100目氧化鋁磨料；對于鋁輥芯，應使用140或320目磨料進行濕噴砂處理。噴砂后，應使用溶劑清除表面殘留的灰塵。為了獲得良好的粘合效果，碳鋼輥芯應在噴砂后4小時內粘合，鋁輥芯可在噴砂后72小時內粘合。

(3)合適的粘合劑(如NA-1、化學鎖-218、泰克森422等)。應該小心涂上。涂敷膠黏劑后，在干燥空氣中干燥20 min，在90±10℃下處理1小時，再進行cpu澆注操作。

2。膠輥生產技術

1.制備和澆注工藝原理圖(以聚酯-TDI-MOCA為例)。

2、 生產工藝

（1） 予聚體制備舉例

（1）聚酯多元醇的脫水（在脫水釜中）：在攪拌不銹鋼或搪瓷釜中加熱熔融具有mn2000（羥基值53-59，mgkoh/g，熔點40-50 C）的聚酯。脫水溫度為100-140 C（聚醚100-110 C）。聚酯多元醇真空脫水30-60分鐘，剩余壓力5mmHg，含水率小于0.05%（含水率）。脫水可以通過鏡子觀察到。為了使罐內的液體充分脫氣，可以間歇地啟動和停止混合裝置。抽真空一段時間后，可停止反應槽的加熱，使物料溫度降至7080℃。

（2）預聚物合成（反應器中）；產品的性能取決于所用原料、比例和加工工藝。首先根據溫度、應力、接觸介質和使用壽命等性能要求選擇合適的原料，然后選擇合適的配比和工藝條件(如混合溫度、澆注和脫模時間、硫化條件等)。根據要求的硬度。為了保證預聚物的質量，聚酯的脫水和預聚物的合成不應在同一釜中進行，預聚物的合成應在干燥氮氣的保護下進行。為了防止劇烈反應和快速升溫，必須提供冷卻裝置。建議進料順序：先加入TDI，再加入聚酯。反應劇烈時，可逐步加入聚酯，使反應過程穩定，反應溫度易于控制，合成的預聚物中游離異氰酸酯單體含量低，結構較規則。當異氰酸酯含量保持在80±5℃，反應時間為1≤2 h時，測定異氰酸酯的含量。滿足要求的國內外品牌預聚物也可在可能的條件下采購。

(3)預聚物(可在聚合物合成反應器或灌裝機的儲罐中進行)的脫附，在85±5℃和5 mmHg殘余壓力下消泡30 min。

（2） 澆注機澆注：

（1）關鍵技術：澆注機是生產澆注聚氨酯彈性體（CPU）的關鍵設備。其主要技術要求如下：

采用高精度計量泵和具有溫度、壓力電阻的精密傳動、調節和顯示裝置，測量精度±0.5%。

b.混合均勻，無氣泡。特殊結構的高速攪拌頭，在兩組分粘度和配比相差較大時，也能保證攪拌均勻。使產品宏觀無氣泡，調節靈活，操作方便。

溫度穩定、準確，原料溶液的溫度變化會影響原液的粘度、壓力、計量精度和混合比，使產品質量不穩定。特別是，B組分（MOCA）在室溫下是固體。如果材料溫度太低，它將死亡，無法運行。如果材料溫度過高，會變色，影響產品質量。恒溫自動控制由熱油、加熱原液、計量泵、澆注頭循環系統的智能時間比例數字顯示溫度控制器進行。

（2）鑄造工藝：在B料罐內加入MOCA（熔化溫度>110C），啟動各部件的加熱系統，使A、B料達到要求的溫度，并分別循環。如有必要，可先對材料進行真空脫氣，以使預聚物中無氣泡。通過按公式要求調整計量泵的轉速和排量，A、B料均能達到要求?；旌媳?。當澆注按鈕啟動時，通過高速混合將A和B材料均勻地混合在澆注頭的混合腔中。當排出的混合物在透明軟管中不含氣泡時，可將其倒入模具(模具和輥芯經過預處理并預熱到80°110℃)。當兩次澆注間隔時間較長（超過釜齡的1/2）時，需要清洗劑（二氯甲烷或三氯乙烯）自動清洗混合室（由計算機可編程控制器自動控制）。當澆注停止時，A、B原液自動地改變到它們各自的循環狀態并返回到它們各自的罐。

（3） 熟化及后處理：

（1）成型硫化（模型硫化），膠輥在模具硫化過程中脫模前，其溫度可在其化學結構不破壞的前提下盡可能高地選擇，以加快擴鏈交聯反應，縮短D。拆模時間長，提高模具和設備的利用率，通常100-200攝氏度，60-120分鐘為宜。

2硫化后：指膠輥脫模后連續加熱硫化的過程，硫化溫度略低于成型硫化，90×110℃，3×10h為宜。

（3）表面后處理：根據需要在加工設備上進行車削或磨削。

（4） 注意要點：

模具結構合理，裝配方便，分型面無泄漏。

（2）溫度平衡要求模具、輥芯和橡膠的溫度基本相同，模具各部分的溫度基本相同。

膠料的澆注點可保持在輥芯邊緣或模具邊緣不變，不產生氣泡。為了防止氣泡被困，模具可以傾斜使漿料沿壁的尺寸。

（4）在膠輥達到脫模強度前，不得隨意移動模具，以防開裂。

在裝配模具和輥芯時，應特別注意防止涂有粘合劑的輥芯接觸模具內壁，從而影響膠輥的粘接質量。也就是說，不應在模具上使用粘土粘合劑，不應在輥芯上使用脫模劑。

6硫化后，達到要求的強度后進行表面切割和拋光，以保證軋輥表面的粗糙度和軋輥軸的同心度。

（5）對CPU 制品模具的基本要求：

材料：選擇應注重：足夠的強度；足夠的耐熱性和尺寸穩定性；耐久性符合使用壽命要求；制造成本低。當批量生產從耐久性角度考慮普通金屬材料時，如環氧樹脂等非金屬模具通常用于單件或試生產產品，而采用壓力模澆注時則使用金屬模具。

（2）結構：除保證產品的幾何尺寸外，還應注意澆注位置、分型面和排氣，以達到：a、易澆注、易脫模；b、保證產品工作面質量；c、易卸料。型腔中有氣體；d，便于模具的制造和機械加工，減少模具。成本。

(6)影響聚氨酯膠輥性能的主要因素：

（1）影響COTS性能的主要因素是多元醇的分子量：聚氨酯彈性體中特征基團的密度由多元醇的分子量決定：聚酯型的物理性能隨著分子量的增加而提高。同時，隨著分子量的增加，聚醚型的柔韌性、拉伸強度和模量均有所提高。多元醇的分子量應控制在1100~2200之間。

（2）隨著NCO含量的增加，NCO含量對預聚物硬度、撕裂強度、延伸強度和拉伸強度的影響增大，預聚物粘度降低，易脫泡和混煉，而延伸率降低。如果NCO過高，膠料的固化速度會過快，在9個釜中會縮短膠料的使用壽命，這對澆注過程極為不利。利潤。NCO％一般為2.4-6.5％。NCO% MOCA 2.9 8.3 4.2 125.1 14.56.0 17.17.1 20 hardness Shao A 8.3 90 95 Shao B 44 50 60 78

擴鏈系數的影響：聚合物中NCO的當量比(NH2/NCO)對預聚體的影響一般為0.85~0.95%。對于MOCA交聯體系，NCO應保持略微過量，使彈性體產品具有適當的交聯度。當擴鏈系數為0.88時，化學交聯和物理交聯達到較好的平衡。彈性體的綜合性能最好：當1個或1個以上時，由于MOCA的塑化作用，以及化學交聯和氫鏈的減弱，彈性體的強度最好。明顯減小，永久變形大。(因此，如果可行的話，鏈延伸系統通常為0.85)。 　

混合溫度的影響：由于不同的聚合方式和擴鏈方式，混合條件也不同?；旌蠝囟忍岣吡烁膲勖?，縮短了膠凝時間。固體擴鏈劑不允許有較低的混合溫度，雖然有利于延長釜的壽命和提高物理性能，但王毅在消泡、均勻?；旌希ㄓ捎谡扯仍黾樱?，建議擴鏈劑在預聚物中不沉淀，而MOCA在110-120（？）時為宜。水壺中的壽命：當CPU的兩種液體原料相遇時，就會發生反應-擴鏈和聚合-混合物會逐漸失去流動性。通常，兩種原料的混合與混合物的基本流動損失之間的時間稱為水壺中的壽命(或固化期)。

三、主要設備：

1。反應器：用于多元醇的脫水、預聚物的合成和消泡?？刹捎貌讳P鋼內罐、加熱套、三層聚氨酯剛性泡沫保溫層反應器，采用錨攪拌、電加熱導熱油循環及溫度控制系統、真空緩沖罐、真空泵系統。釜體應設有進料、出料、觀察、溫度測量、壓力測量和真空、安全通風和真空泵送工藝孔，其容積取決于所需的輸出量。常用的真空泵是兩級旋轉葉片式，抽氣量為每秒8或15升。

2.灌裝機：由于CPU具有水壺壽命短、膠速快、每片膠量大等特點，為了生產高質量的膠輥，必須使用灌裝機。介紹了CPU20F系列高溫聚氨酯彈性體澆注機的特點。

（1） 各系統原料循環方式：

原料罐、計量泵、澆注水頭開關閥和原料罐的全流程循環，保證了物料溫度的均勻性和流量的穩定性。

（2）原料罐可引入干氯氣，防止水混入原液變質。所述原液的循環回流口設置在料箱底部，不被帶入氣泡中。

（3）通過平衡循環嘔吐壓力（帶節流裝置和精密調壓裝置），提高配合比精度，穩定嘔吐量。

（2） 采用高精度計量系統：

采用低溫、耐壓、高硬度的低速精密計量泵，流量準確穩定。

2采用高精度進口變頻調速裝置，調節混合比和流量，靈活、方便、易用。

（3）由于調速范圍廣，嘔吐量小或粘度低時，可保證所需精度。

（3） 高效、結構先進的澆注頭

（1）當各成分原液由循環轉為嘔吐時，同步迅速，無超前或滯后現象。

(2)配備高精度節流和回流調節裝置，可平衡循環和呼氣壓力，提高混合比的準確性，保證產品的質量。

（3）采用經過實踐檢驗的專用攪拌頭，可以在很短的時間內將粘度和混合比相差較大的兩種原液成分混合均勻，不產生氣泡?；旌锨恢械目諝饪梢匝杆傧?，因此混合液在初始階段的損失較小。

（4）采用特殊設計的轉軸包裝裝置，保證潤滑，無需進料即可輕松更換。

開關閥采用精密加工聚四氟乙烯密封，調節方便，無熱變形。

專用氣動清洗開關，使清洗混合室的清洗液和壓縮空氣通過物料吐出口吐出，不會堵塞，也不會使混合料倒流。

（4） 控制及電器系統先進可*、穩定：

采用計算機程序控制器控制澆注和自動清洗，操作簡單，維護方便，電路清晰，故障率低。

（2）料A、料A、料B、料B、計量泵、澆注頭B的溫度由智能時間比例數字溫度控制器和鉑電阻控制，精確、直觀，便于控制和調整。

(3)原始液體壓力的數字顯示顯示可以計數和顯示混合頭的流速和速度。

三。模輥芯加熱裝置：參照模輥芯尺寸，設計相應的加熱裝置。溫度應提高到90-110攝氏度。常使用溫度控制和顯示的遠紅外線電加熱器。

噴頭切換閥原料罐的全流量循環可以保證物料溫度均勻，流量穩定。

（2）原料罐可引入干氯氣，防止水混入原液變質。所述原液的循環回流口設置在料箱底部，不被帶入氣泡中。

（3）通過平衡循環嘔吐壓力（帶節流裝置和精密調壓裝置），提高配合比精度，穩定嘔吐量。

（2） 采用高精度計量系統：

采用低溫、耐壓、高硬度的低速精密計量泵，流量準確穩定。

2采用高精度進口變頻調速裝置，調節混合比和流量，靈活、方便、易用。

（3）由于調速范圍廣，嘔吐量小或粘度低時，可保證所需精度。

（3） 高效、結構先進的澆注頭

（1）當各成分原液由循環轉為嘔吐時，同步迅速，無超前或滯后現象。

(2)配備高精度節流和回流調節裝置，可平衡循環和呼氣壓力，提高混合比的準確性，保證產品的質量。

（3）采用經過實踐檢驗的專用攪拌頭，可以在很短的時間內將粘度和混合比相差較大的兩種原液成分混合均勻，不產生氣泡?；旌锨恢械目諝饪梢匝杆傧?，因此混合液在初始階段的損失較小。

（4）采用特殊設計的轉軸包裝裝置，保證潤滑，無需進料即可輕松更換。

開關閥采用精密加工聚四氟乙烯密封，調節方便，無熱變形。

專用氣動清洗開關，使清洗混合室的清洗液和壓縮空氣通過物料吐出口吐出，不會堵塞，也不會使混合料倒流。

（4） 控制及電器系統先進穩定：

采用計算機程序控制器控制澆注和自動清洗，操作簡單，維護方便，電路清晰，故障率低。

（2）料A、料A、料B、料B、計量泵、澆注頭B的溫度由智能時間比例數字溫度控制器和鉑電阻控制，精確、直觀，便于控制和調整。

(3)原始液體壓力的數字顯示顯示可以計數和顯示混合頭的流速和速度。

三。模輥芯加熱裝置：根據模輥芯的尺寸，設計了相應的加熱裝置。溫度應提高到90+10攝氏度，常采用帶溫度控制和顯示的遠紅外電加熱。