尼龙刷辊与无纺布辊在铝板带材生产中的应用

何梅琼，刘静安，张志贵，刘煌萍

（1.西南铝业(集团)有限责任公司，重庆 401326；2.咸阳大田机械有限责任公司，咸阳 712038；3.广东广铝集团有限公司，广州 510550）

尼龙刷辊与无纺布辊在铝板带材生产中的应用

何梅琼1，刘静安1，张志贵2，刘煌萍3

（1.西南铝业(集团)有限责任公司，重庆 401326；2.咸阳大田机械有限责任公司，咸阳 712038；3.广东广铝集团有限公司，广州 510550）

分别介绍了尼龙刷辊与无纺布辊的特点及分类，并对二者在铝板带材生产中的应用、选用方法及注意事项进行了详细的阐述。实践证明，尼龙刷辊和无纺布多用辊具有一系列优异的特性，对提高铝板带材表面质量有着重要的作用，值得大力推广应用。

尼龙刷辊；无纺布辊；铝板带材；应用及选用方法

0 前言

随着工业技术的飞速发展，作为现代工业基础材料的铝板带材用途愈来愈广泛，对其表面要求也愈来愈高。近年来尼龙刷辊被广泛用于铝板带材的清洗、脱脂、清辊、抛光等工序中，无纺布辊用于除油、除水工艺使得板带材表面质量有了质的飞跃。本文介绍与讨论了尼龙刷辊及无纺布辊的工作原理、分类和特点及其在铝板带材生产中的应用和相关问题，供板带材生产厂家及有关设备厂家参考。

1 尼龙刷辊的特点及分类

1.1 尼龙刷辊的特点

尼龙化学名称又称聚酰胺（PA），由于其为结晶性聚合物且结晶性高，其抗拉强度、硬度、弹性及耐磨性均高于其它塑料，同时尼龙又具有良好的耐化学腐蚀性，尤其是耐油性优异并能耐弱酸、弱碱和一般溶剂，所以在众多的工程塑料刷丝中作为铝板带生产中的首选，有其一定的合理性和必然性。

1.2 尼龙刷丝的分类与特点

1.2.1 尼龙66刷丝

目前用于工业制刷的刷丝主要有尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010、尼龙612等多种尼龙材料。铝板带材在冷轧制过程中，因轧辊与板带表面摩擦碾压，其表面会产生微氧化粉脱落和吸附，轧制油及其附着悬浮成分会残留在板带材表面。如不及时清理会粘附在拉弯矫机的辊面，引起辊面磨损，并造成板带表面硌伤。为此高温热水刷洗工序是不可或缺的。但是在众多尼龙刷丝中，大多尼龙材料熔点在210°左右，在80℃以上的水温下长期使用会降解变形，而尼龙66的熔点在250℃以上，在80℃以上的热水中使用不变形，故铝板带材的清洗大多选用尼龙66刷丝。但是尼龙66存在的致命缺陷是吸水性过高（1.5%），在水中刷洗刷丝会变软，刚性降低，致使脱脂不干净，加之尼龙本身不耐强碱，刷辊的寿命也会降低。

1.2.2 DT-Bellon刷丝

根据以上刷丝存在的问题，国外有公司在尼龙66的基础上加入纳米蒙脱石等材料，开发出了DTBellon刷丝，比尼龙66的吸水性大大降低，耐碱性及抗拉强度大幅提高，彻底解决了铝板带材刷洗这一难题。经测试其抛光效果比尼龙66提高了一倍，刷辊寿命提高了3～5倍。

1.2.3 含磨料刷丝

含磨料刷丝是在尼龙树脂材料中加入30%左右的碳化硅等磨料，通过混料、挤出、拉丝等工艺而制成的不同粗细的含磨料刷丝。在尼龙材料中尼龙612作为首选，尼龙612除具有PA的特点之外，还有相对宽度小、吸水率低（0.1%）及密度、尺寸稳定性好等优点，有较高的抗拉强度。也有选用尼龙610作为拉丝材料的，但性价比较低。按所用的材料不同，目前这类刷丝主要有以下几种：

（1）碳化硅磨料丝，尼龙中加入碳化硅微粉拉制而成，由于碳化硅结构的多角形，抛出的产品为亮光型，板带行业主要用180#～800#。

（2）氧化铝磨料丝、尼龙丝中加入氧化铝微粉，由于其结构为多棱形，抛出的产品为亚光型，主要使用180#～800#。

（3）金刚石刷丝，尼龙中加入金刚石微粉拉制而成，由于其独有的锋利度及硬度，在铝板带生产中主要用于镜面抛光等工序，主要使用320#～3000#。

（4）耐高温特种磨料丝

耐高温磨料丝主要由合成树脂PPS或PEEK加入磨料拉丝而成。由于其熔点高达300℃及355℃，主要用于干抛或热轧辊的清辊工艺中。在同样高速干抛条件下一般磨料丝已熔化变形而耐高温丝仍然可正常使用。

（5）多股刷丝

在精密铝板带材的刷洗中尽管常选用较细的刷丝，但由于刷丝仍然是单根，仔细观察在板面上仍然会留下划痕。为此德国、日本、韩国相继推出了多股刷丝，即在0.5～1mm的刷丝中有无数根细纤维丝，刷洗时刷丝头部散开形成一个面，由原来的单根刷一条线而变成刷一个面，使这一问题得到了很好的解决。

1.3 铝板带材生产中刷辊的选用

（1）拉弯矫清洗机：拉弯矫清洗机一般是铝薄板生产的最后一道工序，对板面的要求极其严格，在去除板面上油污及残留粉末的情况下板面不能有任何划痕，所以刷辊结构最后选用内喷式刷辊，刷丝选用德国哈尔公司或日本霍太尼公司的多股刷丝，或者选用0.15mm以下的尼龙刷丝。铝厚板带材清洗可选用0.3～0.5mm尼龙丝。

（2）热轧机清辊刷：热轧机清辊刷的目的是将热轧时粘在轧辊辊体表面的铝粉等污物去除，传统工艺采用钢丝刷。由于钢丝脆性容易断丝，在轧辊表面容易产生划伤。目前最有效的还是内喷式磨料刷，一般选用180#尼龙磨料丝，刷丝的密度应不低于50%。由于尼龙熔点低，在偶然水量不足的情况下会发生刷丝烧糊的现象，不少厂家已开始使用耐高温磨料丝，但价格相对要高一些。

（3）冷轧机清辊刷：近年冷轧机轧辊的清辊开始引起众多厂家的重视，冷轧机的清辊除了清除轧辊表面的污物之外，不能划伤辊体表面，经和明泰铝业多年的合作试验，选用0.5mm以下的磨料丝，刷丝长度控制在一定的范围内，保持刷丝的密度在60%以上，由粗到细进行多道的抛光为最佳方案。

（4）镜面板抛光：由于铝板带材本身的粘性及易氧化的缺陷，铝板带材的镜面板抛光是长期困扰铝板带材生产企业的难题。为此经和河南明泰铝业多年的合作试验，发现选用320#～3000#金刚石刷辊是一种很好的解决方案。

（5）轧辊镜面抛光刷：轧辊的镜面抛光是铝板带行业一大难题，目前大多数厂家仍采用砂带抛光的方案，费时、费力。轧辊镜面抛光刷新方案，是用PEEK为材料加入5000#的磨料做成盘刷，配专用设备进行抛磨，原来需用5天的抛光时间，现只需2h即可达到0.001的镜面效果。

1.4 刷辊的修磨

刷辊使用日久之后，表面会出现两头大中间小的哑铃状（或俗称狗骨头状）。可适时采用下面方法进行修剪：（1）无论纯尼龙丝或磨料丝均可用专用刀具剪切，刀架装在车床上简单易行；（2）磨料丝刷辊可在外圆磨床上或车床装砂轮进行修磨，砂轮可选用46#碳化硅砂轮。

2 无纺布多用辊的特点及应用

无纺布多用辊（专利号：201220407176.5）是用特种工艺将专用无纺布烧结成圆柱状结构，然后压套在钢轴上制成的无纺布辊轮，有别于传统的橡胶辊及钢辊（见图1）。这种辊子最大特点是采用了一种内部组织为网状结构的特殊不织布，能够吸油、吸水并将板材表面的残粉渗入，而且摩擦系数高。无纺布辊的挤水、挤油效果如图2所示。

图1 无纺布多用辊示意图

图2 无纺布辊工作示意图

2.1 清洗线挤水

在清洗生产线（见图3）中最后一道工序中无外乎要加一道橡胶挤水辊，由于橡胶胶辊本身不能吸水的缺陷，致使大量的水份要靠后续的烘道来烘干，耗能量非常巨大，稍有不慎会在板带表面留下水渍，直接影响铝板带材外在质量。据推算，清洗线很大一部分费用要花在后续的板带材烘干上。一般来说干燥度每上升1%，相当于干燥部烘道所蒸发的水量少5%，也就是说耗电量增加约5%。更为严重的是使用旧辊的结垢现象，残留物挤不干净，使得表面形成多余线状结构，表面反射率仅为30%左右。

而无纺布辊的挤水效果提高了5倍以上，大大节约了能源，板材的表面非常干净，非常光亮，反射率达到90°以上。过去用橡胶辊一个月就得更换一次，铝板带材产量最多1200t，现在生产4000t修磨一次，辊子的寿命在2年以上，大大节约了成本。

2.2 花纹板除油技术的改进

花纹板除油是板带生产中一道难题，经多次研制，在无纺布辊的基础上，研制出了花纹板真空挤干辊。其基本原理是在真空辊轴上覆以不同硬度的弹性材料以适应花纹板高低不平的表面，将油液吸入辊体内部，达到除油的目的。目前在明泰铝业等多家厂家使用后反映良好，填补了国内在这一领域的空白（见图4）。

图4 花纹板真空挤干辊

2.3 导向驱动辊功能的改进

传统工艺中铝板带材生产中的导向辊及S辊等大多采用聚氨酯胶辊，但因其摩擦系数不足，带材打滑、跑偏现象时有发生。无纺布多用辊因为其纤维包裹的特性，其高摩擦系数保证了其具有稳定的驱动和导向控制，见表1。

表1 各种不同材质的辊子的摩擦系数

从表1可以看出无纺布辊的摩擦系数高于钢辊及橡胶辊的20～40倍，这种高的摩擦系数保证了张力同时提高了20～40倍，保证了张力辊的平滑运行，避免了卷材运行中下垂等不良现象。

由于无纺布辊本身具有的这种优异特性，除了以上几个方面应用之外，亦在铝板带材除油、箔材熨平、分切机上得到广泛的应用。辊子的寿命为胶辊的8～10倍，为用户大大节约了成本并节省了换辊所需的时间，提高了生产效益。

目前国内铜板带材、铝板带材生产中DT无纺布辊已经占领了绝大一部分市场，钢板带生产厂家也开始使用。产品逐步成熟并形成了一定的规模替代了进口。经国际著名的轧机生产商意大利MINO公司测试，DT无纺布辊各项技术指标及性价比全面超过了进口的同类产品。

DT无纺布辊以其高性价比、交货周期短、维修方便而受到广大用户的好评，具有广阔的推广价值。

3 真空挤干机

真空挤干机是在原有无纺布多用辊的基础上改造而成的一种新型真空挤干机器。其原理在于将原有无纺布多用辊实芯辊体改成表面带有相应排孔的真空辊。运行过程中将板带材上的液体挤入辊体内部，然后利用机器真空系统的循环泵将其抽走，经气水分离系统将液体过滤可重复使用，其工作原理见图5。

图5 真空挤压机工作原理图

该机经常铝股份、明泰铝业、三丰铜业等多家厂家使用并严格测试，采用真空挤干机的方法相比原有的无纺布辊挤干率提高30%以上。实践证明真空挤干机的使用是目前板带材生产中除液最有效的手段。该项目已获国家实用新型专利并通过了陕西省咸阳市科技局组织的专家鉴定，一致认为该项目已达到了国内先进水平，是值得大力推广的一项成果。

4 小结

在铝板带材生产过程中，清洗、脱脂、清辊、挤水、抛光等工序是保证其高表面质量的关键工艺措施之一，尼龙刷辊和无纺布多用辊具有一系列优异的特性，对提高铝板带材表面质量有着重要的作用，值得大力推广应用。

专利荟萃

航空用铝薄板的生产方法

美国专利 US5938867

本发明介绍了一种航空用铝薄板的生产方法，该方法包括以下几个步骤：(a)提供铝合金坯料，其成分为（质量分数，%）：3.8～4.9Cu，1.2～1.8Mg，0.3～0.9Mn，Si≤0.30，Fe≤0.3，Ti≤0.15，余量为铝，以及其他非重要元素和杂质；(b)将坯料热加工；(c)将热加工后的坯料加热至725～875℃，然后退火；(d)对坯料进行固溶热处理；(e)冷却坯料；(f)静置坯料，使其达到稳定状态；(g)冷加工坯料，从而生产出强度和韧性均得以提高的铝合金。

用于汽车制造业的Al-Cu-Mg-Mn合金

美国专利 US5897720

本发明推荐一种Al-Cu-Mg-Mn(3.8%～4.9%Cu，1.2%～1.8%Mg，0.3～0.9%Mn，≤0.35%Si，≤0.3%Fe，≤0.15%Ti)合金。该合金与现在广泛用于汽车制造业的2024合金相比，其断裂韧性高5%以上，疲劳裂纹增长速度慢，耐蚀性高，成形时的工艺能力高。Al-Cu-Mg-Mn合金半成品的生产方法包括：铸锭均匀化处理、热轧至2.54～6.35mm厚度、退火(383～468℃，1～12h)、冷轧(压下量≥40%）、热处理(493～499℃)及水淬。本专利还列出了添加元素的极限计算值及推荐的工艺过程。

铝合金厚板的生产

美国专利 US5803997

本专利介绍了一种通过铸锭热变形方法来生产铝合金厚板的工艺。在该工艺中，热变形至少包括一次热轧和一次锻造。而热轧和锻造操作至少有一部分是在铸锭的宽向进行的。但其条件是，宽向锻造后再进行热轧，宽向锻造决定厚度的最终尺寸，板厚的最终尺寸大于宽度的最终尺寸。但加工步骤不包括顶锻。

脱模剂自动回收再利用节能设备

中国专利CN203853536U

本专利涉及的脱模剂自动回收再利用节能设备包括机械部分和自动控制部分。机械部分是脱模剂回收的集收单元，主要包括一级沉淀除菌单元、二级沉淀刮渣单元、过滤除油单元、配料搅拌输送单元等等。自动控制部分是由断路器、变频器、隔膜泵等组成的一次电路和执行机构。该设备能够减少脱模剂的用量，降低生产成本，达到脱模剂污水零排放。

Application of Nylon Brush Roller and Non-woven Roller in the Aluminum Plate and Strip Production

HE Mei-qiong1，LIU Jing-an1，ZHANG Zhi-gui2，LIU Huang-ping3
(1.Southwest Aluminum(Group)Co.，Ltd.，Chongqing 401326;2.Xianyang Datian Machinery Co.，Ltd.，Xianyang 712038；3.Galuminium Group Co.，Ltd.，Guangzhou 510550，China)

Characteristics and classification of nylon brush roller and non-woven roller are introduced in the paper.Application，se⁃lection method and attention are expounded.Practice has proved nylon brush roller and non-woven roller have many advantages，they are important to surface quality of aluminum material，worthy to promotion application.

nylon brush roller;non-woven roller;aluminum plate and strip production;application;selection method

TG335.5

A

1005-4898(2017)02-0038-05

10.3969/j.issn.1005-4898.2017.02.08

何梅琼（1969－），女，重庆人，翻译。

2017－01－02