楊京輝, 顧培霜, 鄭 昆, 朱慶帥

（特拓（青島）輪胎技術有限公司, 山東 青島 266061）

PA66簾線壓延劈縫的原因分析和解決方案

楊京輝, 顧培霜, 鄭 昆, 朱慶帥

（特拓（青島）輪胎技術有限公司, 山東 青島 266061）

從橡膠高分子結構和壓延機理出發(fā)，詳細闡述了壓延過程中劈線問題產生的原因，對存在的問題進行詳盡的分析，最終通過密煉工藝調整、壓延工藝改善、設備改善等方法，提高膠料塑煉程度，保證壓延膠溫和積膠量，解決此問題，不合格率由8.2%降低到0.89%，提高了壓延質量，降低了損耗率。

尼龍簾布；壓延；劈縫；塑煉；膠溫；積膠量

0 前 言

壓延是輪胎生產過程中極其重要的環(huán)節(jié)，尤其在控制物料消耗方面，起著至關重要的作用，直接影響輪胎的成本和價格。在尼龍簾布壓延過程中,常會出現簾布劈縫和脫層現象。在實際生產中，在膠料的加工性方面，由于設備、工藝、作業(yè)方法的不同，而使冠帶條壓延的劈縫問題長期存在。為改善產品質量，降低消耗，我們從機理、工藝、設備、操作幾個方面入手，進行了一系列卓有成效的改善。

壓延過程中，尼龍66簾線和聚酯簾線的生產加工性差異較大，尼龍66在壓延生產過程中，整幅簾線的中間位置劈縫嚴重，在壓延速度為5m/min時劈縫尤其嚴重。在不做其他調整的情況下，生產速度提高到20m/min左右后，劈縫問題逐漸減少，最終消失；但當供膠溫度低于85℃時，劈縫問題將再次出現，而聚酯簾線的壓延及其他簾布均不存在此問題。

1 原理剖析

1.1 配方體系

配方體系中，冠帶條膠和胎體簾布膠的生膠主材選擇的都是NR和SBR，兩種橡膠的鍵合形式均為（C=C-C）-C，鍵能約為61.5kcal/mol，具有熱穩(wěn)定性和熱氧穩(wěn)定性等優(yōu)點，屬于耐熱性高聚物。同時NR的自補強性、生膠強度大，提供了良好的包輥性；SBR側基較大（C6H5），分子鏈柔順性差，松弛時間長，壓延時需要注意塑煉效果的保證，而冠帶條膠料中SBR所占的分數遠高于胎體膠，因此對冠帶條膠料而言，膠料的塑煉效果對壓延生產的影響更大。

同時冠帶條膠料的補強體系選取了N326 （HAF）和N660（GPF）兩種炭黑，為了獲取較好的滾動阻力，總份數超過70份，提高了膠料的門尼黏度。密煉混煉過程只有兩段工藝，在壓延加工時的塑煉則更加需要加強。

與同樣采用NR和SBR作為生膠體系的胎體膠作對比，兩者的門尼黏度相差較大，其中胎體膠的門尼黏度ML（1+4）100℃為51～59，而冠帶條膠為71～81，兩者在壓延過程中的加工性能差距較大。究其原因，主要還是配方體系上的差異，最終體現在膠料塑煉程度的難易，而這種差異可以通過以下方式進行調整：

1） 物理增塑法。在膠料混煉過程中添加物理增塑劑，利用物理溶脹作用降低膠料的門尼黏度，提高膠料的可塑性和流動性；

2）化學增塑法。利用低分子材料，對橡膠的大分子鏈進行化學破壞，進而降低膠料的門尼黏度，從而提高膠料的可塑性和流動性；

3）機械增塑法。利用壓延機、擠出機、開煉機等設備的機械剪切作用，將高分子材料中的大分子鏈切斷，以達到提高膠料流動性的效果，其中密煉機、螺桿擠出機屬于高溫塑煉，開煉機屬于低溫塑煉。

為不改變配方體系，不影響膠料性能，在這里我們采用的主要是機械增塑法。機械增塑法中的機械剪切作用和溫度影響是本次工作的重點方向，下面著重進行分析。

高分子鏈之間的相互作用力要大于其單個分子間C-C鍵的鍵能，在機械力的作用下，C-C鍵更容易斷裂，通常情況下，呈無規(guī)則卷曲狀態(tài)的大分子鏈，分子鏈被破壞的機率和機械力作用間的關系如下公式：

式中ρ—大分子鏈斷裂概率，代表機械塑煉效果；

E—大分子主鏈C-C鍵能/(kJ/mol)；

F0—作用于大分子鏈上的有效機械力；

δ—大分子鏈斷裂時的伸長變形；

F0δ—大分子鏈斷裂時機械力做的功/kJ；

τ—作用于大分子鏈的機械剪切力/N；

η—膠料的黏度/Pa·s；

M—大分子的平均分子量；

M'—大分子的最大分子量；

K1、K2為常數。

由上式可以看出，F0值的大小取決于機械剪切速度、膠料的黏度及分子量分布。塑煉溫度低時，F0和ρ值增大，提高機械剪切速度，F0和ρ值也會增大。要想獲得良好的塑煉效果，提高機械剪切速度和作用于大分子鏈的機械剪切力是解決此問題的重要方法。

1.2 壓延過程

壓延過程中，壓延輥處堆積膠的受力分析如圖1所示。

圖1 膠料進入壓延輥隙前后受力分析

此時，如果Vb保持固定值，膠料在輥筒上接觸點a與輥筒圓心的連線和兩輥筒圓心連線的夾角，用α表示。物料與輥筒表面的摩擦系數為f，假設f=tanρ，則角度ρ就叫作摩擦角。徑向作用力P，分力為Px、Py；切向作用力T，分力為Tx、Ty。Py、Ty，方向相同，對膠料起擠壓作用；Px、Tx方向相反，Tx拉膠料進入輥隙，Px則反之。對上述作用力進行分析，即Tx＝Tcosα，Px＝Psinα，而T=Pf=Ptanρ，將膠料拉入輥隙的必要條件鉗取力：Tx-Px＞0，tanρ＞tanα，即：ρ＞α。

因此當摩擦角ρ大于接觸角α時，膠料才能被拉入。差值越大，膠料通過程度越好。經過在開煉機上多次搗膠后，最終表現為膠料混煉程度的提高。

圖2 門尼黏度與擠出收縮率、拉伸強度和伸長率的關系

圖2中，門尼黏度隨混煉時間的增加而迅速降低，但混煉達到一定時間后，據測算PA膠料在混煉8～12min時門尼變化基本趨于穩(wěn)定，可以從原來的80降低到60左右。但之后隨著時間的推移，變化量不大。因此，膠料在擠出機、開煉機、壓延輥筒上的總混煉時間，我們選取6～10min。

由圖3可以看出，門尼黏度與通過輥筒的次數及輥筒間距大小相關聯(lián)。輥距越小、通過輥筒的次數越多，門尼黏度不斷降低，而且輥距越小，這種趨勢越明顯。因此，在選擇時，輥距盡量要小，而通過輥距的次數要盡可能多。在冠帶條膠料的實際生產中，我們一般選取的輥距為6～8mm，通過輥距的次數為10～15次。

圖3 膠料通過輥距次數、膠片厚度與門尼黏度變化趨勢

2 解決方案

根據現場實際情況，結合上面的原理剖析，我們制定了如下的解決措施：

1）密煉工藝調整，在密煉工序增加一段母煉，采取兩段母煉的方式，增加膠料的塑煉效果和時間，降低門尼黏度，通過此方式門尼黏度降低到69～72；

2）在壓延工序采用高轉速的擠出機破膠方式，適當提高擠出機轉速，降低螺桿和機筒的溫度，提高塑化均勻性和混煉效果；

3）減少開煉機輥距至6mm，且左右厚度不同，供膠側的輥距調整為8mm，此做法的目的是增加膠料剪切力，同時提高供膠膠片厚度，減少供膠運帶上的溫度流失，保持供膠溫度在90～100℃之間，同時調整搗膠方式，保證搗膠次數在10次以上；

4）減少壓延輥筒上的積膠量，積膠的直徑保持在10～15cm之間，減少輥隙間的存膠，進而減少膠料對通過輥隙簾線的壓力，遇到有存膠的現象，及時調整2#、3#輥的輥距，使存膠迅速用完，解決劈縫問題；

5）保證供膠連續(xù)性和膠料的總混煉時間，做好擠出機、開煉機、壓延機膠料的銜接，總混煉時間在8min左右；

6）適當提高生產速度，盡可能保持穩(wěn)定的高速狀態(tài)，開機時的壓延速度為5m/min,保持約10s，然后直接提速至15～20m/min，生產過程中需要降速的，提前減少供膠量及壓延輥筒間積膠量。

3 效果驗證

通過改善方案的落實和作業(yè)人員作業(yè)水平的提高，因劈縫問題造成的成本浪費率下降到0.89%，厚度波動的控制也得到了一定程度的提高，取得了較好的改善效果。

[1] 楊清芝. 現代橡膠工藝學[M]. 北京：中國石化出版社, 1997.495-500.

[責任編輯：朱 胤]

TQ 336.1

B

1671-8232(2014)04-0027-03

2014-01-28