橡胶的成型加工原理PPT课件

1 橡胶的常用配合剂 防老剂 补强剂 填充剂 硫化剂 软化剂 增塑剂 橡胶配合剂 作用机理 种类 作用机理 种类 种类 作用机理 作用机理 种类 2 7 3橡胶的加工 3 Plastication Mixing Calendering Extrusion 塑炼 混炼 压延 挤出 4 一 生胶的塑炼 1 塑炼的目的与要求 定义 橡胶加工过程中 把高弹性生胶转变为可塑性胶料的工艺过程 叫塑炼 1 塑炼 生胶 塑炼胶 塑炼 5 2 塑炼的目的 使生胶具有一定的可塑性 使其适合于后续工艺操作 3 塑炼的要求 满足其它工艺要求为前提 避免过度的塑炼 6 2 塑炼的原理 橡胶分子量大 分子链相对位移难 粘度高 难加工 机械剪切力 氧分子链断裂 可塑性 降低分子量 力 化学反应 低温塑炼 高温塑炼 7 威氏可塑度P 指试样在一定外力作用下产生压缩形变的大小和除去外力后保持形变的能力 可塑性用可塑度表征 快速确定生胶的塑炼程度及评价加工性能的好坏 可塑度越高 胶料的流动性越好 8 低温塑炼 3 塑炼的方法 开炼 密炼 密闭 开放 1 开炼机塑炼 9 2 密炼机塑炼 高温塑炼 10 4 塑炼的影响因素 1 分子量的影响 分子量大的易切断分子量小的难切断 天然胶70万 顺丁胶40万 丁苯胶30万 密炼 T 氧活性 塑炼效率 2 温度的影响 开炼 T 粘度 分子链伸直 剪切力 效率 11 3 氧的影响 氧 塑炼效率 4 化学塑解剂的影响 化学塑解剂会加速橡胶塑炼过程 12 5 常用橡胶的塑炼特性 1 天然橡胶 开炼 低温 40 50 薄通 辊距0 5 1mm 密炼 温度 155 2 丁苯橡胶 软丁苯胶 不塑炼或轻微塑炼 顺丁橡胶 一般不需塑炼 3 顺丁橡胶 13 4 丁腈橡胶 软丁腈胶一般不需要塑炼 硬丁腈胶需充分塑炼 开炼 低温 40 薄通 低容量 5 氯丁橡胶 通用型的氯丁橡胶 一般不需进行塑炼 若塑炼 温度要控制 70 Tr 70 时为弹性体 易包辊 不粘辊 在70 94 严重粘辊 不能塑炼 混炼 压延 氯丁胶小知识 14 Plastication Mixing Calendering Extrusion 塑炼 混炼 压延 挤出 15 二 胶料的混炼 1 混炼的定义及目的 定义 通过机械剪切力和挤压作用 使塑炼胶与各种配合剂均匀混合而分散的过程 目的 提高橡胶产品的使用性能 改善橡胶工艺性能 降低生产成本 16 橡胶是粘度很大的热塑性的粘流体 处于流动状态 2 混炼的机理 塑炼胶与配合剂的混合 分散和产生结合等过程 同时也包含橡胶发生的各种流动过程 17 炭黑的均匀分散过程 1 炭黑颗粒的润湿 炭黑颗粒被生胶润湿 包容橡胶 炭黑空隙体积减小直至零 体系比体积减到最小 润湿过程结束 V比 V生胶 V炭黑 V空隙 18 2 炭黑颗粒的分散 结合橡胶充分分散 19 生胶混炼性能好坏 用炭黑混入时间BIT表示 BIT BlackIncorporationTime炭黑在生胶中被混炼到均匀分散程度所需要的时间 炭黑混入时间BIT值 生胶越容易混炼 20 1 开炼机混炼 加料顺序 塑炼胶 小料 促进剂 活性剂 防老剂等 液体软化剂 补强剂 填充剂 硫磺 优点 胶料品种多 可以制造特殊胶料 缺点 粉剂飞扬 劳动强度大 效率低 规模小 生产中 各种配合剂与橡胶混炼成母炼胶 提高混炼均匀性 减少粉剂飞扬 提高生产效率 3 混炼的方法 开炼机混炼 密炼机混炼 21 2 密炼机混炼 生胶和配合剂在混炼室中混合 在压延机上压制成片 然后加入硫化剂和需低温加入的配合剂 压炼 2种混炼工艺 一段混炼 通过密炼机和压延机的一次混炼就得到均匀混炼胶 两段混炼 通过密炼机和压延机的两次混炼而得到均匀混炼胶 22 加料顺序 塑炼胶 小料 促进剂 活性剂 防老剂等 补强填充剂 液体增塑剂 密炼机优点 机械化程度高 劳动强度小 混炼时间短 效率高 减少粉剂的飞扬 23 疏水性配合剂 表面特性与橡胶同 易被橡胶润湿 好混炼 如各种炭黑 亲水性配合剂 表面特性与橡胶不同 不易被橡胶润湿 如碳酸钙 陶土 氧化锌 锌钡白等加入表面活性剂 改善无机填料与橡胶之间界面 2 配合剂的尺寸与结构 粒子越小 越难分散结构性强 二次结构 空隙大 易分散 1 配合剂的种类 4 混炼的影响因素 24 5 常用橡胶的混炼特性 1 天然橡胶 天然橡胶塑性增加快 发热量少 配合剂易分散 混炼时间长 对胶料性能影响比合成橡胶大 开炼机混炼 辊温50 60 前辊比后辊高 5 密炼机混炼 多一段混炼 25 2 丁苯橡胶 混炼生热大 升温快 温度应比天然橡胶低 对粉剂的润湿能力差 粉剂难分散 混炼时间长 密炼机混炼 二段混炼 混炼要注意温度控制 开炼机混炼 需增加薄通次数 26 3 氯丁橡胶 开炼机混炼 辊温在40 50 温度高易粘辊 密炼机混炼 二段混炼 ZnO第二段混炼加 加料时先加MgO 后加ZnO 可避免焦烧 或掺入10 的天然橡胶或顺丁橡胶 能改善工艺性能 27 Plastication Mixing Calendering Extrusion 塑炼 混炼 压延 挤出 28 三 橡胶的压延 29 橡胶压延过程 胶料热炼 供胶 压延 半成品 冷却 卷取 截断 放置 30 橡胶压延的用途 将胶料制成一定厚度和宽度的胶片 在胶片上压出某种花纹 在骨架织物上覆上一层薄胶 贴胶 擦胶 31 A 胶片压延 1 压延的方法 天然橡胶不积胶 丁苯橡胶要积胶 积胶 32 B 压型 使胶料压制成具有一定断面形状或表面有某种花纹 1 压型的原理 据胶料流动性的变化 急速冷却 使花纹定型 2 压型的要求 压型要求规格准确 花纹清晰 胶料致密性好 33 在骨架织物上覆上一层薄胶 贴胶 擦胶 1 挂胶目的 使织物的线与线 层与层之间互相紧密的贴合成整体 共同承受外力的作用 提高织物弹性 防水性 保证制品有良好的使用性能 C 织物挂胶 34 2 贴胶 用压延机上两个辊筒的压力 将一定厚度的胶片贴在织物上的过程 3 压力贴胶 用积胶的压力 将胶料挤压到布缝中 与贴胶共用 4 擦胶 用压延机辊筒转速不同产生的剪切力和辊筒的压力 将胶料擦入到布缝中的过程 一般只适于帆布 35 1 胶料热炼 热炼目的 2 压延的影响因素 胶料的热炼 可塑度 辊温 辊速 使胶料柔软而有流动性 易于通过辊筒而压延 提高胶料中填料分散的均匀性 尤其热可塑性 36 可塑度 易粘辊可塑性 压片不光滑 收缩率大 一般0 25 0 35 2 胶料的可塑度 可塑度 流动性 容易得到光滑的胶片 3 压延机的辊温 含胶率高的或弹性大的胶料 辊温应高些 含胶率低的或弹性小的胶料 辊温应低些 37 4 压延机的辊速与辊速比 可塑度大的胶料 辊速可以高些可塑度小的胶料 辊速要低些 辊筒之间有一定速比 有利于气泡排除 对胶片光滑度不利 通常在三辊压延机中采用中 下辊等速 中 上辊采用低速比的方法 38 3 压延效应 定义 压延后的胶片 纵向扯断强度比横向大 伸长率比横向小 收缩率则比横向大 此纵横向性能差异的现象 叫做 压延效应 产生原因 胶料中橡胶和配合剂分子经压延产生定向排列 应用 对球胆制品不利对需要高纵向扯断强度的制品有利 39 4 常用橡胶的压延特性 1 天然橡胶 热塑性大 收缩率小 易压延 收缩率大 需充分塑炼 2 丁苯橡胶 收缩快而裹入的气泡多 难排除 3 氯丁橡胶 对温度敏感 需控制辊温在70 94 时因胶粘辊不易压延 40 4 丁腈橡胶 热塑性小 收缩性大 需加入填充剂或软化剂 减少收缩率 粘性小 易粘冷辊 上辊温度要高些 中辊温度应低些 下辊温度比中辊略低 最低 41 Plastication Mixing Calendering Extrusion 塑炼 混炼 压延 挤出 42 四 橡胶的挤出 胶料通过挤出机 连续不断地制成各种不同半成品的过程 1 挤出的目的 1 初步造型 在挤出机中对胶料进行加热 塑化 通过螺杆旋转 借助口模挤出各种断面的半成品 初步造型 轮胎胎面 内胎 胶管内外层胶 电线电缆外套 43 2 上下工序的联动化 可使上 下工序之间联动 热炼与压延之间加装一台挤出机 可使前后工序衔接得好 还可提高胶料致密性 使胶料均匀 紧密 44 胶料热炼 供胶 挤出 半成品 冷却 裁断 称量 2 挤出优点 补充混炼和热炼 胶料质量 适用面广 可以通过口型的变换而挤出各种半成品 例如管 板 棒 片 条等占地小 质轻 结构简单 价低 使用灵活 2 挤出的特点 1 挤出工艺 45 3 挤出的影响因素 冷却 挤出速度 挤出温度 挤出机的特征 胶料的可塑性与生热性能 胶料中的含胶量 胶料的组成与性质 46 1 胶料的组成与性质 顺丁橡胶接近天然橡胶氯丁橡胶类似天然橡胶 但易焦烧丁苯橡胶 丁腈橡胶和丁基橡胶膨胀和收缩性能大 挤出操作困难 制品表面粗糙 2 胶料中的含胶量 含胶量 粘弹性 挤出速度 收缩 表面不光滑 47 3 胶料的可塑性与生热性能 可塑性 挤出过程内摩擦 生热 不易焦烧 挤出速度较快 挤出物表面光滑可塑性 挤出物易变形 尺寸稳定性差 48 螺杆有适当的长径比和螺槽深度 4 挤出机特征 氯丁橡胶 要求冷却效果好 丁基橡胶 要求螺杆L D 7 10 螺槽浅 螺杆与机筒间隙小 才会有较大的挤出速度 实心或圆形中空半成品 口型为螺杆直径0 3 0 75胎面胶扁平半成品 口型为螺杆直径的2 5 3 5倍 小机大断面 增加螺杆转速或适当提高机头温度大机小断面 加开流胶孔 49 口型处温度最高 机头次之 机身最低 6 挤出速度 正常挤出情况下 保持一定的挤出速度 挤出速度改变 会导致机头内压力改变 挤出物断面尺寸和长度收缩的差异 5 挤出温度 50 目的 减少胶存放时焦烧的危险 使形状尽快稳定下来冷却方法 胶进入冷却水槽 水流方向应与挤出方向相反 避免挤出物因骤冷引起突然收缩挤出大型的半成品 胎面 需在室温下预缩后 再进入水槽中冷却 以减少半成品进入水槽后的变形为防粘 在水槽中