聚氨酯胶辊有发展前途。聚氨酯胶辊由铁辊芯和浇注聚氨酯弹性体包胶层组成。在聚氨酯胶辊的制造过程中,若工艺配方处理不当,可能使胶辊在使用过程中出现脱芯等问题。
1 胶粘剂的选择
根据粘合配价键理论,分子极性大的聚合物材料与金属材料表面之间可以形成配价键及范德华力,而使材料与金属之间形成紧密结合。
在金属辊芯四周浇注聚氨酯液体原料,形成的聚氨酯弹性体与辊芯之间有一定的结合力,但碾米辊在动态工作状态下,聚氨酯弹性体与辊芯之间会产生较大的剪切力,这对聚氨酯与金属的结合强度有相当高的要求。经过实际试验,在辊芯上涂覆含有多个异氰酸酯基的底涂剂(胶粘剂),对增强粘接力具有较好的效果。这是因为多异氰酸酯能与聚氨酯材料反应,并形成刚性粘接层,与铁辊芯形成一体。粘接层中的异氰酸酯基、苯环、氨基甲酸酯基与金属辊表面的铁原子及其氧化物等相互作用,形成化学键或次价键(如氢键)等,使得聚氨酯与金属之间产生较高的粘接强度。
2 铁芯的处理
铸铁辊芯的处理也是防止胶辊脱芯的关键之一。要保证聚氨酯弹性体与铁芯产生良好的结合,通常需对铁芯进行清洗处理,如用酸洗除锈,用有机物去油污等,以确保其表面干净无污。机械喷砂处理通常是提高粘接强度行之有效的方法之一。通过喷砂处理,增加了辊芯的表面粗糙度,可以使粘接界面的表面积增加几倍甚至几十倍,相应提高了聚氨酯与金属铁芯的结合力。喷砂处理所产生的表面凹凸不平,会使聚氨酯与铁芯之间产生更多的咬合联结,提高粘接强度。
铁芯处理后应保持其干燥,防止再度生锈。尤其在夏季,空气中的水分会在处理好的铁芯表面上形成一层水膜,导致铁芯生锈,铁芯表面吸附的水也会与异氰酸酯反应,在粘接界面层中形成二氧化碳气泡,这样会大大降低其粘接强度。
3 模具及铁芯温度的影响
在聚氨酯料液浇注过程中,要求铁芯和模具的温度与聚氨酯料液的温度相近。当二者温差较大时,会造成物料的固化速度不均匀,结果导致聚氨酯材料固化后产生较大的内应力。由于刚刚固化的聚氨酯强度很低,脱模后弹性体内部内应力会集中在铁芯的结合面上,形成较多的裂纹和局部脱芯,严重时会出现明显的裂缝。
实际生产中,可控制聚氨酯浇注料与铁芯及模具之间的温差在10℃以内。
4 模具设计与脱模要求
模具设计与制造时,要求具有较好的密封性,易于闭合、开启和脱膜。在设计模具时,还要考虑聚氨酯的受热均衡性,这是容易被厂家忽视的一个重要因素。如果胶辊在高温硫化过程中受热不均,通常在铁芯与聚氨酯的结合处发生聚氨酯硫化不完全,弹性体强度低,或出现裂口。硫化后的胶辊若脱模不当,也会引起胶辊脱芯。因为刚经过高温硫化的聚氨酯强度并不高。如果在脱模时,用力过度或移动时受强烈撞击,出现裂口和隐形脱芯。
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