杨京辉, 顾培霜, 郑 昆, 朱庆帅

（特拓（青岛）轮胎技术有限公司, 山东 青岛 266061）

PA66帘线压延劈缝的原因分析和解决方案

杨京辉, 顾培霜, 郑 昆, 朱庆帅

（特拓（青岛）轮胎技术有限公司, 山东 青岛 266061）

从橡胶高分子结构和压延机理出发，详细阐述了压延过程中劈线问题产生的原因，对存在的问题进行详尽的分析，最终通过密炼工艺调整、压延工艺改善、设备改善等方法，提高胶料塑炼程度，保证压延胶温和积胶量，解决此问题，不合格率由8.2%降低到0.89%，提高了压延质量，降低了损耗率。

尼龙帘布；压延；劈缝；塑炼；胶温；积胶量

0 前 言

压延是轮胎生产过程中极其重要的环节，尤其在控制物料消耗方面，起着至关重要的作用，直接影响轮胎的成本和价格。在尼龙帘布压延过程中,常会出现帘布劈缝和脱层现象。在实际生产中，在胶料的加工性方面，由于设备、工艺、作业方法的不同，而使冠带条压延的劈缝问题长期存在。为改善产品质量，降低消耗，我们从机理、工艺、设备、操作几个方面入手，进行了一系列卓有成效的改善。

压延过程中，尼龙66帘线和聚酯帘线的生产加工性差异较大，尼龙66在压延生产过程中，整幅帘线的中间位置劈缝严重，在压延速度为5m/min时劈缝尤其严重。在不做其他调整的情况下，生产速度提高到20m/min左右后，劈缝问题逐渐减少，最终消失；但当供胶温度低于85℃时，劈缝问题将再次出现，而聚酯帘线的压延及其他帘布均不存在此问题。

1 原理剖析

1.1 配方体系

配方体系中，冠带条胶和胎体帘布胶的生胶主材选择的都是NR和SBR，两种橡胶的键合形式均为（C=C-C）-C，键能约为61.5kcal/mol，具有热稳定性和热氧稳定性等优点，属于耐热性高聚物。同时NR的自补强性、生胶强度大，提供了良好的包辊性；SBR侧基较大（C6H5），分子链柔顺性差，松弛时间长，压延时需要注意塑炼效果的保证，而冠带条胶料中SBR所占的分数远高于胎体胶，因此对冠带条胶料而言，胶料的塑炼效果对压延生产的影响更大。

同时冠带条胶料的补强体系选取了N326 （HAF）和N660（GPF）两种炭黑，为了获取较好的滚动阻力，总份数超过70份，提高了胶料的门尼黏度。密炼混炼过程只有两段工艺，在压延加工时的塑炼则更加需要加强。

与同样采用NR和SBR作为生胶体系的胎体胶作对比，两者的门尼黏度相差较大，其中胎体胶的门尼黏度ML（1+4）100℃为51～59，而冠带条胶为71～81，两者在压延过程中的加工性能差距较大。究其原因，主要还是配方体系上的差异，最终体现在胶料塑炼程度的难易，而这种差异可以通过以下方式进行调整：

1） 物理增塑法。在胶料混炼过程中添加物理增塑剂，利用物理溶胀作用降低胶料的门尼黏度，提高胶料的可塑性和流动性；

2）化学增塑法。利用低分子材料，对橡胶的大分子链进行化学破坏，进而降低胶料的门尼黏度，从而提高胶料的可塑性和流动性；

3）机械增塑法。利用压延机、挤出机、开炼机等设备的机械剪切作用，将高分子材料中的大分子链切断，以达到提高胶料流动性的效果，其中密炼机、螺杆挤出机属于高温塑炼，开炼机属于低温塑炼。

为不改变配方体系，不影响胶料性能，在这里我们采用的主要是机械增塑法。机械增塑法中的机械剪切作用和温度影响是本次工作的重点方向，下面着重进行分析。

高分子链之间的相互作用力要大于其单个分子间C-C键的键能，在机械力的作用下，C-C键更容易断裂，通常情况下，呈无规则卷曲状态的大分子链，分子链被破坏的机率和机械力作用间的关系如下公式：

式中ρ—大分子链断裂概率，代表机械塑炼效果；

E—大分子主链C-C键能/(kJ/mol)；

F0—作用于大分子链上的有效机械力；

δ—大分子链断裂时的伸长变形；

F0δ—大分子链断裂时机械力做的功/kJ；

τ—作用于大分子链的机械剪切力/N；

η—胶料的黏度/Pa·s；

M—大分子的平均分子量；

M'—大分子的最大分子量；

K1、K2为常数。

由上式可以看出，F0值的大小取决于机械剪切速度、胶料的黏度及分子量分布。塑炼温度低时，F0和ρ值增大，提高机械剪切速度，F0和ρ值也会增大。要想获得良好的塑炼效果，提高机械剪切速度和作用于大分子链的机械剪切力是解决此问题的重要方法。

1.2 压延过程

压延过程中，压延辊处堆积胶的受力分析如图1所示。

图1 胶料进入压延辊隙前后受力分析

此时，如果Vb保持固定值，胶料在辊筒上接触点a与辊筒圆心的连线和两辊筒圆心连线的夹角，用α表示。物料与辊筒表面的摩擦系数为f，假设f=tanρ，则角度ρ就叫作摩擦角。径向作用力P，分力为Px、Py；切向作用力T，分力为Tx、Ty。Py、Ty，方向相同，对胶料起挤压作用；Px、Tx方向相反，Tx拉胶料进入辊隙，Px则反之。对上述作用力进行分析，即Tx＝Tcosα，Px＝Psinα，而T=Pf=Ptanρ，将胶料拉入辊隙的必要条件钳取力：Tx-Px＞0，tanρ＞tanα，即：ρ＞α。

因此当摩擦角ρ大于接触角α时，胶料才能被拉入。差值越大，胶料通过程度越好。经过在开炼机上多次捣胶后，最终表现为胶料混炼程度的提高。

图2 门尼黏度与挤出收缩率、拉伸强度和伸长率的关系

图2中，门尼黏度随混炼时间的增加而迅速降低，但混炼达到一定时间后，据测算PA胶料在混炼8～12min时门尼变化基本趋于稳定，可以从原来的80降低到60左右。但之后随着时间的推移，变化量不大。因此，胶料在挤出机、开炼机、压延辊筒上的总混炼时间，我们选取6～10min。

由图3可以看出，门尼黏度与通过辊筒的次数及辊筒间距大小相关联。辊距越小、通过辊筒的次数越多，门尼黏度不断降低，而且辊距越小，这种趋势越明显。因此，在选择时，辊距尽量要小，而通过辊距的次数要尽可能多。在冠带条胶料的实际生产中，我们一般选取的辊距为6～8mm，通过辊距的次数为10～15次。

图3 胶料通过辊距次数、胶片厚度与门尼黏度变化趋势

2 解决方案

根据现场实际情况，结合上面的原理剖析，我们制定了如下的解决措施：

1）密炼工艺调整，在密炼工序增加一段母炼，采取两段母炼的方式，增加胶料的塑炼效果和时间，降低门尼黏度，通过此方式门尼黏度降低到69～72；

2）在压延工序采用高转速的挤出机破胶方式，适当提高挤出机转速，降低螺杆和机筒的温度，提高塑化均匀性和混炼效果；

3）减少开炼机辊距至6mm，且左右厚度不同，供胶侧的辊距调整为8mm，此做法的目的是增加胶料剪切力，同时提高供胶胶片厚度，减少供胶运带上的温度流失，保持供胶温度在90～100℃之间，同时调整捣胶方式，保证捣胶次数在10次以上；

4）减少压延辊筒上的积胶量，积胶的直径保持在10～15cm之间，减少辊隙间的存胶，进而减少胶料对通过辊隙帘线的压力，遇到有存胶的现象，及时调整2#、3#辊的辊距，使存胶迅速用完，解决劈缝问题；

5）保证供胶连续性和胶料的总混炼时间，做好挤出机、开炼机、压延机胶料的衔接，总混炼时间在8min左右；

6）适当提高生产速度，尽可能保持稳定的高速状态，开机时的压延速度为5m/min,保持约10s，然后直接提速至15～20m/min，生产过程中需要降速的，提前减少供胶量及压延辊筒间积胶量。

3 效果验证

通过改善方案的落实和作业人员作业水平的提高，因劈缝问题造成的成本浪费率下降到0.89%，厚度波动的控制也得到了一定程度的提高，取得了较好的改善效果。

[1] 杨清芝. 现代橡胶工艺学[M]. 北京：中国石化出版社, 1997.495-500.

[责任编辑：朱 胤]

TQ 336.1

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1671-8232(2014)04-0027-03

2014-01-28