橡胶制品工艺

橡胶制品工艺内容摘要：

用的松焦油，用前必须加热脱去其中的水分，一般用间接蒸汽在 100℃以上进行脱水处理。 （六） 过筛 对于要求比较细的粉剂，如硫磺粉则需用过筛的办法除去较粗的颗粒。 配合剂品种不同，过筛的粗细度也不同。 配合剂这些处理看似简单。 但处理不当往往会引起质量事故，如防老剂4010NA， 固体古马隆等，若颗粒大于 10 毫米，在混炼过程中来不及完全熔 11 化、分散，则可以在混炼胶中找到它们的踪影，制成轮胎后，这些微小的颗粒形成缺陷、产生应力集中点，可以影响轮胎的寿命，甚至爆胎，引发发生交通事故；称量出差错（错加、漏加、多加、少加）则 会引起成批产品报废，造成重大经济损失。 二、 配合 在橡胶混炼之前，应按制品及制品部件的要求按配方进行称前配合。 最简单的配合方法是用手工称量。 但对于大型的炼胶厂，用胶量大。 常用机械称量或自动仪称量设备，减轻劳动强度。 典型的例子就是大型炼胶机 密闭式炼胶机组的上辅机 是自动称量 的设 备（见图 13）。 图－橡胶混炼自动称量加料系统 橡胶混炼加料系统自动化程度较高，其设备一般均为重型机械，安装在四层高承重能力的大楼中，物料由地面通过提升设备提升至四楼，再通过初步加工、自动称量、自动投料、混炼、补充加工、压片、冷却、立垛后成为可供下工序使用的混炼胶。 自动混炼称量系统一般为轮胎厂和大型炼胶厂所设，小型橡胶厂一般采用劳动强度较高的手工称量加工的方法，原因是成本低廉，易改变配方，较灵活。 在炼胶大楼中，有关工厂设计许多问题都可以借鉴，如通风、采光、物料储存流通、照 明、水、电、汽、设备布局等等设计。 三、原材料检验 为保证能制备合格的橡胶制品。 一般橡胶工厂在原材料进厂时都进行抽样检验。 检验的项目，有物机性能和化学性能检验。 各种性能指标经检验合格后方能进入生产车间。 12 检验项目有：快速检检 ,包括可塑度，起硫点，硬度；一般检验包括基本配方检测；各种配合剂检验包括物理性能和各种化学指标，达到要求后方能投入生产。 这是较早期的检验方法，目前先进的检测仪器较多，如用硫化仪在高温下（１８０～１９０ ℃ ），用标准硫化曲线作对比实验，在几分钟内便能得出结 果。 在实习中应注意工厂做哪些检验项目，检验的目的是为了什么，根据什么原理。 四、 生胶塑炼 橡胶塑炼也叫素炼。 是降低生胶黏度，提高加工性能的工艺过程。 高弹性是橡胶特有的性质，正是这种宝贵的高弹性，使橡胶可用来制造各种产品，但生胶的这种弹性又增加了产品制造的困难。 通常使用的天然胶，因其黏度很高，难以加工，尤其是烟片胶，其门尼粘度达 100 个门粘度值以上，根据生产过程需要，通过机械应力、热、氧或加入某些化学药剂等方式，使生胶由强韧的弹性状态转变为柔软，便于加工的塑性状态。 生产实践证明，橡胶制品加工工艺中的混炼、压 延、压出、成型和硫化的质量，在一定程度上都取决于塑炼效果如何。 胶料可塑性若偏小，混炼时配合剂不易混入，增加混炼时间，压出的半成品表面粗糙，收缩率大；压延胶布容易掉皮；半成品硫化时流动性差，易使产品产生缺胶、气孔等缺陷。 如果可塑性过大，混炼时颗粒极小的炭黑及其它粉状分散反倒不均匀，而且压延时胶料粘辊或粘垫布，成型时变形大，硫化时流失胶料多，从而使产品机械性能下降。 工厂生产管理上就要通过控制生胶和半成品的可塑性，来确保橡胶加工工艺和产品质量。 不同橡胶制品，不同部件，不同加工工艺，对可塑度要求不同。 并非可塑度越 高越好，而恰恰相反，在满足工艺和加工要求的前提下以具有最小可塑性为宜（还有如轮胎厂帘帆布擦胶等混炼胶门尼粘度在 40 左右）应注意所在实习工厂各种胶料塑炼时所要求的可塑度。 塑炼胶种类 可塑度 塑炼胶种类 可塑度 用于塑炼的设备 一般橡胶塑炼可以用开放式炼胶机，也可以用密闭式炼胶机进行。 开炼机一般加工温度较低。 塑炼效率教较低，但质量较好；密炼机塑炼温度较高。 往往伴随着高温裂解的过程。 亦称高温塑炼。 由于热氧的作用，塑炼效率很高。 但其塑炼胶与开炼机相比，性能较差。 其原因在于橡胶加工过程中大分子降解，在 平均分子量相同时，高温塑炼产生小分子较多，影响物机性能。 另外在高温塑炼中，往往加入塑解剂，主要作用在于提高效率，塑解剂有与氧相类似的作用，起到引发自由基连锁反应的功能。 当然，开炼机塑炼亦可加入配合剂，如促进剂 M，主要作用是终止力化学引发的自由基。 使之稳定从而提高塑炼的效率，叫做 M母炼胶。 其促进 M在硫化时同样起到促进剂的作用。 由于计算繁锁，使用不方便，开炼机效率太低，不为用胶大户采用。 另一个原因是近年来，生产规模扩大，用胶量猛涨，合成橡胶的大量应用等原因，虽然用开炼机塑炼质量好，但效率不能满足需要，所以塑炼工 作主要以密炼机为主。 加之高效塑解剂相继问世、和恒粘橡胶的产生，减小了塑炼工序的繁忙程度，塑炼工艺往往成为使橡胶均匀一致的加工过程。 二开炼机塑炼 13 开炼机由前后平行排列的两个以不同线速度相对旋转的辊筒构成，两辊筒表面线速度之比称为“速比”，一般前后辊的速比为 1： ~，后辊比前辊快 15~25%，前辊筒可以水平移动调节辊距，控制胶片厚度。 辊筒中空，可通入冷水或蒸汽调节辊温控制胶料温度。 开炼机的工作原理如下图： 图开放式炼胶机 1前辊筒； 2后辊筒； 3机架； 4压盖； 5机座； 6调距装置； 7驱动齿轮； 8减速器； 9电机； 10制动装置； 11紧急停车装置； 12速比齿轮； 13辊温调节装置； 14润滑装置 用开炼机塑炼是最早的塑炼方法，塑炼时生胶在辊筒间凭借前后辊相对速度不同而引起的剪切力及强烈碾压和撕拉作用，橡胶分子链被扯短而获得可塑性。 与目前的密炼机塑炼相比，此法生产效率低、劳动强度大、卫生条件差。 因此大规模的现代化工厂多采用密炼机进行塑（混）炼。 但开炼机较灵活建设投资少，而且塑炼胶的质量较好，可塑度均匀，故适用 于胶料变化多，耗胶量少，对塑炼胶的质量要求较严格的工厂。 3 影响开炼机塑炼的因素 影响开炼机塑炼的主要因素有辊温、辊距、时间、速比辊速塑解剂和操作熟练程度。 其中辊速和速比取决于设备的特性，为不变因素，其他因素则可以改变。 （ 1）辊温 塑炼温度对可塑度影响很大，温度越低塑炼效果越好，为了提高塑炼效果应加强辊筒冷却，尽可能在较低温度下进行。 最好控制在45~55℃之间。 生胶在热辊上塑炼时虽然也能获得可塑度，但停放冷却后可塑度逐渐降低，产生严重回复，这种可塑性叫热可塑性或假可塑性。 这种胶料会给进一步加工造 成很大困难，所以塑炼时应严格控制辊温。 （ 2）辊距 在同样速比下辊距愈小则两辊间的速度剃度愈大，胶片变薄易于冷却，冷却后生胶变硬所受机械剪切作用增大，塑炼效果随之增大。 可见薄通塑炼效果是比较合理。 （ 3）时间 用开炼机塑炼天然胶时，塑炼胶的可塑度与塑炼时间关系如图，所示生胶可塑度在最初 10~15 分钟内增加很快，隋后趋于平稳。 这是由于生胶经轧炼后温度升高而软化，分子容易滑动，不易被剪切力所破坏，故生胶欲获得较大的可塑度（威氏 以上），必须采用分段塑炼法。 每段时间不大于 20 分钟，塑炼胶下片冷却后，停 放 4～ 8 小时再进行下一段塑炼。 在通常情 14 况下，一段胶可塑度约为 177。 ；二段胶可塑度约 177。 ；三段胶可塑度约为 177。 （ 4）容量 塑炼时填胶容量主要决定于开炼机规格（参见表），容量太大，堆积胶浮动，热量难于发散，塑炼效果差，且劳动强度大，容胶量太小则效率降低。 型 号 辊 筒 规 格 装 胶 量 公斤 辊筒速比 辊筒速度，米 /分 用 途 直径 毫米 长度 毫米 前 后 XK160 XK360 XK400 XK450 XK550 XK650 160 360 400 450 550 650 320 900 1000 1200 1500 2100 1～ 2 20～ 25 25～ 30 40～ 50 50～ 60 135～ 165 1： 1: 1: 1: 1: 1: 32 33 试验室用 生产用 同上 同上 同上 同上 合成橡胶塑炼时生热量较大，填胶容量应比天然胶少，如丁腈橡胶的容量一般天然胶少 20～ 25%。 （ 5）化学塑解剂 塑炼时加入少量塑解剂（如促进剂 M 或 DM）能显著提高塑炼效果，缩短塑炼时间（见表）。 可塑度在 以内，塑性隋时间延长而直线增加，故用化学塑解剂可不分段塑炼。 类 别 促进剂用量 % 辊温℃ 平均可塑度 P(威 ) 普通塑炼 Ｍ母炼 ＤＭ母炼 0 0. 4 50177。 5 65177。 5 65177。 5 一般来说使用化学塑解剂时塑炼温度要求比不使用塑解剂时高一些， 温度适当升高，增塑效果增大（见表）但温度达 85℃时，塑炼效果反而降低。 用塑解剂时塑炼温度一般以 70~80℃为 宜。 一般，能在塑炼时终止自由基而不影响橡胶物机性能的助剂，都可能成为塑解剂 辊 温 可塑度 P (威 ) 4 小时 24 小时 40177。 5 55～ 60 70～ 80 0. 33 0. 39 1. 32 0. 38 2 开炼机塑炼的工艺方法 （ 1）簿通塑炼 生胶在辊距 ~炼机增需要毫米下薄通落盘，然后把胶扭转 90 度再加入，重复簿通 10 次以上或至规定时间。 待生胶全部落盘后，再把辊距调至 10~12 毫米，包辊后连续左右捣胶三次以上，然后切割下片。 生胶下片后应及时冷却，使分子断链后减少热运动，以免由于自由基重新结合而降低 塑炼效果。 塑炼胶应涂隔离剂后停放待用。 薄通法塑炼的特点是冷却效果好（不包辊），不用割刀，对天然胶、合成胶均有效果尤其是丁腈胶，只有采用薄通法才能得到较好的效果，因而应用较为广泛，缺点是速度慢，效率低。 15 （ 1） 辊塑炼 生胶要预加塑解剂或软化剂时，必须包辊，不同种类的生胶合并塑炼以及一些易包辊的合成胶，均可以用此法塑炼，包辊塑炼时必须多次割刀以利散热及取得均匀的确可塑性。 （ 2） 爬架子法塑炼 生胶过辊后，引上一个运输带架子运行一段距离再返回辊筒（如图）。 这种操作方法的确特点是散热效果好，可以一次达到所要求的可塑；不 必割刀；塑炼容量可以增大等。 此法对提高高应丁腈胶塑炼效果特别有效。 但因需要响应增加一套附属设备，故应用受到限制。 密炼机塑炼 密炼机主要部件包括密炼室、转子、上顶栓、下顶栓、冷却系统、润滑系统、密封装置和传动系统。 图 XM50/42 型密炼机 1卸料门； 2密炼室； 3加料装置； 4控制柜； 5加料门油缸； 6齿轮联器； 7减速器； 8弹性联轴器； 9 氮气缸； 10 油缸 与开炼机相比，密炼机塑炼有如下特点： （ 1） 密炼机转子比开炼机辊筒转速高转子断面结构复杂，如图，转子为两段角度不同的螺旋凸棱，转动时转子表面 各点线速度有很大的区别，密炼室是固定的，故与转子间的速度梯度很大，使在其中的胶料受到强烈的摩擦、撕裂和搅拌作用。 图 密炼机机工作原理 16 （ 2）胶料在密炼机中受力作用面较开炼机大，不仅在辊缝间，而且在转子和室壁、转子和上下顶栓之间均发生搅拌、剪切作用。 （ 3）密炼机转子有螺旋凸棱，使胶料在两个转子之间翻转并沿着转子轴向推进其到自动捣胶的作用。 （ 3） 密炼室内炼胶时摩擦生热大温度较高（ 120~140℃ ，甚至高达180℃ ），使橡胶受到强烈的氧化裂解作用促使生胶塑性增大。 综合以上的分析我们可以看到生胶在密炼机中塑炼 （特别在高温、高速密炼机中）既受到强烈的机械剪切、搅拌作用，又受到热氧化裂解作用，所以在很短时间内就可以获得所需的可塑度，而且均匀一致。 从生产的角度上看，使用密炼机塑炼，其机械化、自动化程度高，生产效率高，可改变劳动条件，因此获得广泛应用。 但密炼机排出胶料为不规则形状的胶块，需相应配备压片机，所以设备造价高，同时维修复杂，对厂房要求高，故适用于较大型工厂。 影响密炼机塑炼的因素 密炼机塑炼效果取决于转子的转速、密炼室的温度、塑炼时间、填胶容量和上顶栓压力等因素。 （ 1） 转子转速 在一定范围内，塑炼胶 可塑度随转子 转速增加而增大，在实际生产中，可调速 密炼机可以根据需要进行工艺调整，其他密炼机一般转速是固定不变 （ 2） 温度 密炼机塑炼属高温塑炼，塑炼效果随温度升高而增大（见表），但温度过高会导致橡胶分子过度降解使物机性能下降，所以天然橡胶塑炼排胶温度一般应控制在 140~160℃ ；丁苯橡胶应在 140℃ 以内，其温度过高则导致交联或支化等反应；丁腈胶不能密炼机塑炼，在高温下，丁腈胶会生成凝胶，不能提高可塑性。 （ 3） 时间 与开炼机不同，生胶的可塑性随在密炼机中塑炼时间增长而不断增大。 因此制定塑炼条件的主要任务就是根据实际需要 确定适当的塑炼时间。 图 —。