浅谈薄膜收卷表观存在的问题对橡胶压辊的管理研究

李中国，于涛，叶世强

(富维薄膜（山东）有限公司，山东 潍坊 261061)

0 前言

聚脂薄膜在各行各业中的应用越来越广泛，从而对膜面的要求也就越来越高，要求膜面平整光滑，清洁干净，不允许有皱纹、爆筋、凹陷或者凸起、压印等，造成这些薄膜表观的问题的原因很多，它涉及到设备、工艺、产品厚度、环境、人为等很多因素。因为收卷压辊在分切收卷时，跟膜卷是接触在一起的，所以也称其为接触辊，它对膜面表观情况影响是最直接的，本文单从收卷压辊的角度去论述形成薄膜表观问题的影响因素和原因分析。

1 收卷皱纹

压辊对收卷皱纹的主要影响是它的运转时的排气性，或者说就是它跟膜面的贴合性。正常的理想状态下，随着收卷的进行，压辊辊面紧密的均匀的以适当的压力压在膜面上，边收卷边将膜层间的空气排出去，使薄膜层与层之间密切贴合，不存在太多的空气，既提升了收卷硬度，并且不易形成皱纹，还能增加膜面表观储存良好的持久稳定性。如果排气不畅，膜层间的空气会在拨薄弱环节累积，形成皱纹。

这个皱纹的产生从压辊的方面来说，主要取决于压辊的直径尺寸，结构（双压辊），中高度尺寸，橡胶厚度硬度，收卷轴心线水平度，收卷卡头和压辊轴承的稳定性等原因。

1.1 压辊直径尺寸

直径小的压辊接近角的角度要大于直径大的接近角的角度，相对来说直径越小排气效果越好，如图1所示阴影部分，事实证明也是如此。分切机的压辊一般采用铁制、铝制和碳纤维制辊芯，现在铁制辊芯由于重量和惯性力矩大的原因，多数已经不采用，目前比较主流的还是铝制和碳纤维制辊芯。短一点的压辊采用铝制辊芯，它的重量和惯性力矩还可以接受，但随着分切机速度的提升和分切宽度的增加，碳纤维制的辊芯越来越受到行业的青睐，跟铝制辊芯相比，它的强度非但不会降低，并且它的直径、壁厚可以加工的尺寸更小，长度可以更长，在工艺上，它的排气性更好，可以实现降低收卷张力，减少薄膜的拉伸疲劳性，减少拉伸变形，以实现保证越来越薄的薄膜收卷效果。测试表明，同样长度和直径的辊芯相比，碳纤维的惯性力矩仅为铝制的五分之一。现在分切机的压辊直径一般在90～180 mm 之间。

图1 直径不同的压辊与薄膜接近角示意图

还有一种双压辊的结构形式，它也是根据直径小排气好的原理，将一支压辊的直径变成大约两支压辊，它由一支金属棍和一支橡胶辊组成，它的工作方式是金属辊在收卷压力的作用下压在橡胶辊上，橡胶辊接触在膜面上，双压辊的形式有效的增加了压辊的强度，并且相当于变小了接触压辊直径，增加了收卷时的排气效果，在收卷工艺配合下，杜绝了皱纹的产生，如图2，图3 所示对比，可以看出它们的收卷方向、压辊直径和结构的区别。

图2 双压辊示意图

图3 单压辊示意图

1.2 压辊橡胶表面的中高度

压辊橡胶表面的中高度也能对收卷的排气起到很好的效果，压辊的中高结构是区别于平直压辊而言的，平直的压辊整体直径尺寸是一样的，而中高压辊的形状则是中间粗两端逐渐变细的类似纺锤状结构，中间的最粗位置直径减去两端最细直径的数值，就是所谓的中高度，不同长度的压辊中高度不同，详见表1。

表1 压辊中高度对应表

以2 m 长直径150 mm 的压辊为例，典型的直径实测值见图4。

图4 中高压辊直径实测值

中高压辊使用一段时间后，在收卷压力的作用下，中高度会有所变小，这种情况可以根据压辊实际使用的频率和周期定制一个辊面磨削周期表，定期进行研磨，以达到持续的中高效果。

1.3 压辊橡胶的厚度和硬度

根据实际使用效果验证，压辊的橡胶厚度一般在5～10 mm 之间，太薄收卷容易出现乱纹，太厚容易出现隐形皱；橡胶硬度为邵氏C 硬度60±5 为宜，太软容易出筋，太硬收卷膜面贴合不好。

1.4 收卷轴心线水平度

压辊安装时的水平方向轴线要与管芯的轴心线平行，否则容易引起压辊压合不好而容易出筋，如果压辊两端的轴承损坏，卡头凸轮的磨损也有可能引起两个轴心线不平行，这个平行度在分切机开机收卷前用水平仪检查；压辊轴承一般为型号2203 的调心球轴承，具有万向调节功能，容易出现的损坏是钢球架磨损导致钢珠脱落，予以更换即可；卡头凸轮的磨损，可在例行检查保养时予以修复或者更换。

1.5 收卷膜卷和压辊对应的位置

收卷膜卷要处于压辊的中间位置，或者说压辊两端不接触膜面的部分大致要一样长。气缸压力通过压辊支架作用在压辊两端的，如果压辊偏压，根据力矩原理，余留长的那一段施加在膜卷上的压力要大于余留短的那一段，收卷压力的不一致也会引起皱纹或者跑边不齐。

1.6 压辊高速运转的稳定性

压辊高速运转时抖动也能引起收卷排气不畅，引起收卷皱纹，这种原因一般是压辊轴承损坏，或者是压辊内部平衡块脱落破坏了动平衡，或者是管芯直线度太差和卡头损坏引起的。压辊不用时，需支撑两端放在压辊支架上，为了防止下垂变形，压辊长时间闲置时，要每个月人工将压辊旋转180°。

2 压印

压印是压辊表面存在缺陷、瑕疵或者不平滑从而造成收卷时印在膜卷上的压印，此类印记在某些下游客户进行涂布、镀铝、浅网印刷等深加工时，可能会在产品上目视可见，影响产品质量。压辊造成压印的原因有以下几个。

2.1 压辊加工包胶工艺

压辊加工过程中胶条缠绕，形成的环形接缝印记，在进行粗车和研磨时，这种印记在胶辊上肉眼观察不出来，用强光源平铺在辊面上，就能看见这种条纹，如图5 所示。这种压辊在收卷下来后，表现在膜面上隐隐约约的间隔相等螺旋状条纹。这种情况跟压辊加工厂家进行交流，避免使用缠绕的包胶方式，而是采用片状胶片包胶的方式，就可以避免这种情况的出现。

图5 压辊表面的条纹

2.2 压辊表面的瑕疵

由于外界因素造成压辊表面的瑕疵会对膜面形成印记，这个印记在视觉上并不是单单这一个印记，因为在运转过程中，压辊上的瑕疵每转一圈就会在膜面上留一个印记，而收卷卷径不断地变化，所以它相当于在膜面纵向不同的位置留下印痕，看上去上像是形成一整圈的印痕。造成辊面瑕疵的原因主要有以下几个。

2.2.1 磕碰

分切压辊是根据不同的分切规格经常更换的，所以搬运过程中难免磕碰；这种情况可以制作压辊防剐蹭外套，安装压辊前把外套包在压辊上保护好辊面，安装好压辊后再拆下，可以有效的减免压辊磕碰受伤；

2.2.2 黏附异物或者膜内异物硌伤

压辊上黏有胶带、双面胶、其他凸出于辊面的异物、薄膜本体带着的凸出于膜面的未熔料、碳化粒子等异物对压辊表面造成硌伤，这种情况也会对膜面形成环状压印。压辊上的异物这种情况可以在开机前检查，并根据压辊橡胶的种类，采用不同的清洁剂进行处理，一般聚酯薄膜压辊采用的橡胶材料三元乙丙胶辊（EPDM）可以用工业酒精来清洁表面，不污染环境并且挥发速度快，环保高效。膜内的异物可以根据在线缺陷检出系统提前对缺陷的影响进行预判，并予以规避。

2.2.3 膜卷边部压印

分切收卷边部对橡胶压辊的影响，尤其是翘边的时候，对压辊的损伤是致命的，边部对压辊造成环形的压印，当这支压辊再用来分切更宽的规格的时候，这个压印会原封不动的印在膜面上。这种情况采取定期磨削、研磨辊面和不同规格专辊专用的方式，专辊专用的，在每次安装使用时，一定要将压辊上的压印跟膜边对齐，这样都可以避免膜面压印的产生。

2.2.4 老化开裂

臭氧、温度、老化等对橡胶压辊的影响，压辊出现开裂、脱胶等损伤。薄膜行业一般有在线电晕系统，电晕系统工作时产生的臭氧，来不及被风机抽走的，会在膜层间残留，当分切时，夹杂在膜层间的臭氧容易造成胶辊的老化开裂，选取这种胶辊时一定注意它的抗臭氧、耐温等要求，一般是制作时添加抗臭氧剂和其他耐温、增塑的添加剂来避免这种情况。如果辊面出现了皲裂的情况，可以采取磨削或者重新包胶的方式。

3 静电大

薄膜表面自我或者跟其他绝缘体接触和分离时，相互之间的摩擦导致电子产生转移，这些集聚的电荷不容易被传导出去，累积到一定程度，就会形成很强的静电，静电大能够导致薄膜不易剥离、吸附尘埃、影响涂布印刷、放电产生火灾等后果。从压辊的角度改善静电大的问题，其一，压辊表面涂覆导电剂，通过压辊表面将静电导走，这种简单易操作，但时间长了容易失效，并且每次磨削后需要重新涂覆。现在多是按照抗静电的要求，在不影响橡胶其他性能的情况下，在橡胶中加入抗静电剂的方式，降低辊面的电阻率，以达到理想的抗静电效果。

4 结语

因为压辊跟膜面直接接触，压辊性能的优劣直接关系到膜面的好坏，因此对压辊科学的管理至关重要，随着薄膜行业的发展，压辊的形式越来越多，不局限于文中所述的种类，不同的压辊厂家针对行业的需求，不断地开发出应对高速旋转的压辊，不仅向辊径细小方向发展，并且抗弯曲程度更加稳定，我们在使用的过程中也会不断的实践、摸索和总结出更加科学合理的压辊管理方法，以形成压辊从加工要求到使用、维护、维修等一系列的系统管理方案，为薄膜产品质量的提高提供支持和保证。