橡胶成型工艺与设备.ppt

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1、2005-01-112005-01-11橡胶成型工艺与设备橡胶成型工艺与设备橡胶制品主要材料构成橡胶制品主要材料构成n1.1.生胶（各种橡胶）生胶（各种橡胶）n2.2.配合剂（硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂、防老配合剂（硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂、防老剂、补强填充剂、增塑剂等）剂、补强填充剂、增塑剂等）n3.3.骨架材料（纤维等）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。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。橡胶生产工艺中，交联是核心问题。1.1.生胶简介生胶简介n

2、通用橡胶通用橡胶n（1 1）天然橡胶（）天然橡胶（NRNR）n（2 2）丁苯橡胶（丁苯橡胶（SBRSBR）n（3 3）顺丁橡胶（顺丁橡胶（BRBR）n（4 4）异戊橡胶（异戊橡胶（IRIR）n（5 5）乙丙橡胶（乙丙橡胶（EPDMEPDM）n（6 6）氯丁橡胶（氯丁橡胶（CRCR）n（7 7）丁腈橡胶（丁腈橡胶（NBRNBR）n（8 8）丁基橡胶（丁基橡胶（IIRIIR）氯化丁基橡胶（氯化丁基橡胶（CIIRCIIR）溴化丁基橡胶（溴化丁基橡胶（BIIRBIIR）n特种橡胶特种橡胶n（1 1）硅橡胶（）硅橡胶（SRSR）n（2 2）氟橡胶（）氟橡胶（FKMFKM）n（3 3）聚氨酯橡胶（）聚氨酯

3、橡胶（PUPU）n（4 4）氯醚橡胶（氯醚橡胶（ECOECO）n（5 5）聚硫橡胶（聚硫橡胶（U)U)n（6 6）氯磺化聚乙烯橡胶（氯磺化聚乙烯橡胶（CSMCSM）n（7 7）丙烯酸酯橡胶（丙烯酸酯橡胶（ACMACM）n（8 8）氯化聚乙烯橡胶（氯化聚乙烯橡胶（CPECPE）2.2.配合剂简介配合剂简介n（1 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）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。交联（硫化）的最通用硫化剂。n（2 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，降低硫化温促进剂，在橡胶中加入少

4、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。如度，减少硫化剂用量。如M M、DMDM、TTTT、CZCZ、LDBLDB等。等。n（3 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。主要有要有ZnOZnO、硬脂酸等。硬脂酸等。n（4 4）防焦剂，防止胶料在操作期间早期硫化，提高操作安全性。如防焦剂，防止胶料在操作期间早期硫化，提高操作安全性。如CTPCTP等。等。n（5 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R

5、DRD、4010NA4010NA、BLEBLE等。等。n（6 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，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（就没有橡胶工业。另外白炭黑（SiO2SiO2）、）、CaCO3CaCO3、陶土等。陶土等。n（7 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、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。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

6、识。通过实习在混炼车间进一步认识。橡胶制品的生产工艺橡胶制品的生产工艺n包括塑炼、混炼、压延、挤出、成型、硫化等基本工包括塑炼、混炼、压延、挤出、成型、硫化等基本工艺。艺。1.1.塑炼工艺塑炼工艺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。合剂，又成为素炼。n3030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。占有重要地

7、位。n必要的加工性能（可塑性）的衡量指标是门尼粘度值。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。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。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。炼工序。n塑炼工

8、艺采用开炼机、密炼机和螺杆塑炼机进行，为加速塑炼时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。间，可加入塑解剂，促使橡胶氧化断链。1.1.塑炼工艺塑炼工艺n影响塑炼的因素开炼机、密炼机、螺杆塑炼机的参数、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。塑炼时间、温度等。2.2.混炼工艺混炼工艺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胶的过程称为混炼，它是橡胶加工最重要的基本工艺之一。之一。n在整个橡胶加工过程中，混炼胶质量对胶料的

9、进一步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，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，导致制品性使压延、压出涂胶和硫化不能正常进行，导致制品性能下降。能下降。n混炼工艺必须达到以下几点要求：混炼工艺必须达到以下几点要求：2.2.混炼工艺混炼工艺n混炼工艺必须达到以下几点要求：混炼工艺必须达到以下几点要求：n使各种配合

10、剂完全而均匀地分散在生胶中，保证生胶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。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。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。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。混炼速度快、生产效率高、消耗电能少。2.2.混炼工艺混炼工艺

11、n混炼过程：混炼过程：n开炼机混炼可分为三个阶段，包辊、吃粉和翻炼。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。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。炼温度和混炼时间等。3.3.压延和压出（挤出）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压延是通过压延机

12、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。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。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。挤出机从热喂料到冷喂料。其关键部位是螺杆。4.4.帘布浸胶帘布浸胶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等帘布在压延前必须进行

13、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。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。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。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最主要的是

14、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。帘线之间的粘合性能。q浸胶干燥后要进行热伸张处理。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。帘布浸胶和热伸张处理工艺也可以在纺织纤维厂完成。5.5.注压工艺注压工艺6.6.硫化工艺硫化工艺轮胎的分类和组成轮胎的分类和组成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。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。n1.1.按结构不同分类按结构不同分类n可分为普通结构轮胎（斜交轮胎）和子午线轮胎两类。可分为普通结构轮胎（斜交轮胎）和子午线轮胎两类。n2.2.按胎体骨架材

15、料不同分类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。注轮胎。n3.3.按有无内胎分类按有无内胎分类n4.4.按规格大小范围不同分类按规格大小范围不同分类n5.5.按用途不同分类按用途不同分类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。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：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

16、、越野汽车轮轿车轮胎、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。胎、矿山和伐木用载重汽车轮胎。无内胎轮胎的组成无内胎轮胎的组成斜交轮胎和子午轮胎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。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，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

17、上被并不适合高速行驶。随着子午线轮胎的不断改进，斜交轮胎将基本上被淘汰。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，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(又称箍紧又称箍紧层层)，其帘线方向与子午断面呈较大的交角。，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

18、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，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。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。轮胎标识的含义轮胎标识的含义n例如例如:某轮胎标识为某轮胎标识为“P 225/65 R 16 89 H P 225/65 R 16 89 H”，其中：其中：n“P P”是指轿车轮胎是指轿车轮胎(用以区别卡车或其他车型适用的轮胎用以区别卡车或其他车型适用的轮胎)。n“225225”指的是

19、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。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“6565”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%65%，数值越，数值越小，越显扁平。小，越显扁平。n“R R”是指轮胎的结构，

20、表示此轮胎为子午线结构，也就是说它的帘布层是呈辐射是指轮胎的结构，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。状排布在胎体内的。“B B”表示轮胎为斜交结构，目前斜交结构的轿车轮胎已不复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。存在。n“1616”表示轮辋直径（以英寸为单位），此轮胎必须匹配表示轮辋直径（以英寸为单位），此轮胎必须匹配1616英寸的轮辋，否则无英寸的轮辋，否则无法安装。法安装。n“8989”表示载重指数：此轮胎最高载重为表示载重指数：此轮胎最高载重为580 580 kgkg。不同的载重指数代表不同的最不同的载重指数代表不同的最高载重。高载重。

21、n“H H”表示速度级别：此轮胎最高时速为表示速度级别：此轮胎最高时速为210 210 km/hkm/h。不同的英文字母表示不同的速不同的英文字母表示不同的速度级别。度级别。轮胎制造工艺轮胎制造工艺1.1.外胎半成品胎面的制造外胎半成品胎面的制造2.2.采用挤出机压出的方法制造。外胎胎面规格大而厚，宽度大，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。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。3.3.常用的热喂料挤出机规格（螺杆直径）为常用的热喂料挤出机规格（螺杆直径）为150mm150mm、200mm200mm

22、、250mm250mm等，螺杆直径越大，压出胎面宽度也越大。冷喂料挤出等，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。机螺杆长径比更大，胶料可以不经热炼直接压出。4.4.胎面压出工艺条件胎面压出工艺条件5.5.热炼热炼 胶料热炼质量与开炼机的辊稳、辊距、容量有关，供胶时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。要求稳定操作条件。6.6.压出温度压出温度 挤出机各部位温度对胶料压出的流动性有直接影响，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。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胎面压出常见质量缺陷q表面不光滑；表面不光滑；q胎面内部有气孔；胎面内部有气孔；q胎面断面尺寸、重量不符合要求；胎面断面尺寸、重量不符合要求；q焦烧；焦烧；q断边。断边。轮胎骨架材料轮胎骨架材料q用于轮胎的帘布品种很多，棉帘布已基本淘汰。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；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。除此之外，有聚酯、维尼纶、芳纶等帘布品种。