橡膠成型工藝與設備.ppt

2005-01-11,橡膠成型工藝與設備,橡膠制品主要材料構成,1.生膠（各種橡膠） 2.配合劑（硫化劑、促進劑、活性劑、防焦劑、防老劑、補強填充劑、增塑劑等） 3.骨架材料（纖維等） 由以上材料在成型過程中使橡膠從線性結(jié)構變成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構并與骨架材料結(jié)為一體。 橡膠生產(chǎn)工藝中，交聯(lián)是核心問題。,1.生膠簡介,通用橡膠 （1）天然橡膠（NR） （2）丁苯橡膠（SBR） （3）順丁橡膠（BR） （4）異戊橡膠（IR） （5）乙丙橡膠（EPDM） （6）氯丁橡膠（CR） （7）丁腈橡膠（NBR） （8）丁基橡膠（IIR）氯化丁基橡膠（CIIR）溴化丁基橡膠（BIIR） 特種橡膠 （1）硅橡膠（SR） （2）氟橡膠（FKM） （3）聚氨酯橡膠（PU） （4）氯醚橡膠（ECO） （5）聚硫橡膠（U) （6）氯磺化聚乙烯橡膠（CSM） （7）丙烯酸酯橡膠（ACM） （8）氯化聚乙烯橡膠（CPE）,2.配合劑簡介,（1）硫化劑，針對天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠等通用橡膠，硫磺是使橡膠交聯(lián)（硫化）的最通用硫化劑。 （2）促進劑，在橡膠中加入少量促進劑，能大大加速橡膠的交聯(lián)，降低硫化溫度，減少硫化劑用量。如M、DM、TT、CZ、LDB等。 （3）活性劑，增加促進劑的活性，進一步減少促進劑用量、縮短硫化時間。主要有ZnO、硬脂酸等。 （4）防焦劑，防止膠料在操作期間早期硫化，提高操作安全性。如CTP等。 （5）防老劑，抑制橡膠在使用過程中的氧化作用，延長制品使用壽命。如RD、4010NA、BLE等。 （6）補強劑、填充劑。提高橡膠強度、降低成本、加工性能更容易。沒有炭黑，就沒有橡膠工業(yè)。另外白炭黑（SiO2）、CaCO3、陶土等。 （7）增塑劑，改善橡膠加工性能，提高柔性，降低硬度。如芳烴油、烷烴油、瀝青、石油樹脂、煤焦油、古馬隆、松香、鄰苯二甲酸酯類等等。 通過實習在混煉車間進一步認識。,橡膠制品的生產(chǎn)工藝,包括塑煉、混煉、壓延、擠出、成型、硫化等基本工藝。,1.塑煉工藝,生膠因粘度過高（分子量過大），往往難于加工，將生膠進行一定的加工，以獲得必要的加工性能成為塑煉，因此時未加任何配合劑，又成為素煉。 30多年以前，天然橡膠的應用占有絕對優(yōu)勢，塑煉作業(yè)在工廠中占有重要地位。 必要的加工性能（可塑性）的衡量指標是門尼粘度值。 塑煉必須適度，過渡塑煉會降低硫化膠的強度、彈性、耐磨和耐老化性能。一般來說，注射成型要求可塑度高，模壓成型要求可塑度低，擠出成型介于兩者之間。 塑煉膠混煉后，可塑度將發(fā)生一定變化。 絕大多數(shù)合成橡膠，在制造過程中已控制了可塑度，可以省去塑煉工序。 塑煉工藝采用開煉機、密煉機和螺桿塑煉機進行，為加速塑煉時間，可加入塑解劑，促使橡膠氧化斷鏈。,1.塑煉工藝,影響塑煉的因素開煉機、密煉機、螺桿塑煉機的參數(shù)、塑煉時間、溫度等。,2.混煉工藝,在開煉機或密煉機上將各種配合劑加入生膠制成混煉膠的過程稱為混煉，它是橡膠加工最重要的基本工藝之一。 在整個橡膠加工過程中，混煉膠質(zhì)量對膠料的進一步加工和制品性能具有決定性的影響，混煉是最容易產(chǎn)生質(zhì)量波動的工序?；鞜挷缓茫z料會出現(xiàn)配合劑分散不均、膠料可塑度過高或過低、焦燒、噴霜等現(xiàn)象，使壓延、壓出涂膠和硫化不能正常進行，導致制品性能下降。 混煉工藝必須達到以下幾點要求：,2.混煉工藝,混煉工藝必須達到以下幾點要求： 使各種配合劑完全而均勻地分散在生膠中，保證生膠性能一致，不致于因配合劑（特別是硫化劑）局部集中而出現(xiàn)膠料性能不一、噴霜或焦燒等現(xiàn)象。 使補強性配合劑達到一定分散度，并與生膠產(chǎn)生結(jié)合橡膠，以達到良好的補強效果。 使膠料具有一定可塑度，保證各項加工操作順利進行。 混煉速度快、生產(chǎn)效率高、消耗電能少。,2.混煉工藝,混煉過程： 開煉機混煉可分為三個階段，包輥、吃粉和翻煉。 影響開煉機混煉的因素有裝料容量、輥距、輥溫、輥筒速比、輥筒轉(zhuǎn)速、加料順序等。 密煉機混煉都是機械化，提高了生產(chǎn)效率。影響因素有裝膠容量、加料順序、上頂栓壓力、轉(zhuǎn)子速度、混煉溫度和混煉時間等。,3.壓延和壓出（擠出）,壓延是通過壓延機制作膠片或擦膠布半成品的工藝過程。主要包括貼膠、擦膠、壓片或壓型等壓延操作。 擠出廣泛用來制造胎面、內(nèi)胎、膠管、電線電纜和各種復雜斷面形狀（空心或?qū)嵭牡模┲破返取?擠出機從熱喂料到冷喂料。其關鍵部位是螺桿。,4.簾布浸膠,浸膠是簾布在壓延前的一種加工處理方式，如人造絲、尼龍、滌綸等簾布在壓延前必須進行浸膠，有的簾線材料浸膠后還要經(jīng)過熱伸張?zhí)幚?。常用浸膠設備可分為獨立的和壓延機聯(lián)動的兩類，設備主體為浸膠槽。 浸膠的目的是將簾布通過浸膠槽內(nèi)的浸漬液進行浸膠，使纖維及簾線之間附上薄膠層，從而增加織物與橡膠的粘著性能及耐疲勞性能。 浸膠簾布的質(zhì)量與浸漬液組分、浸漬工藝條件、熱伸張工藝有關。最主要的是控制浸漬簾布的附膠量，過多或不足都直接影響橡膠與簾線之間的粘合性能。 浸膠干燥后要進行熱伸張?zhí)幚怼?簾布浸膠和熱伸張?zhí)幚砉に囈部梢栽诩徔椑w維廠完成。,5.注壓工藝,6.硫化工藝,輪胎的分類和組成,輪胎種類繁多，達數(shù)百種以上，可按結(jié)構、用途骨架材料等分類。 1.按結(jié)構不同分類 可分為普通結(jié)構輪胎（斜交輪胎）和子午線輪胎兩類。 2.按胎體骨架材料不同分類 可分為棉簾線、人造絲簾線、尼龍簾線、聚酯簾線、鋼絲簾線、澆注輪胎。 3.按有無內(nèi)胎分類 4.按規(guī)格大小范圍不同分類 5.按用途不同分類 可分為汽車輪胎、工程機械輪胎、農(nóng)林業(yè)機械輪胎、航空輪胎、摩托車輪胎、工業(yè)車輛輪胎、畜力車輪胎、力車輪胎等。 汽車輪胎又可分五類： 轎車輪胎、輕型載重汽車輪胎、載重和公共汽車輪胎、越野汽車輪胎、礦山和伐木用載重汽車輪胎。,無內(nèi)胎輪胎的組成,斜交輪胎和子午輪胎,輪胎從結(jié)構設計上可分為：斜交輪胎和子午線輪胎。 斜交輪胎的簾線按斜線交叉排列，故而得名。特點是胎面和胎側(cè)的強度大，但胎側(cè)剛度較大，舒適性差，由于高速時簾布層間移動與磨擦大，并不適合高速行駛。隨著子午線輪胎的不斷改進，斜交輪胎將基本上被淘汰。 子午線輪胎的簾布層相當于輪胎的基本骨架，其排列方向與輪胎子午斷面一致。由于行駛時輪胎要承受較大的切向作用力，為保證簾線的穩(wěn)固，在其外部又有若干層由高強度、不易拉伸的材料制成的帶束層(又稱箍緊層)，其簾線方向與子午斷面呈較大的交角。 子午線輪胎與普通斜線輪胎相比，彈性大，耐磨性好，滾動阻力小，附著性能好，緩沖性能好，承載能力大，不易刺穿；缺點是胎側(cè)易裂口，由于側(cè)向變形大，導致汽車側(cè)向穩(wěn)定性稍差，制造技術要求高，成本高。,輪胎標識的含義,例如: 某輪胎標識為“P 225/65 R 16 89 H ”，其中： “P” 是指轎車輪胎(用以區(qū)別卡車或其他車型適用的輪胎) 。 “225”指的是輪胎斷面的寬度，是兩個胎側(cè)之間的寬度（以毫米為單位）。此寬度隨輪胎所匹配輪輞寬度的不同而不同：寬輪輞配寬輪胎，窄輪輞配窄輪胎。一般在胎側(cè)上所標示的胎寬，是指當輪胎安裝到所建議寬度的輪輞時的寬度。 “65”是輪胎的扁平比，是胎寬與胎高的比例，這里指胎高占胎寬的65%，數(shù)值越小，越顯扁平。 “R”是指輪胎的結(jié)構，表示此輪胎為子午線結(jié)構，也就是說它的簾布層是呈輻射狀排布在胎體內(nèi)的。“B”表示輪胎為斜交結(jié)構，目前斜交結(jié)構的轎車輪胎已不復存在。 “16”表示輪輞直徑（以英寸為單位），此輪胎必須匹配16英寸的輪輞，否則無法安裝。 “89”表示載重指數(shù)：此輪胎最高載重為580 kg。不同的載重指數(shù)代表不同的最高載重。 “H”表示速度級別：此輪胎最高時速為210 km/h。不同的英文字母表示不同的速度級別。,輪胎制造工藝,外胎半成品胎面的制造 采用擠出機壓出的方法制造。外胎胎面規(guī)格大而厚，寬度大，性能要求高，同時要求膠料致密性好、無氣泡，規(guī)格和形狀準確。 常用的熱喂料擠出機規(guī)格（螺桿直徑）為150mm、200mm、250mm等，螺桿直徑越大，壓出胎面寬度也越大。冷喂料擠出機螺桿長徑比更大，膠料可以不經(jīng)熱煉直接壓出。 胎面壓出工藝條件 熱煉 膠料熱煉質(zhì)量與開煉機的輥穩(wěn)、輥距、容量有關，供膠時要求穩(wěn)定操作條件。 壓出溫度 擠出機