橡膠加工工藝課件

橡膠加工工藝(1)2023/9/2橡膠加工工藝(1)橡膠加工工藝(1)2023/8/3橡膠加工工藝(1)1目錄橡膠的簡(jiǎn)介1橡膠的塑煉和混煉2橡膠擠出3橡膠硫化42制品去飛邊5檢驗(yàn)7二次硫化6橡膠加工工藝(1)目錄橡膠的簡(jiǎn)介1橡膠的塑煉和混煉2橡膠擠出3橡膠硫化42制品2橡膠的簡(jiǎn)介3橡膠是一種高分子彈性化合物，其分子量一般都在10萬以上，有的甚至達(dá)到100萬以上。組成這種大分子的原子通常排列成柔性的直鏈或支鏈，由于原子的不斷旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)，分子鏈一般呈卷縮狀態(tài)。橡膠區(qū)別于其它工業(yè)材料的最主要標(biāo)志是它在很寬的溫度范圍內(nèi)（-50℃～+150℃）具有優(yōu)異的彈性。例如其伸長(zhǎng)率可達(dá)100%～1000%，為鋼的300倍，但其彈性模量?jī)H為2～4MPa,約為鋼材的1/30000.橡膠經(jīng)過硫化可將線型高分子交聯(lián)成三維網(wǎng)狀高分子量聚合物。這種已硫化交聯(lián)的橡膠稱作硫化橡膠，俗稱熟橡膠。未硫化的橡膠俗稱生膠或生橡膠。橡膠加工工藝(1)橡膠的簡(jiǎn)介3橡膠是一種高分子彈性化合物，其分子量一般都在103橡膠的作用橡膠的簡(jiǎn)介4橡膠是橡膠工業(yè)的重要原料，用以制造輪胎、膠管、膠帶、膠輥等各種橡膠制品。橡膠還廣泛用于電線電纜、纖維和紙加工、石棉以及塑料改性等方面。世界橡膠耗量中，約80%用于橡膠工業(yè)。在橡膠制品中，輪胎是其典型的代表性產(chǎn)品，輪胎的用膠量約占全部橡膠耗用量的50%～70%。橡膠加工工藝(1)橡膠的作用橡膠的簡(jiǎn)介4橡膠是橡膠工業(yè)的重要原料，用4

橡膠的分類橡膠的簡(jiǎn)介5外觀形態(tài)固態(tài)橡膠（又稱為干膠）乳狀橡膠（簡(jiǎn)稱為乳膠）液體橡膠來源天然橡膠（來自于天然植物）合成橡膠（來自于人工合成）其中固態(tài)橡膠的產(chǎn)量約占橡膠總產(chǎn)量的85%～90%。兩種橡膠的消耗量在橡膠總耗量中所占的比例，分別是天然橡膠約占1/3，合成橡膠約占2/3。橡膠加工工藝(1)橡膠的分類橡膠的簡(jiǎn)介5外觀形態(tài)固態(tài)橡膠（又稱為干膠）5配合劑★硫化劑硫化劑是一類使橡膠由線形長(zhǎng)鏈分子轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀大分子的物質(zhì)，這種轉(zhuǎn)變稱為硫化。硫化劑：硫磺、一氯化硫、硒、碲及其氯化物、硝基化物、有機(jī)過氧化物以及某些金屬氧化物。橡膠的簡(jiǎn)介6橡膠加工工藝(1)配合劑★硫化劑硫化劑是一類使橡膠由線形長(zhǎng)鏈分子轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀大分6★硫化促進(jìn)劑硫化促進(jìn)劑可促進(jìn)橡膠的硫化作用，降低硫化所需溫度，縮短硫化時(shí)間，并改善硫化膠的物理機(jī)械性能。硫化促進(jìn)劑的種類很多。無機(jī)類硫化促進(jìn)劑(如氧化鉛，氧化鎂等）硫化效果較差，已被淘汰。目前主要使用有機(jī)類硫化促進(jìn)劑，橡膠的簡(jiǎn)介7橡膠加工工藝(1)★硫化促進(jìn)劑硫化促進(jìn)劑可促進(jìn)橡膠的硫化作用，降低硫化所需溫度7★防老劑物理防老劑：石蠟、微晶蠟；化學(xué)防老劑：酚類與胺類。橡膠的分子結(jié)構(gòu)極易受氧及臭氧的氧化作用，光和熱都能促進(jìn)氧化作用，使橡膠分子鏈斷裂，支化或進(jìn)一步交聯(lián)，從而使橡膠發(fā)粘變硬，物理機(jī)械性能變壞，以至失去使用價(jià)值，這種情況叫做老化。凡能抑制橡膠老化現(xiàn)象的物質(zhì)就叫做防老劑。橡膠的簡(jiǎn)介8橡膠加工工藝(1)★防老劑物理防老劑：石蠟、微晶蠟；橡膠的分子結(jié)構(gòu)極易受氧及臭8★增塑劑（物理和化學(xué)增塑）目的：使生膠軟化，增加可塑性便于加工，減少動(dòng)力消耗；潤(rùn)濕炭黑等粉狀配合劑，提高混煉效果，增加制品柔軟性和耐寒性；增進(jìn)膠料的自粘性和粘性。橡膠的簡(jiǎn)介9橡膠加工工藝(1)★增塑劑（物理和化學(xué)增塑）目的：橡膠的簡(jiǎn)介9橡膠加工工藝(19★填充劑補(bǔ)強(qiáng)填充劑提高硫化橡膠的強(qiáng)力，撕裂強(qiáng)度，定伸強(qiáng)度，耐磨性等物理機(jī)械性能。炭黑、白炭黑、活性陶土、苯乙烯樹脂、木質(zhì)素等。惰性填充劑增加膠料體積，節(jié)約成本，改善加工性能。云母粉、滑石粉、硫酸鋇。橡膠的簡(jiǎn)介10橡膠加工工藝(1)★填充劑補(bǔ)強(qiáng)填充劑提高硫化橡膠的強(qiáng)力，撕裂強(qiáng)度，定伸強(qiáng)度，耐10橡膠制品生產(chǎn)工藝流程塑煉混煉成型硫化擠出檢驗(yàn)二次硫化去邊工藝流程圖橡膠加工工藝(1)橡膠制品生產(chǎn)工藝流程塑煉混煉成型硫化擠出檢驗(yàn)二次硫化去邊工藝11一、塑煉1.塑煉的目的：橡膠受外力作用產(chǎn)生變形，當(dāng)外力消除后橡膠仍能保持其形變的能力稱為可塑性。增加橡膠可塑性的工藝過程稱為塑煉。使橡膠具有必要的可塑性的工藝過程稱為塑煉，因?yàn)橄鹉z有恰當(dāng)?shù)目伤苄圆拍茉诨鞜挄r(shí)與各種配合劑均勻混合；在壓延加工時(shí)易于滲入紡織物中；在壓型、注壓時(shí)具有較好的流動(dòng)性。此外，塑煉還能使橡膠的性質(zhì)均勻，便于控制生產(chǎn)過程。但是，過渡塑煉會(huì)降低硫化膠的強(qiáng)度、彈性、耐磨等性能．因此塑煉操作需嚴(yán)加控制。橡膠的塑煉和混煉12橡膠加工工藝(1)一、塑煉橡膠的塑煉和混煉12橡膠加工工藝(1)122.塑煉機(jī)理橡膠經(jīng)塑煉以增加其可塑性，其實(shí)質(zhì)乃是使橡膠分子鏈斷裂，降低大分子長(zhǎng)度。斷裂作用既可發(fā)生于大分子主鏈，又可發(fā)生于側(cè)鏈。由于橡膠在塑煉時(shí)，遭受到氧、電、熱，機(jī)械力和增塑劑等因素的作用，所以塑煉機(jī)理與這些因素密切相關(guān)，其中起重要作用的則是氧和機(jī)械力，而且兩者相輔相成。橡膠的塑煉和混煉13橡膠加工工藝(1)2.塑煉機(jī)理橡膠的塑煉和混煉13橡膠加工工藝(1)132.塑煉作用分子量變小分子量分布變窄橡膠的塑煉和混煉14橡膠加工工藝(1)2.塑煉作用橡膠的塑煉和混煉14橡膠加工工藝(1)14二、混煉1.混煉的目的為了提高橡膠產(chǎn)品使用性能，改進(jìn)橡膠工藝性能和降低成本，必須在生膠中加入各種配合劑?；鞜捑褪峭ㄟ^機(jī)械作用使生膠與各種配合劑均勻混合的過程?；鞜捠窍鹉z加工過程中最易影響質(zhì)量的工序之一?；鞜挷涣?，膠料會(huì)出現(xiàn)配合劑分散不均，膠料可塑度過低或過高、燋燒、噴霜等現(xiàn)象，使后續(xù)工序難以正常進(jìn)行，并導(dǎo)致成品性能下降。橡膠的塑煉和混煉15橡膠加工工藝(1)二、混煉橡膠的塑煉和混煉15橡膠加工工藝(1)15開放式煉膠機(jī)（開煉機(jī)）橡膠的塑煉和混煉16橡膠加工工藝(1)開放式煉膠機(jī)（開煉機(jī)）橡膠的塑煉和混煉16橡膠加工工藝(1)16密閉式煉膠機(jī)（密煉機(jī)）橡膠的塑煉和混煉17橡膠加工工藝(1)密閉式煉膠機(jī)（密煉機(jī)）橡膠的塑煉和混煉17橡膠加工工藝(1)17橡膠加工工藝(1)橡膠加工工藝(1)182、混煉方法開放式混煉：生膠、小料（促進(jìn)劑、活性劑、防老劑等）、液體軟化劑、補(bǔ)強(qiáng)劑（填充劑）、硫化劑。密煉機(jī)混煉：生膠、小料（促進(jìn)劑、活性劑、防老劑等）、補(bǔ)強(qiáng)劑（填充劑）、液體軟化劑壓片機(jī)：硫化劑。橡膠的塑煉和混煉19橡膠加工工藝(1)2、混煉方法橡膠的塑煉和混煉19橡膠加工工藝(1)19橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖橡膠加工工藝(1)橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖橡膠加工工藝(1)20橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖后輥前輥橡膠加工工藝(1)橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖后輥前輥橡膠加工工藝(1)21橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖后輥前輥橡膠加工工藝(1)橡膠的塑煉和混煉混煉示意圖后輥前輥橡膠加工工藝(1)22橡膠的塑煉和混煉后輥前輥橡膠加工工藝(1)橡膠的塑煉和混煉后輥前輥橡膠加工工藝(1)23橡膠的塑煉和混煉后輥前輥橡膠加工工藝(1)橡膠的塑煉和混煉后輥前輥橡膠加工工藝(1)24橡膠的擠出三、擠出擠出設(shè)備包括擠出機(jī)、擠出機(jī)頭、擠出口型三大部分。機(jī)頭是擠出成型模具的主要部件，它有下述四種作用：1，使物料由螺旋運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)2，產(chǎn)生必要的成型壓力，保證制品密實(shí)3，使物料得以進(jìn)一步塑化4，成型制品的斷面形狀擠出機(jī)1擠出機(jī)頭擠出機(jī)2擠出設(shè)備擠出機(jī)出料口擠出口模定位頭底座定位頭擠出口型板1擠出口型板2擠出口型板3擠出口型板4膠料橡膠加工工藝(1)橡膠的擠出三、擠出擠出設(shè)備包括擠出機(jī)、擠出機(jī)頭、擠出口型三大25橡膠硫化四、硫化,橡膠制造中最為關(guān)鍵的工藝定義：通過一定的溫度、壓力和時(shí)間后，使橡膠大分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生交聯(lián)的過程。

硫化劑（S）牽線搭橋硫化前：線形結(jié)構(gòu)，分子間以范德華力相互作用性能：可塑性大，伸長(zhǎng)率高，具可溶性。硫化時(shí)：分子被引發(fā)，發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)硫化后：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子間主要已以化學(xué)鍵結(jié)合結(jié)構(gòu)：1）化學(xué)鍵；2）交聯(lián)鍵的位置；3）交聯(lián)程度；4）交聯(lián)性能：1）力學(xué)性能（定伸強(qiáng)度、硬度、拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、彈性）；2）物理性能；3）化學(xué)穩(wěn)定性橡膠加工工藝(1)橡膠硫化四、硫化,橡膠制造中最為關(guān)鍵的工藝硫化劑26橡膠硫化硫化后橡膠的性能變化以EPDM為例，隨硫化程度的提高：1）力學(xué)性能的變化彈性扯斷強(qiáng)度定伸強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度提高硬度伸長(zhǎng)率壓縮永久變形疲勞生熱

降低2）物理性能的變化透氣率、透水率降低不能溶解，只能溶脹耐熱性提高3）化學(xué)穩(wěn)定性的變化化學(xué)穩(wěn)定性提高。原因：a.交聯(lián)反應(yīng)使化學(xué)活性很高的基團(tuán)或原子不復(fù)存在，使老化反應(yīng)難以進(jìn)行。b.網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)阻礙了低分子的擴(kuò)散，導(dǎo)致橡膠老化的自由基難以擴(kuò)散。橡膠加工工藝(1)橡膠硫化硫化后橡膠的性能變化1）力學(xué)性能的變化27硫化歷程在硫化過程中，各種性能均會(huì)隨硫化的進(jìn)程而發(fā)生變化，這種變化曲線能夠反映膠料的硫化歷程，故稱為硫化歷程圖。下圖為用硫化儀測(cè)出的硫化歷程曲線。該曲線反映膠料在一定硫化溫度下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩隨硫化時(shí)間的變化。

橡膠硫化A.焦燒階段；A1.操作焦燒時(shí)間A2.剩余焦燒時(shí)間B.熱硫化階段；C.平坦硫化階段；D.過硫化階段橡膠加工工藝(1)硫化歷程橡膠硫化A.焦燒階段；橡膠加工工藝(1)28橡膠制品的去邊五、去邊

通過手工或機(jī)械的方式，將制品飛邊修整干凈。橡膠加工工藝(1)橡膠制品的去邊五、去邊橡膠加工工藝(1)29二次硫化六、二次硫化二次硫化也叫后硫化或二段硫化，是指橡膠制品達(dá)到一定硫化程度，除去熱源繼續(xù)進(jìn)行加熱硫化的工藝。從廣義上講，橡膠制品硫化到一定程度，即使不加熱，它仍可在余熱的作用下，或在制品儲(chǔ)存過程中，繼續(xù)加深硫化程序，或在動(dòng)態(tài)作用下產(chǎn)生繼續(xù)交聯(lián)現(xiàn)象。當(dāng)然也包括繼續(xù)加熱進(jìn)行二段硫化的加工工藝；二次硫化目的是橡膠制品進(jìn)一步交聯(lián)，改善橡膠制品的力學(xué)性能和壓縮永久變形性能等；二次硫化的方法是烘箱熱空氣硫化或者采用硫化罐熱空氣二次硫