淺談薄膜收卷表觀存在的問題對橡膠壓輥的管理研究

李中國，于濤，葉世強(qiáng)

(富維薄膜（山東）有限公司，山東 濰坊 261061)

0 前言

聚脂薄膜在各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，從而對膜面的要求也就越來越高，要求膜面平整光滑，清潔干凈，不允許有皺紋、爆筋、凹陷或者凸起、壓印等，造成這些薄膜表觀的問題的原因很多，它涉及到設(shè)備、工藝、產(chǎn)品厚度、環(huán)境、人為等很多因素。因?yàn)槭站韷狠佋诜智惺站頃r(shí)，跟膜卷是接觸在一起的，所以也稱其為接觸輥，它對膜面表觀情況影響是最直接的，本文單從收卷壓輥的角度去論述形成薄膜表觀問題的影響因素和原因分析。

1 收卷皺紋

壓輥對收卷皺紋的主要影響是它的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的排氣性，或者說就是它跟膜面的貼合性。正常的理想狀態(tài)下，隨著收卷的進(jìn)行，壓輥輥面緊密的均勻的以適當(dāng)?shù)膲毫涸谀っ嫔?，邊收卷邊將膜層間的空氣排出去，使薄膜層與層之間密切貼合，不存在太多的空氣，既提升了收卷硬度，并且不易形成皺紋，還能增加膜面表觀儲(chǔ)存良好的持久穩(wěn)定性。如果排氣不暢，膜層間的空氣會(huì)在撥薄弱環(huán)節(jié)累積，形成皺紋。

這個(gè)皺紋的產(chǎn)生從壓輥的方面來說，主要取決于壓輥的直徑尺寸，結(jié)構(gòu)（雙壓輥），中高度尺寸，橡膠厚度硬度，收卷軸心線水平度，收卷卡頭和壓輥軸承的穩(wěn)定性等原因。

1.1 壓輥直徑尺寸

直徑小的壓輥接近角的角度要大于直徑大的接近角的角度，相對來說直徑越小排氣效果越好，如圖1所示陰影部分，事實(shí)證明也是如此。分切機(jī)的壓輥一般采用鐵制、鋁制和碳纖維制輥芯，現(xiàn)在鐵制輥芯由于重量和慣性力矩大的原因，多數(shù)已經(jīng)不采用，目前比較主流的還是鋁制和碳纖維制輥芯。短一點(diǎn)的壓輥采用鋁制輥芯，它的重量和慣性力矩還可以接受，但隨著分切機(jī)速度的提升和分切寬度的增加，碳纖維制的輥芯越來越受到行業(yè)的青睞，跟鋁制輥芯相比，它的強(qiáng)度非但不會(huì)降低，并且它的直徑、壁厚可以加工的尺寸更小，長度可以更長，在工藝上，它的排氣性更好，可以實(shí)現(xiàn)降低收卷張力，減少薄膜的拉伸疲勞性，減少拉伸變形，以實(shí)現(xiàn)保證越來越薄的薄膜收卷效果。測試表明，同樣長度和直徑的輥芯相比，碳纖維的慣性力矩僅為鋁制的五分之一?，F(xiàn)在分切機(jī)的壓輥直徑一般在90～180 mm 之間。

圖1 直徑不同的壓輥與薄膜接近角示意圖

還有一種雙壓輥的結(jié)構(gòu)形式，它也是根據(jù)直徑小排氣好的原理，將一支壓輥的直徑變成大約兩支壓輥，它由一支金屬棍和一支橡膠輥組成，它的工作方式是金屬輥在收卷壓力的作用下壓在橡膠輥上，橡膠輥接觸在膜面上，雙壓輥的形式有效的增加了壓輥的強(qiáng)度，并且相當(dāng)于變小了接觸壓輥直徑，增加了收卷時(shí)的排氣效果，在收卷工藝配合下，杜絕了皺紋的產(chǎn)生，如圖2，圖3 所示對比，可以看出它們的收卷方向、壓輥直徑和結(jié)構(gòu)的區(qū)別。

圖2 雙壓輥示意圖

圖3 單壓輥示意圖

1.2 壓輥橡膠表面的中高度

壓輥橡膠表面的中高度也能對收卷的排氣起到很好的效果，壓輥的中高結(jié)構(gòu)是區(qū)別于平直壓輥而言的，平直的壓輥整體直徑尺寸是一樣的，而中高壓輥的形狀則是中間粗兩端逐漸變細(xì)的類似紡錘狀結(jié)構(gòu)，中間的最粗位置直徑減去兩端最細(xì)直徑的數(shù)值，就是所謂的中高度，不同長度的壓輥中高度不同，詳見表1。

表1 壓輥中高度對應(yīng)表

以2 m 長直徑150 mm 的壓輥為例，典型的直徑實(shí)測值見圖4。

圖4 中高壓輥直徑實(shí)測值

中高壓輥使用一段時(shí)間后，在收卷壓力的作用下，中高度會(huì)有所變小，這種情況可以根據(jù)壓輥實(shí)際使用的頻率和周期定制一個(gè)輥面磨削周期表，定期進(jìn)行研磨，以達(dá)到持續(xù)的中高效果。

1.3 壓輥橡膠的厚度和硬度

根據(jù)實(shí)際使用效果驗(yàn)證，壓輥的橡膠厚度一般在5～10 mm 之間，太薄收卷容易出現(xiàn)亂紋，太厚容易出現(xiàn)隱形皺；橡膠硬度為邵氏C 硬度60±5 為宜，太軟容易出筋，太硬收卷膜面貼合不好。

1.4 收卷軸心線水平度

壓輥安裝時(shí)的水平方向軸線要與管芯的軸心線平行，否則容易引起壓輥壓合不好而容易出筋，如果壓輥兩端的軸承損壞，卡頭凸輪的磨損也有可能引起兩個(gè)軸心線不平行，這個(gè)平行度在分切機(jī)開機(jī)收卷前用水平儀檢查；壓輥軸承一般為型號2203 的調(diào)心球軸承，具有萬向調(diào)節(jié)功能，容易出現(xiàn)的損壞是鋼球架磨損導(dǎo)致鋼珠脫落，予以更換即可；卡頭凸輪的磨損，可在例行檢查保養(yǎng)時(shí)予以修復(fù)或者更換。

1.5 收卷膜卷和壓輥對應(yīng)的位置

收卷膜卷要處于壓輥的中間位置，或者說壓輥兩端不接觸膜面的部分大致要一樣長。氣缸壓力通過壓輥支架作用在壓輥兩端的，如果壓輥偏壓，根據(jù)力矩原理，余留長的那一段施加在膜卷上的壓力要大于余留短的那一段，收卷壓力的不一致也會(huì)引起皺紋或者跑邊不齊。

1.6 壓輥高速運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性

壓輥高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)抖動(dòng)也能引起收卷排氣不暢，引起收卷皺紋，這種原因一般是壓輥軸承損壞，或者是壓輥內(nèi)部平衡塊脫落破壞了動(dòng)平衡，或者是管芯直線度太差和卡頭損壞引起的。壓輥不用時(shí)，需支撐兩端放在壓輥支架上，為了防止下垂變形，壓輥長時(shí)間閑置時(shí)，要每個(gè)月人工將壓輥旋轉(zhuǎn)180°。

2 壓印

壓印是壓輥表面存在缺陷、瑕疵或者不平滑從而造成收卷時(shí)印在膜卷上的壓印，此類印記在某些下游客戶進(jìn)行涂布、鍍鋁、淺網(wǎng)印刷等深加工時(shí)，可能會(huì)在產(chǎn)品上目視可見，影響產(chǎn)品質(zhì)量。壓輥造成壓印的原因有以下幾個(gè)。

2.1 壓輥加工包膠工藝

壓輥加工過程中膠條纏繞，形成的環(huán)形接縫印記，在進(jìn)行粗車和研磨時(shí)，這種印記在膠輥上肉眼觀察不出來，用強(qiáng)光源平鋪在輥面上，就能看見這種條紋，如圖5 所示。這種壓輥在收卷下來后，表現(xiàn)在膜面上隱隱約約的間隔相等螺旋狀條紋。這種情況跟壓輥加工廠家進(jìn)行交流，避免使用纏繞的包膠方式，而是采用片狀膠片包膠的方式，就可以避免這種情況的出現(xiàn)。

圖5 壓輥表面的條紋

2.2 壓輥表面的瑕疵

由于外界因素造成壓輥表面的瑕疵會(huì)對膜面形成印記，這個(gè)印記在視覺上并不是單單這一個(gè)印記，因?yàn)樵谶\(yùn)轉(zhuǎn)過程中，壓輥上的瑕疵每轉(zhuǎn)一圈就會(huì)在膜面上留一個(gè)印記，而收卷卷徑不斷地變化，所以它相當(dāng)于在膜面縱向不同的位置留下印痕，看上去上像是形成一整圈的印痕。造成輥面瑕疵的原因主要有以下幾個(gè)。

2.2.1 磕碰

分切壓輥是根據(jù)不同的分切規(guī)格經(jīng)常更換的，所以搬運(yùn)過程中難免磕碰；這種情況可以制作壓輥防剮蹭外套，安裝壓輥前把外套包在壓輥上保護(hù)好輥面，安裝好壓輥后再拆下，可以有效的減免壓輥磕碰受傷；

2.2.2 黏附異物或者膜內(nèi)異物硌傷

壓輥上黏有膠帶、雙面膠、其他凸出于輥面的異物、薄膜本體帶著的凸出于膜面的未熔料、碳化粒子等異物對壓輥表面造成硌傷，這種情況也會(huì)對膜面形成環(huán)狀壓印。壓輥上的異物這種情況可以在開機(jī)前檢查，并根據(jù)壓輥橡膠的種類，采用不同的清潔劑進(jìn)行處理，一般聚酯薄膜壓輥采用的橡膠材料三元乙丙膠輥（EPDM）可以用工業(yè)酒精來清潔表面，不污染環(huán)境并且揮發(fā)速度快，環(huán)保高效。膜內(nèi)的異物可以根據(jù)在線缺陷檢出系統(tǒng)提前對缺陷的影響進(jìn)行預(yù)判，并予以規(guī)避。

2.2.3 膜卷邊部壓印

分切收卷邊部對橡膠壓輥的影響，尤其是翹邊的時(shí)候，對壓輥的損傷是致命的，邊部對壓輥造成環(huán)形的壓印，當(dāng)這支壓輥再用來分切更寬的規(guī)格的時(shí)候，這個(gè)壓印會(huì)原封不動(dòng)的印在膜面上。這種情況采取定期磨削、研磨輥面和不同規(guī)格專輥專用的方式，專輥專用的，在每次安裝使用時(shí)，一定要將壓輥上的壓印跟膜邊對齊，這樣都可以避免膜面壓印的產(chǎn)生。

2.2.4 老化開裂

臭氧、溫度、老化等對橡膠壓輥的影響，壓輥出現(xiàn)開裂、脫膠等損傷。薄膜行業(yè)一般有在線電暈系統(tǒng)，電暈系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的臭氧，來不及被風(fēng)機(jī)抽走的，會(huì)在膜層間殘留，當(dāng)分切時(shí)，夾雜在膜層間的臭氧容易造成膠輥的老化開裂，選取這種膠輥時(shí)一定注意它的抗臭氧、耐溫等要求，一般是制作時(shí)添加抗臭氧劑和其他耐溫、增塑的添加劑來避免這種情況。如果輥面出現(xiàn)了皸裂的情況，可以采取磨削或者重新包膠的方式。

3 靜電大

薄膜表面自我或者跟其他絕緣體接觸和分離時(shí)，相互之間的摩擦導(dǎo)致電子產(chǎn)生轉(zhuǎn)移，這些集聚的電荷不容易被傳導(dǎo)出去，累積到一定程度，就會(huì)形成很強(qiáng)的靜電，靜電大能夠?qū)е卤∧げ灰讋冸x、吸附塵埃、影響涂布印刷、放電產(chǎn)生火災(zāi)等后果。從壓輥的角度改善靜電大的問題，其一，壓輥表面涂覆導(dǎo)電劑，通過壓輥表面將靜電導(dǎo)走，這種簡單易操作，但時(shí)間長了容易失效，并且每次磨削后需要重新涂覆。現(xiàn)在多是按照抗靜電的要求，在不影響橡膠其他性能的情況下，在橡膠中加入抗靜電劑的方式，降低輥面的電阻率，以達(dá)到理想的抗靜電效果。

4 結(jié)語

因?yàn)閴狠伕っ嬷苯咏佑|，壓輥性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到膜面的好壞，因此對壓輥科學(xué)的管理至關(guān)重要，隨著薄膜行業(yè)的發(fā)展，壓輥的形式越來越多，不局限于文中所述的種類，不同的壓輥廠家針對行業(yè)的需求，不斷地開發(fā)出應(yīng)對高速旋轉(zhuǎn)的壓輥，不僅向輥徑細(xì)小方向發(fā)展，并且抗彎曲程度更加穩(wěn)定，我們在使用的過程中也會(huì)不斷的實(shí)踐、摸索和總結(jié)出更加科學(xué)合理的壓輥管理方法，以形成壓輥從加工要求到使用、維護(hù)、維修等一系列的系統(tǒng)管理方案，為薄膜產(chǎn)品質(zhì)量的提高提供支持和保證。