一種短纖維增強耐高溫橡膠輥、橡膠輥膠料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于橡膠輥技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種短纖維增強耐高溫橡膠輥、橡膠輥膠料及 其制造方法，更具體地說，涉及一種用于冶金、有色金屬加工、化纖印染、造紙等要求在高溫 或高溫高腐蝕環(huán)境下使用的耐高溫橡膠輥。
【背景技術(shù)】
[0002] 橡膠輥是一種以金屬或其他材料為芯，外覆橡膠經(jīng)硫化而制成的輥狀制品。隨著 冶金、有色金屬加工、化纖、造紙等行業(yè)的快速發(fā)展，其產(chǎn)線提速、高溫工位溫度的提高，對 在高溫、高濕及強腐蝕性介質(zhì)工位使用的耐高溫橡膠輥也提出了越來越高的要求。耐高溫 橡膠輥工作時溫度的升高來源于兩個方面:一方面是工作環(huán)境溫度高；另一方面，膠輥高速 運轉(zhuǎn)時輥面摩擦生熱及膠層周期性變形的內(nèi)生熱。對于耐高溫橡膠輥，往往采用氫化丁腈 橡膠、氟橡膠，甚至娃橡膠等耐高溫性好的橡膠材料，但這些橡膠材料由于價格高、或加工 性能差，或材料物理機(jī)械性能差等因素限制了這些材料的推廣使用。
[0003] 目前，耐高溫橡膠輥在使用過程中常常發(fā)生熱氧老化破壞現(xiàn)象。橡膠熱氧老化是 指橡膠在高溫環(huán)境下，與空氣中的氧接觸，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，橡膠硬度逐步升高，表面出現(xiàn)無 規(guī)則裂紋，隨時間延長，裂紋逐漸擴(kuò)大，進(jìn)而失去使用價值。如圖1所示，即為現(xiàn)有橡膠輥膠 料表面發(fā)生熱氧老化破壞現(xiàn)象的放大示意圖。因此開發(fā)價格合理、工藝性能好、物理機(jī)械性 能好的耐高溫橡膠輥材料是目前亟待解決的問題。
[0004] 經(jīng)檢索，專利申請?zhí)枮椋?00710114412.8,申請日為：2007年11月9日的專利文獻(xiàn)， 公開了一種鋼鐵薄板乳制板型輥加工工藝，該加工工藝如下:A.通過將氫化丁腈橡膠、酚醛 樹脂、高苯乙烯樹脂、白炭黑、納米氧化鋅及納米碳酸鈣、硫化劑、防老劑、硬脂酸、軟化劑 MESAM0LL、有機(jī)著色劑加工成覆面材料以備用；B.對鋼鐵薄板乳制板型輥輥芯表面進(jìn)行處 理;C.將覆面材料壓延成片狀，并將其裁成膠條，采用纏繞成型將膠條覆面材料包覆在處理 后的鋼鐵薄板乳制板型輥輥芯上;D.將鋼鐵薄板乳制板型輥用聚酯布纏繞后放置在硫化罐 內(nèi)，通入壓縮空氣對其進(jìn)行加壓、硫化;E.鋼鐵薄板乳制板型輥覆面材料硫化后經(jīng)過冷卻， 車磨加工后即為成品。該專利采用氫化丁腈橡膠生產(chǎn)用于冶金行業(yè)的板型輥，一方面價格 高，氫化丁腈橡膠材料價格是一般橡膠材料的10倍左右;另一方面，氫化丁腈橡膠材料在高 溫條件下使用時硬度升高較快，進(jìn)而輥面出現(xiàn)常見的熱老化現(xiàn)象，導(dǎo)致輥面出現(xiàn)無規(guī)則裂 紋，隨時間推移，裂紋逐漸擴(kuò)大，繼而失去使用功能。因而氫化丁腈橡膠輥也難以推廣到其 他耐高溫的場所使用，尤其是無法在含有強腐蝕性酸堿介質(zhì)的高溫場所使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 1、要解決的問題
[0006] 針對現(xiàn)有耐高溫橡膠輥在使用中會發(fā)生橡膠熱氧老化破壞現(xiàn)象的問題，本發(fā)明提 供一種短纖維增強耐高溫橡膠輥、橡膠輥膠料及其制造方法，在膠料中添加呈無規(guī)則分布 的短纖維，當(dāng)橡膠由于發(fā)生熱氧老化，表面出現(xiàn)無規(guī)則裂紋過程中，短纖維能阻止裂紋的產(chǎn) 生和逐漸擴(kuò)大，增強了膠料耐高溫性能，大大延長了橡膠輥的使用壽命。
[0007] 2、技術(shù)方案
[0008] 為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。
[0009] -種短纖維增強耐高溫橡膠輥膠料，其各組成成分及重量份數(shù)為： 乙丙橡膠 100份; 快壓出炭黑 50 -80份； 增塑劑 10 - 20份; 納米活性氧化鋅 3-5份； 防老劑 2-6份；
[0010] 交聯(lián)劑 6-10:份; 助交聯(lián)劑 2 -10份； 分散流動劑 2 - 5份； 短纖維 2-10份； 增粘樹脂 3-8份。
[0011] 進(jìn)一步地，所述的乙丙橡膠為第三單體含量為1.2%的三元乙丙橡膠。
[0012] 進(jìn)一步地，所述的增塑劑為PW-380石蠟油，交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯，助交聯(lián)劑為 三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸甲酯。
[0013] 進(jìn)一步地，所述的防老劑由重量份數(shù)為1-3份的防老劑445和1-3份的防老劑ZMB2/ C-5組成。
[0014] 進(jìn)一步地，所述的短纖維由40%的芳綸短纖維和60%的乙丙橡膠組成。
[0015] -種短纖維增強耐高溫橡膠輥膠料的制造方法，其步驟為：
[0016] 首先，將乙丙橡膠和短纖維置于密煉機(jī)中混煉120-140S，使乙丙橡膠進(jìn)行初步塑 煉并使短纖維充分分散到乙丙橡膠中；然后，加入防老劑、分散流動劑、增粘劑、納米氧化鋅 混煉70-90s;最后，加入快壓出炭黑、增塑劑混煉100-120S后提栓90-lOOs，混煉溫度達(dá)到 130-140°C排膠，得到混煉母膠;混煉母膠室溫停放不小于24h后，置于開煉機(jī)輥筒上，待母 膠包輥表面光滑后加入交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑，待上述配合劑全部混入母膠后開刀翻煉，將膠料 薄通打2-3個卷和3個三角包后出片，膠片室溫停放12h后切條后得到膠料;其中，上述各組 份的重量份數(shù)為：乙丙橡膠100份，快壓出炭黑50-80份，增塑劑10-20份，納米活性氧化鋅3-5份，防老劑2-6份，交聯(lián)劑6-10份，助交聯(lián)劑2-10份，分散流動劑2-5份，短纖維2-10份，增粘 樹脂3_8份。
[0017] 一種短纖維增強耐高溫橡膠輥，包括膠料;所述的膠料采用上述的一種短纖維增 強耐高溫橡膠輥膠料的制造方法制成。
[0018] -種短纖維增強耐高溫橡膠輥的制造方法，其步驟為：
[0019] A)纏繞包膠:將采用一種短纖維增強耐高溫橡膠輥膠料的制造方法制得的膠料喂 入螺桿擠出機(jī)，擠出厚度為2.0-4.0mm、寬度為60-70mm的膠片，待膠片均勻一致后啟動旋轉(zhuǎn) 包膠機(jī)，將膠片纏繞在準(zhǔn)備好的金屬輥芯上，逐層纏繞包膠，直到包膠單邊厚度達(dá)到規(guī)定厚 度，然后在膠面上纏繞尼龍水布2-3層，得到包膠完畢的膠輥；
[0020] B)硫化罐硫化:將步驟A)中包膠完畢的膠輥送入硫化罐，關(guān)閉罐門后，往硫化罐中 通入蒸汽進(jìn)行硫化，通入蒸汽的同時打開壓縮空氣閥門，通入壓縮空氣使硫化罐內(nèi)壓力在 0.5h內(nèi)達(dá)到4.5-5大氣壓;硫化結(jié)束，開排氣閥，壓力下降，等壓力表指針指到零時，打開保 險銷，等銷孔內(nèi)排出蒸汽飄動，半開硫化罐，讓溫度下降，待罐內(nèi)溫度低于60°C或與室溫相 當(dāng)時，將膠輥拉出；
[0021] C)車磨加工:將步驟B)中得到的膠輥在車床上進(jìn)行粗加工，再在磨床上進(jìn)行精加 工。
[0022] 進(jìn)一步地，所述的步驟A)中膠料喂入螺桿擠出機(jī)前，需將螺桿擠出機(jī)料筒、螺桿和 機(jī)頭溫度分別預(yù)熱到50-60 °C、60-70 °C和50-60 °C ;在包膠過程中通過控制擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速 來控制擠出膠片溫度< l〇〇°C。
[0023] 進(jìn)一步地，所述的步驟B)中的硫化程序為:首先升溫到70_80°C，保溫2h;再升溫到 100-110°(：，保溫0.511;再升溫到120-130°(：，保溫0.511;再升溫到135-140°(：，保溫8-1011。 [0024] 3、有益效果
[0025] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
[0026] (1)本發(fā)明的一種短纖維增強耐高溫橡膠輥膠料中添加了短纖維，短纖維在膠料 中呈無規(guī)則分布，當(dāng)橡膠由于發(fā)生熱氧老化，表面出現(xiàn)無規(guī)則裂紋過程中，短纖維能阻止裂 紋的產(chǎn)生和逐漸擴(kuò)大，該膠料強度高、回彈性高、耐高溫性好、壓縮永久變形小，采用該膠料 的膠輥耐高溫、耐酸堿腐蝕性好，膠輥內(nèi)外硬度、材料分布一致性高，輥面加工精度高，經(jīng)過 長時間的耐高溫工位試用，使用壽命是現(xiàn)有耐高溫橡膠輥的1倍以上，大大延長了橡膠輥的 使用壽命；
[0027] (2)本發(fā)明的一種短纖維增強耐高溫橡膠輥膠料，采用價格相對低廉且耐高溫性 好、使用普遍的乙丙橡膠作為生膠，提高了膠輥膠料耐高溫性、耐酸堿介質(zhì)腐蝕，延長膠輥 的使用壽命，具有優(yōu)越的價格競爭力，可推廣到多工位的耐高溫場所使用；