橡胶成型工艺与设备.ppt

2005-01-11橡胶成型工艺与设备橡胶制品主要材料构成n1.生胶（各种橡胶）n2.配合剂（硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂、防老 剂、补强填充剂、增塑剂等）n3.骨架材料（纤维等）n由以上材料在成型过程中使橡胶从线性结构变成交联 网状结构并与骨架材料结为一体n橡胶生产工艺中，交联是核心问题1.生胶简介n通用橡胶n（1）天然橡胶（NR）n（2）丁苯橡胶（SBR）n（3）顺丁橡胶（BR）n（4）异戊橡胶（IR）n（5）乙丙橡胶（EPDM）n（6）氯丁橡胶（CR）n（7）丁腈橡胶（NBR）n（8）丁基橡胶（IIR）氯化丁基橡胶（CIIR）溴化丁基橡胶（BIIR）n特种橡胶n（1）硅橡胶（SR）n（2）氟橡胶（FKM）n（3）聚氨酯橡胶（PU）n（4）氯醚橡胶（ECO）n（5）聚硫橡胶（U)n（6）氯磺化聚乙烯橡胶（CSM）n（7）丙烯酸酯橡胶（ACM）n（8）氯化聚乙烯橡胶（CPE）2.配合剂简介n（1）硫化剂，针对天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等通用橡胶，硫磺是使橡胶 交联（硫化）的最通用硫化剂n（2）促进剂，在橡胶中加入少量促进剂，能大大加速橡胶的交联，降低硫化温 度，减少硫化剂用量如M、DM、TT、CZ、LDB等。

n（3）活性剂，增加促进剂的活性，进一步减少促进剂用量、缩短硫化时间主 要有ZnO、硬脂酸等n（4）防焦剂，防止胶料在操作期间早期硫化，提高操作安全性如CTP等n（5）防老剂，抑制橡胶在使用过程中的氧化作用，延长制品使用寿命如RD、 4010NA、BLE等n（6）补强剂、填充剂提高橡胶强度、降低成本、加工性能更容易没有炭黑 ，就没有橡胶工业另外白炭黑（SiO2）、CaCO3、陶土等n（7）增塑剂，改善橡胶加工性能，提高柔性，降低硬度如芳烃油、烷烃油、 沥青、石油树脂、煤焦油、古马隆、松香、邻苯二甲酸酯类等等n通过实习在混炼车间进一步认识橡胶制品的生产工艺n包括塑炼、混炼、压延、挤出、成型、硫化等基本工 艺1.塑炼工艺n生胶因粘度过高（分子量过大），往往难于加工，将生胶进行一 定的加工，以获得必要的加工性能成为塑炼，因此时未加任何配 合剂，又成为素炼n30多年以前，天然橡胶的应用占有绝对优势，塑炼作业在工厂中 占有重要地位n必要的加工性能（可塑性）的衡量指标是门尼粘度值n塑炼必须适度，过渡塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨和耐 老化性能一般来说，注射成型要求可塑度高，模压成型要求可 塑度低，挤出成型介于两者之间。

n塑炼胶混炼后，可塑度将发生一定变化n绝大多数合成橡胶，在制造过程中已控制了可塑度，可以省去塑 炼工序n塑炼工艺采用开炼机、密炼机和螺杆塑炼机进行，为加速塑炼时 间，可加入塑解剂，促使橡胶氧化断链1.塑炼工艺n影响塑炼的因素开炼机、密炼机、螺杆塑炼机的参数 、塑炼时间、温度等2.混炼工艺n在开炼机或密炼机上将各种配合剂加入生胶制成混炼 胶的过程称为混炼，它是橡胶加工最重要的基本工艺 之一n在整个橡胶加工过程中，混炼胶质量对胶料的进一步 加工和制品性能具有决定性的影响，混炼是最容易产 生质量波动的工序混炼不好，胶料会出现配合剂分 散不均、胶料可塑度过高或过低、焦烧、喷霜等现象 ，使压延、压出涂胶和硫化不能正常进行，导致制品 性能下降n混炼工艺必须达到以下几点要求：2.混炼工艺n混炼工艺必须达到以下几点要求：n使各种配合剂完全而均匀地分散在生胶中，保证生胶 性能一致，不致于因配合剂（特别是硫化剂）局部集 中而出现胶料性能不一、喷霜或焦烧等现象n使补强性配合剂达到一定分散度，并与生胶产生结合 橡胶，以达到良好的补强效果n使胶料具有一定可塑度，保证各项加工操作顺利进行 n混炼速度快、生产效率高、消耗电能少。

2.混炼工艺n混炼过程：n开炼机混炼可分为三个阶段，包辊、吃粉和翻炼n影响开炼机混炼的因素有装料容量、辊距、辊温、辊 筒速比、辊筒转速、加料顺序等n密炼机混炼都是机械化，提高了生产效率影响因素 有装胶容量、加料顺序、上顶栓压力、转子速度、混 炼温度和混炼时间等3.压延和压出（挤出）n压延是通过压延机制作胶片或擦胶布半成品的工艺过 程主要包括贴胶、擦胶、压片或压型等压延操作n挤出广泛用来制造胎面、内胎、胶管、电线电缆和各 种复杂断面形状（空心或实心的）制品等n挤出机从热喂料到冷喂料其关键部位是螺杆4.帘布浸胶q浸胶是帘布在压延前的一种加工处理方式，如人造丝、尼龙、涤 纶等帘布在压延前必须进行浸胶，有的帘线材料浸胶后还要经过热 伸张处理常用浸胶设备可分为独立的和压延机联动的两类，设备 主体为浸胶槽q浸胶的目的是将帘布通过浸胶槽内的浸渍液进行浸胶，使纤维及 帘线之间附上薄胶层，从而增加织物与橡胶的粘着性能及耐疲劳性 能q浸胶帘布的质量与浸渍液组分、浸渍工艺条件、热伸张工艺有关 最主要的是控制浸渍帘布的附胶量，过多或不足都直接影响橡胶 与帘线之间的粘合性能q浸胶干燥后要进行热伸张处理q帘布浸胶和热伸张处理工艺也可以在纺织纤维厂完成。

5.注压工艺6.硫化工艺轮胎的分类和组成n轮胎种类繁多，达数百种以上，可按结构、用途骨架材料等分类n1.按结构不同分类n可分为普通结构轮胎（斜交轮胎）和子午线轮胎两类n2.按胎体骨架材料不同分类n可分为棉帘线、人造丝帘线、尼龙帘线、聚酯帘线、钢丝帘线、浇 注轮胎n3.按有无内胎分类n4.按规格大小范围不同分类n5.按用途不同分类n可分为汽车轮胎、工程机械轮胎、农林业机械轮胎、航空轮胎、摩 托车轮胎、工业车辆轮胎、畜力车轮胎、力车轮胎等n汽车轮胎又可分五类：n轿车轮胎、轻型载重汽车轮胎、载重和公共汽车轮胎、越野汽车轮 胎、矿山和伐木用载重汽车轮胎无内胎轮胎的组成斜交轮胎和子午轮胎n轮胎从结构设计上可分为：斜交轮胎和子午线轮胎n斜交轮胎的帘线按斜线交叉排列，故而得名特点是胎面和胎侧的强度 大，但胎侧刚度较大，舒适性差，由于高速时帘布层间移动与磨擦大， 并不适合高速行驶随着子午线轮胎的不断改进，斜交轮胎将基本上被 淘汰n子午线轮胎的帘布层相当于轮胎的基本骨架，其排列方向与轮胎子午断 面一致由于行驶时轮胎要承受较大的切向作用力，为保证帘线的稳固 ，在其外部又有若干层由高强度、不易拉伸的材料制成的带束层(又称箍 紧层)，其帘线方向与子午断面呈较大的交角。

n子午线轮胎与普通斜线轮胎相比，弹性大，耐磨性好，滚动阻力小，附 着性能好，缓冲性能好，承载能力大，不易刺穿；缺点是胎侧易裂口， 由于侧向变形大，导致汽车侧向稳定性稍差，制造技术要求高，成本高 轮胎标识的含义n例如: 某轮胎标识为“P 225/65 R 16 89 H ”，其中：n“P” 是指轿车轮胎(用以区别卡车或其他车型适用的轮胎) n“225”指的是轮胎断面的宽度，是两个胎侧之间的宽度（以毫米为单位）此宽 度随轮胎所匹配轮辋宽度的不同而不同：宽轮辋配宽轮胎，窄轮辋配窄轮胎一 般在胎侧上所标示的胎宽，是指当轮胎安装到所建议宽度的轮辋时的宽度n“65”是轮胎的扁平比，是胎宽与胎高的比例，这里指胎高占胎宽的65%，数值越 小，越显扁平n“R”是指轮胎的结构，表示此轮胎为子午线结构，也就是说它的帘布层是呈辐射 状排布在胎体内的B”表示轮胎为斜交结构，目前斜交结构的轿车轮胎已不复 存在n“16”表示轮辋直径（以英寸为单位），此轮胎必须匹配16英寸的轮辋，否则无 法安装n“89”表示载重指数：此轮胎最高载重为580 kg不同的载重指数代表不同的最 高载重n“H”表示速度级别：此轮胎最高时速为210 km/h。

不同的英文字母表示不同的速 度级别轮胎制造工艺q外胎半成品胎面的制造q采用挤出机压出的方法制造外胎胎面规格大而厚，宽度大，性 能要求高，同时要求胶料致密性好、无气泡，规格和形状准确q常用的热喂料挤出机规格（螺杆直径）为Φ150mm、Φ200mm、 Φ250mm等，螺杆直径越大，压出胎面宽度也越大冷喂料挤出机螺 杆长径比更大，胶料可以不经热炼直接压出q胎面压出工艺条件q热炼 胶料热炼质量与开炼机的辊稳、辊距、容量有关，供胶时要 求稳定操作条件q压出温度 挤出机各部位温度对胶料压出的流动性有直接影响，同 时影响胎面的压出质量注意口型、机头、机筒三部分的温度胎面压出常见质量缺陷q表面不光滑；q胎面内部有气孔；q胎面断面尺寸、重量不符合要求；q焦烧；q断边轮胎骨架材料q用于轮胎的帘布品种很多，棉帘布已基本淘汰q人造丝、尼龙等化学纤维帘布已广泛应用于胎体上；q除此之外，有聚酯、维尼纶、芳纶等帘布品种。