工艺技术_耐酸碱橡胶板成型工艺设计说明书

耐酸碱橡胶板成型工艺设计说明书上半部分目 录前言 2摘要 4Abstract 5第一章 产品概述 6第二章原料和配方 82.1橡胶配方设计的内容和原则 82.2耐腐蚀橡胶的配方设计 82.3丁基橡胶的性能介绍 112.4配合体系 132.5产品配方 14第三章 胶板成型的工艺流程 15 3.1切胶 15 3.2塑炼 18 3.3混炼 22 3.4压延 27 3.5硫化 31 3.6胶板的检验 34第四章 物料衡算和热量衡算 36 4.1物料衡算 36 4.2节 热量衡算37第五章 设备的选择 40第六章 工程概算 42第七章 车间布置设计 467.1车间布置设计原则 467.2车间布置设计内容 467.3车间布置设计的技术考虑 47第八章 车间管理与生产组织 498.1车间管理 498.2生产组织 50结束语 54致谢55参考文献 56前 言所谓橡胶工业，在国际上主要是指以橡胶等弹性体为主料，混入炭黑一类补强副料，并且添加多种功能性助剂，同时结合以纤维、金属等材料作为支撑骨架，经过成型加工和硫化而制成橡胶制品的工业。橡胶工业为区别于作为原料的天然橡胶和合成橡胶业，近年来又将它称为橡胶加工工业，经济产业中则称为橡胶制品工业。橡胶制品是以橡胶为主要材料制成的具有弹性和韧性的产品，按用途分可分为轮胎、胶带、胶管、胶鞋、胶黏剂、工业制品,胶乳制品八大类。橡胶制品的主要原料是生胶、各种配合剂、以及作为骨架材料的纤维和金属材料，橡胶制品的基本生产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化6个基本工序。橡胶的加工工艺过程主要是解决塑性和弹性矛盾的过程，通过各种加工手段，使得弹性的橡胶变成具有塑性的塑炼胶，在加入各种配合剂制成半成品，然后通过硫化是具有塑性的半成品又变成弹性高、物理机械性能好的橡胶制品。世界橡胶工业历经160余年的发展，如今已成为许多发达国家重要的传统产业，现在全球的年橡胶消耗量达到1700万吨以上，有约10万种各类橡胶制品遍及人类社会的各个领域。橡胶工业在第二产业群中，以弹性体材料工业独树一帜。最近二三十年来，橡胶工业由于受20世纪70年代两次世界石油危机的影响，全球橡胶工业出现了由长期依靠量的扩大作为增加经济效益的主要手段，逐步转换为从提高质量、增加品种和不断降低生 产成本为目标的新时期。 中国橡胶工业从1915年的广东树胶公司创建开始，已经有86年历史了。改革开放以来我国橡胶业得到迅速发 展，已经形成由轮胎、自行车轮胎、胶管、胶带、胶乳、密封、减震隔震、建筑防水、医疗卫生、日用橡 胶、电子橡胶、油田橡胶等制品，共18类5万多个品种规格组成的、体系比较完整的产业。同时也形成了合成 橡胶和天然橡胶、钢丝和纤维织物、助剂辅料；以及橡胶机械和模具等比较完整的配套工业。改革开放以来，我国大力引进国外先进技术，强化企业技术改造，使产品更新换代加快，生产技术明显进步，橡胶工业的面貌发生了显著变化，但是由于重复建设、厂点分散、产业结构不合理及改造资金不足等原因，在产业结构、产品结构、生产技术、质量、消耗等各个方面，与国外先进水平相比还有较大差距。我国橡胶工业与国外的竞争，说到底是技术水平的较量，要想在较短的时间内赶上国外水平，充分利用高新技术，改造传统的橡胶工业，提高我国橡胶工业的竞争能力是一条捷径。在这方面，我们有一定条件，要充分应用高新技术在橡胶工业方面已经取得成果，例如新材料技术、纳米技术、计算机技术、信息化技术、光电和机电一体化技术等，改造橡胶产品的设计、制造工艺、管理和营销等，使我国橡胶工业技术水平产生一个飞跃，从根本上提升我国橡胶工业的竞争实力。第一章 产品概述1.产品用途耐酸碱胶板主要用于冲制各种用于酸、碱质腐蚀的密封件、垫片，化工企业的管道，贮藏密封保护，实验室工作台桌面铺设等。2.产品特征产品实物图硫化与否：未硫化；机构种类：纯胶胶板；规格：厚度6mm，宽度500mm；长度可根据客户要求裁定；性能：在酸碱环境中有较强的耐介质性能，抗腐蚀，可在温度为-3060的20液体中工作；特点：可按照客户要求，定制特殊规格尺寸及技术要求的产品；包装：编织袋、塑薄膜袋，按重量或定长度包装。3.产品最低物理性能指标：拉伸强度/MPa扯断伸长率/扯断永久变形/硬度老化系数耐酸系数耐碱系数730035650.700.80.8第二章 原料和配方1.橡胶配方设计的内容和原则 单纯的天然橡胶或合成橡胶，不论是未硫化胶还是硫化胶，其性能都很差难以满足使用要求。因此长期以来人们对提高橡胶性能，改善加工方法，延长使用寿命等进行了大量的实践。结果表明必须在橡胶中加入各种助剂才能实现上述目的，即必须通过合理的配方设计才能实现。 一个橡胶配方起码包括生胶聚合物、硫化剂、促进剂、活性剂、防老剂、补强填充剂、软化剂等基本成分。一个合理的橡胶配合体系应该包括聚合物、硫化体系、填充体系、防护体系、软化体系五大部分。橡胶配方设计的内容：橡胶配方设计是橡胶制品生产过程中的关键环节，它对产品的质量、加工性能和成本均有决定性的影响。橡胶配方设计的内容包括：1) 确定符合制品工作性能要求的硫化胶的主要性能指标以及这些性能指标值的范围；2) 确定适现有生产设备和制造工艺所必须的胶料的工艺性能以及这些性能指标的范围；3) 选择能达到胶料和硫化胶指定性能的主体材料和配合剂，并确定其用量、配比关系。橡胶配方设计的原则 充分了解制品的性能要求、使用条件；半成品的性能一般应高于成品指标的15%； 由于橡胶制品的性能一般是多方面的，性能在满足性能要求方面，要抓住主要矛盾，平衡次要矛盾； 对多部件制品，要从整体考虑； 平衡使用性能与加工性能； 考虑配合剂之间的相互影响； 低污染； 简化配方，降低成本。配方设计的程序： 调研：包括制品的使用条件，如温度、压力、是否接触介质、使用的频率等方面； 选材：根据调研结果，选材、确定基本配方；包括生胶材料及各种配合剂各种生胶的基本配方可通过资料查询； 配方筛选：确定能够反映产品性能的试验方法； 检验：通过选定的配方制备胶料、产品，进行验证； 定工艺：根据试验过程拟定加工工艺条件； 评定：对制品的性价比进行综合评定。2.耐腐蚀橡胶的配方设计能引起橡胶的化学结构发生不可逆变化的介质称为化学腐蚀介质。当化学介质与橡胶制品接触时，由于化学作用而引起橡胶和配合剂的分解，而产生化学腐蚀作用，有时候还会引起橡胶的不平衡溶胀。进入橡胶的化学物质使橡胶分子断裂和溶解，有时候还会产生配合剂分解和溶解等现象。所以为了提高橡胶的耐腐蚀性，必须采用合理的配方。一般二烯橡胶如NR、SBR、CR等，在使用温度不高介质浓度较小的情况下，通过适当的耐酸碱配合，硫化胶具有一定的耐普通酸碱的能力。对于氧化性极强、腐蚀作用很大的化学介质，应该选用氟橡胶、丁基橡胶等化学稳定性好的橡胶为基础，进行配方设计。分述如下： 硫酸：常温下除硅橡胶外，几乎所有的橡胶对60以下的硫酸都有好的抗耐性。但是对于浓度高为70左右的硫酸，除天然硬质胶、丁基橡胶、氯磺化聚乙烯、乙丙橡胶、氟橡胶外，其它胶种都不稳定，80以上的硫酸氧化作用非常强烈，除氟橡胶外皆不稳定。硝酸：即使是稀硝酸，对橡胶的氧化作用也非常强烈。在室温下浓度高于5时，只有氟橡胶和树脂硫化的丁基橡胶有较好的稳定性，但温度在70以上浓度达到60时，只有23型氟橡胶和四丙氟橡胶尚可使用，其它橡胶均会受到严重的腐蚀。盐酸：橡胶在高温高浓度的盐酸作用下，化学反应也较强烈。天然橡胶和盐酸反应后表面形成一种坚硬的膜，可阻止反应的发展，但是这种膜虽有优异的耐酸碱性，但是没有弹性。氯丁橡胶和丁基橡胶有较好的耐盐酸性，其中树脂硫化的丁基橡胶较为突出。 氢氟酸：氢氟酸多数是与硝酸等混合使用，对橡胶的作用于其它酸类似，但是渗透作用大的多。 醋酸：在冰醋酸中，即使常温下一般的橡胶也会产生很大的膨胀，丁基橡胶和硅橡胶也会有一定的膨胀作用，但是几乎不发生化学作用，所以仍具有相当的抗耐性。碱：橡胶和一些碱金属的氢氧化物或氧化物一般不发生明显的反应。但是胶料中不应含有二氧化硅类的填充剂，因为这类物质易于碱反应而被腐蚀。此外，高温高浓的的碱溶液中氟橡胶容易被腐蚀，硅橡胶也不耐碱。3. 丁基橡胶的性能介绍丁基橡胶的性能主要由聚异丁烯主链及其不饱和度极底的结构所决定,其不饱和度仅为0.5%3.3%(mol)约为天然橡胶的1/50,因此丁基橡胶具有一系列的优良特性;透气率低,热稳定性好,耐臭氧和耐天候老化性好,减震性能好,耐化学腐蚀和耐水气侵蚀性能好等.1.透气性气体通过聚合物的扩散速度和聚合物分子的热运动有关,丁基橡胶分子链中侧甲基排列密集,限制了聚合物分子的热运动,因此透气率低,气密性好.2.热稳定性丁基橡胶硫化胶具有优良的耐热稳定性硫磺硫化的丁基橡胶可在100或稍低温度下于空气中长期使用,用树脂硫化的丁基橡胶使用温度可达150200.丁基橡胶的热氧老化属降解型,老化趋向为软化.3.吸能性丁基橡胶分子结构中缺少双键,且侧链甲基分布密度较大因此具有良好的吸收震动和冲击能量的特性,在很宽的温度范围内(-30-50)丁基橡胶的回弹特性都不大于20%,这表明了丁基橡胶的吸收机械性能的能力优于其它橡胶,丁基橡胶在高变形速度下的阻尼性质是聚异丁烯链段所固有的,在很大程度上,它不受使用温度,不饱和度水平,硫化状态和配方变化的影响.4.低温性丁基橡胶分子链空间结构呈螺旋状虽然其甲基较多,但分布在螺旋两侧的每一对甲基彼此都错开一个角度,所以丁基橡胶分子链仍相当柔顺.玻璃化温度较低,弹性也较好,5.耐臭氧和耐天候老化性丁基橡胶分子链的高饱和度使之具有很高的耐臭氧和耐天候老化性耐臭氧性能约优于天然橡胶,丁苯橡胶的10倍.6.化学稳定性丁基橡胶的高饱和结构,使之具有较高的化学稳定性.丁基橡胶特别耐动植物油.丁基橡胶对多数无机酸和有机酸都具有良好的抗侵蚀性,虽然它不耐浓氧化酸,如硝酸和硫酸,但是能耐非氧化酸和中等浓度的氧化酸,并耐碱溶液和氧化还原溶液.在70%的硫酸中浸泡13周后,丁基橡胶强度和伸长率几乎没有损失,而天然橡胶和丁苯橡胶性能已严重下降.7.电性能丁基橡胶的电绝缘性和耐电晕性能比一般合成橡胶好,体积电阻率比一般橡胶高10100倍,介电常数为(1kHz)为23功率因数(100Hz)为0.0026。8.吸水性 丁基橡胶的水渗透率极低，在常温下的吸水率比其它橡胶低，仅为后者1/101/15。丁基橡胶的这些结构特征，同时对其加工性能也带来若干负面影响。(1) 硫化速度慢 与天然橡胶等高不饱和橡胶相比其硫化速度慢3倍左右，需要高温或长时间硫化。(2) 互黏性差 需借助与增黏剂，增黏层改善与其它橡胶的黏合，且黏合力较低。(3) 相容性差 与其它橡胶相容性差一般仅能与乙丙橡胶和聚乙烯等并用。(4) 与补强剂之间作用弱 与不饱和橡胶相比丁基橡胶与补强剂之间的作用较弱，需进行热处理或使用添加剂，以增加橡胶的补强作用提高拉伸强度，定伸应力，弹性，耐磨和电绝缘性能等4.配合体系增加交联密度是提高制品耐化学药品的有效手段。在二烯类橡胶应尽量增加硫黄的用量。硫黄用量在30份以上的硬质橡胶的耐化学腐蚀性能较好。填充剂应选择化学惰性的，如炭黑、陶土、硫酸钡、滑石粉等，其中以硫酸钡耐酸性最好。5. 综合橡胶配方的设计原则和和胶板的耐腐蚀性能要求设计配方如下（按质量份）：丁基橡胶100，硫黄2.3，促进剂 M 1.2，氧化锌 5，硬脂酸 1.2，防老剂A 1,防老剂4010 1，陶土 50，炭黑N660 60，硫酸钡30，芳烃油20，石蜡2。第三章 胶板成型的工艺流程第一节 切胶 1. 作用目前橡胶工厂购进的生胶，一般烟片和标准胶每块重50kg，合成胶每块重25kg，把大的天然橡胶或者合成橡胶切成小块胶，便于配料、塑炼和混炼加工。2.切胶机的分类 按机台布置形式分为立式和卧式； 按切胶刀数分为单刀和多刀；按传动方式可分为机械传动、液压传动和气压传动； 3. 切胶机的选择 XQ-10010A卧式十刀液压切胶机的主要技术特征切胶能力/（t/h）57推胶盘切胶速率 m/min0.66外形尺寸/mm381513002068推胶盘回程速率/（m/min）2.44最大公称切胶总压力/KN 980可块切胶最大长度/mm860高压油泵压力/MPa6电机功率/kw22低压油泵压力/MPa3电机转速/（r/min）970多刀切胶机比单刀切胶机的生产能力高，适用于大型工厂，单刀切胶机适用于中小型工厂。立式切胶机的占地面积小，安装和使用方便，卧式切胶机比立式切胶机更易于组织联动作业线。单刀机械切胶机因为操作很不方便，已经很少使用。综合各种原因，本工艺选用XQ-10010A卧式十刀液压切胶机。4.XQ-10010A卧式十刀液压切胶机的基本结构1-液压系统；2-行程控制杆；3-机架横梁；4-刀座；5-刀片；6-小刀片；7-推胶盘；8-活塞；9-油缸；10、12-放气塞；11-油箱；13-滑块；14、15、16-限位开关 卧式十刀液压切胶机主要由主机、液压系统、电气控制等部分组成。5. XQ-10010A卧式十刀液压切胶机的工作原理XQ-10010A卧式十刀液压切胶机的工作原理图 1-低压泵；2-双出轴电机；3-高压泵；4-油缸；5-活塞；6-机座；7-机架横梁；8-推胶盘；9-切胶刀；10-油槽；11-滤油器；12-三位四通电磁阀；13-溢流阀；14-单向阀；15-压力表；16-溢流阀；17、18-行程开关按下启动按钮，使电机处于运行状态。如果推胶盘处于机座前的原始位置（如果不在原始位置应按动向后的按钮使其回复到原始位置），则将待切胶块置于推胶盘前方。按动向前运动，直至整个胶块切割完毕，推胶盘在活塞杆带动下自动返回到原始位置停止运动。若需继续切胶，重复以上动作。切胶工作结束后，按动停止按钮是电机停止转动，并切断电源。6.安全操作 操作前认真检查油箱油位，电气限位开关，传动装置和液压系统，保证切胶机完好 切胶时生胶放好后方可启动，启动后严防胶块弹出伤人，严禁手脚伸到切胶机下，拉胶必须用铁钩。 认真检查待切胶块中是否有杂物，以免损伤机器。 检查橡胶包块是否达到规定的工艺温度要求。 禁止连续切胶，禁止切冷、硬生胶和杂物。 设备运转时，严禁在传送带上跨越爬行或躺坐休息。 往刀口槽衬垫时，切刀升高垫好木块，切断电源后方可进行。 停用时，切刀应放下，切断电源，整理场地。第二节 塑炼1.作用生胶塑炼是通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方法，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的过程。生胶塑炼的目的是降低它的弹性，增加可塑性，并获得适当的流动性，以满足混炼、亚衍、压出、成型、硫化以及胶浆制造、海绵胶制造等各种加工工艺过程的要求。掌握好适当的塑炼可塑度，对橡胶制品的加工和成品质量是至关重要的。在满足加工工艺要求的前提下应尽可能降低可塑度。随着恒粘度橡胶、低粘度橡胶的出现，有的橡胶已经不需要塑炼而直接进行混炼。在橡胶工业中，最常用的塑炼方法有机械塑炼法和化学塑炼法。机械塑炼法所用的主要设备是开放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆塑炼机。化学塑炼法是在机械塑炼过程中加入化学药品来提高塑炼效果的方法。 开炼机塑炼时温度一般在80以下，属于低温机械混炼方法。密炼机和螺杆混炼机的排胶温度在120以上，甚至高达160-180，属于高温机械混炼。生胶在混炼之前需要预先经过烘胶、切胶、选胶和破胶等处理才能塑炼。2开放式炼胶机开放式炼胶机简称开炼机，它是橡胶制品加工使用最早的一种基本设备之一，随着橡胶工业的不断发展，开炼机也逐渐得到更新和完善，新结构开炼机不断出现，它们具有质量轻、体积小、结构紧凑和操作方便等优点，并且提高了机械化水平，降低了劳动强度，减少了操作辅助时间等。 开炼机按其结构形式和传动形式来分类，目前有标准型、整体型、双电机传动型三种。 开炼机的规格用“辊筒工作部分直径辊筒工作部分长度”来表示，单位mm。目前国产的开炼机辊筒直径相同，并规定了直径和长度的比例关系，故只用辊筒直径表示规格，同时在直径的数值前面还冠以汉语拼音符号，以表示机台的型号和用途。3.XK-360型标准式开炼机技术参数：辊筒工作直径 ：360mm 辊筒工作长度: 900mm前辊筒速度: 16.25(m/min) 辊筒速比: 1:1.25最大辊距: 10mm 一次加胶量: 20-25kg电动机功率:30kw 外型尺寸（mm）: 39201780H1740 XK-360开炼机的工作原理XK-360开炼机的基本结构图1-前辊筒；2-后辊筒；3-辊筒轴承；4-机架；5-横梁；6-机座；7-调距装置；8-手轮；9-大驱动齿轮；10-电机；11-减速机；12-小驱动齿轮；13-速比齿轮；14进水管；15-喇叭口；16-溢流收集室；17-拉杆；18-制动器；19-档胶板；20-盛胶盘；21-小电机；22-油泵；23-地脚螺栓；24-油箱XK-360型标准式开炼机主要工作部分为两个平行安放且相对回转的