橡胶生产技术工艺

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1、橡胶生产技术工艺1综述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。2橡胶加工工艺 2.1塑炼工艺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、

2、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80c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120c以上，甚至高达160-180C ,属于高温 机械混炼

3、。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。几种胶的塑炼特性：天然橡胶用开炼机塑炼时，辗筒温度为 30-40C ,时 间约为15-20min；采 用密炼机塑炼当温度达到120c以上时，时间约为3- 5min。丁苯橡胶的门尼粘度 多在35-60之间，因此，丁苯橡胶也可不用塑炼，但是经过塑炼后可以提高配合机的分散性顺丁橡胶具有冷流性，缺乏塑炼效 果。顺丁胶的门尼粘度较低，可不 用塑炼。氯丁橡胶得塑性大，塑炼前可薄通 3-5次，薄通温度在30-40C 0乙丙橡 胶的分子主链是饱和结构，塑炼难以引起分子的裂解，因此要选择门尼粘度低的品种而不用塑炼。丁月青橡胶可塑度小，韧 性大，

4、塑炼时生热大。开炼时要采用低 温40c以下、小辗距、低容量以及分段塑 炼，这样可以收到较好的效果。混炼是指在炼胶机上将各种配合剂均匀的混到生胶种的过程。混炼的质量是对胶料的进一步加工和成品的质量有着决定性的影响，即使配方很好的胶料，如 果混炼不好，也就会出现配合剂分散不均，胶料可塑度过高或过低，易焦烧 、喷霜等, 使压延、压出、涂胶和硫化等工艺不能正常进行，而且还会导致制品性能下降。混炼方法通常分为开炼机混炼和密炼机混炼两种。这两种方法都是间歇式混炼，这是目前最广泛的方法。开炼机的混合过程分为三个阶段，即 包 辗（加入生胶的 软化阶段）、吃粉（加入粉剂的混合阶段）和翻炼（吃粉后 使 生胶和配合

5、剂均达 到均匀分散的阶段）。开炼机混胶依胶料种类、用途、性 能 要求不同，工艺条件 也不同。混炼中要注意加胶量、加料顺序、辗距、辗温 、混炼时间、辗筒的转速 和速比等各种因素。既不能混炼不足，又不能过炼。 密 炼机混炼分为三个阶段， 即湿润、分散和涅炼、密炼机混炼石在高温加压下 进 行的。操作方法一般分为一 段混炼法和两段混炼法。一段混炼法是指经密炼 机一次完成混炼，然后压片得混 炼胶的方法。他适用于全天然橡胶或掺有合成 橡胶不超过50%的胶料，在一段 混炼操作中，常采用分批逐步加料法，为使胶料不至于剧烈升高，一般采用慢速密炼机，也可以采用双速密炼机，加入硫磺 时的温度必须低于100C。其加料

6、顺 序为生胶一小料一补强剂一填充剂一油类软化剂一排料一冷却一加硫磺及超促进 剂。两段混炼法是指两次通过密炼机混 炼 压片制成混炼胶的方法。这种方法适用 于合成橡胶含量超过50%得胶料，可以 避免一段混炼法过程中混炼时间长、胶 料温度高的缺点。第一阶段混炼与一 段 混炼法一样，只是不加硫化和活性大的促 进剂，一段混炼完后下片冷却，停 放一定的时间，然后再进行第二段混炼。混炼 均匀后排料到压片机上再加硫化齐L翻炼后下片。分段混炼法每次炼胶时间较短， 混炼温度较低，配合剂分散更 均匀，胶料质量高。2.3 压延工艺压延是将混炼胶在压延机上制成胶片或与骨架材料制成胶布半成品的工艺过程，它包括压片、贴合、

7、压型和纺织物挂胶等作业。压延工艺的主要设备是压延机，压延机一般由工作辗筒、机架、机座、传动装置、调速和调距装置、辗筒加 热 和 冷却装置、润滑系统和紧急停车装置。压延机的种类很多，工作辗筒有两个、三个、四个不等，排列形式两辗有立式和卧式；三辗有直立式、r 型和三角形； 四辗有r型、l型、z型和s型等多种。按工艺用途来分主要有压片压延机（用于压延胶片或纺织物贴胶，大多数三辗或四辗，各辗塑度不同）、擦胶 压 延 机（用于纺织物的擦胶，三辗，各辗有一定得速比，中辗速度大。借助速 比擦入 纺织物中）、通用压延机（又称万能压延机，兼有压片和擦胶功能、三 辗 或四辗, 可调速比）、压型压延机、贴合压延机和

8、钢丝压延机。压延过程一 般 包括以下工 序：混炼胶的预热和供胶；纺织物的导开和干燥（有时还有浸胶）胶料在四辗或三辗压延机上的压片或在纺织物上挂胶依机压延半成品的冷却、卷取、截断、放置等。在进行压延前，需要对胶料和纺织物进行预加工，胶 料进入压延机之前，需要先将其在热炼机上翻炼，这一工艺为热炼或称预热，其目的是提高胶料的混炼均匀性，进一步增加可塑性，提高温度，增大可塑性 。为了 提高胶料和纺织物的粘合性能，保证压延质量，需要对织物进行烘干，含 水率控制在1-2%,含水量低，织物变硬，压延中易损坏，含水量高，粘附力差。 几种 常见的橡胶的压延性能天然橡胶热塑形大，收缩率小，压延容易，易粘 附热辗，

9、 应控制各辗温差，以便胶片顺利转移；丁苯橡胶热塑性小，收缩率大，因此用于压延的胶料要充分塑炼。由于丁苯橡胶对压延的热敏性很显著，压 延 温度应低于 天然橡胶，各辗温差有高到低；氯丁橡胶在 75-95C易粘辗，难于压 延，应使用 低温法或高温法，压延要迅速冷却，掺有石蜡、硬酯酸可以减少 粘辗现象；乙丙 橡胶压延性能良好，可以在广泛的温度范围内连续操作，温度 过 低时胶料收缩性 大，易产生气泡；丁月青橡胶热塑性小，收缩性大，在胶料种 加入填充剂或软化剂 可减少收缩率，当填充剂重量占生胶重量的 50%以上时，才 能得到表面光滑的胶 片，丁月青橡胶粘性小易粘冷辗。2.4 压出工艺压出工艺是通过压出机机

10、筒筒壁和螺杆件的作用，使胶料达到挤压和初步造型的目的，压出工艺也成为挤出工艺。压出工艺的主要设备是压出机。几种橡 胶 的压出特性：天然橡胶压出速度快，半成品收缩率小。机身温度 50-60C ,机头 70-80C, 口型80-90C； 丁苯橡胶压出速度慢，压缩变形大，表面粗糙，机身 温度50-70C,机头温度 70-80C, 口型温度100-105C;氯丁橡胶压出前不用 充分热炼，机身温度50C,机头C, 口型70C；乙丙橡胶压出速度快、收缩率 小，机身温度 60-70C ,机头温度80-130C, 口型90-140C。丁月青橡胶压出性 能差，压出时应充分热炼。机身温度 50-60C ,机头温度

11、70-80C。2.5 注射工艺橡胶注射成型工艺是一种把胶料直接从机筒注入模性硫化的生产方法。包括喂料、塑化、注射、保压、硫化、出模等几个过程。注射硫化的最大特点是内层和外层得胶料温度比较均匀一致，硫化速度快，可加工大多数模压制品。橡 胶 注射成型的设备是橡胶注射成型硫化机。2.6 压铸工艺压铸法又称为传递模法或移模法。这种方法是将胶料装在压铸机的塞筒内，在加压下降胶料铸入模腔硫化。与注射成型法相似。如骨架油封等用此法生产溢边少，产品质量好。2.7 硫化工艺早先，天然橡胶的主要用途只是做擦字橡皮；后来才用于制造小橡胶管。直 到 1823年，英国化学 家麦金托什才发明将橡胶溶解在煤焦油中然后涂在布

12、上做成 防水布，可以用来制造雨衣和雨靴。但是，这种雨衣和雨靴一到夏天就熔化，一到冬天便变得又硬又脆。为了克服这一缺点，当时许多人都在想办法。美 国 发明家查理？古德伊尔也在进行橡胶改性的试验，他把天 然橡胶和硫黄放在一起 加热，希望能获得一种一年四季在所有温度下都保持干燥且富有弹性的物质。直到1839年2月他才获得成功。一天 他把橡胶、硫黄和松节油混溶在一起倒入 锅中（硫黄仅是用来染色的），不小心锅中的混合物溅到了灼热的火炉上。令他吃惊的是，混合物落入火中后并未熔化，而是保持原样被烧焦了，炉中残 留 的未完全烧焦的混合物则富有弹性。他把溅上去的东西从炉子上剥了下来，这才发现他已经制备了他想要的

13、有弹性的橡胶。经过不断改进，他终于在1844年发明了橡胶硫化技术。在橡胶制品生产过程中，硫化是最后一道加工工序。硫化是胶料在一定条件下，橡胶大分子由线型结构转变为网状结构的交联过程。硫化方法有冷硫化、室温硫化和热硫化三种。大多数橡胶制品采用热硫化。热硫化的设备有硫化罐、平板硫化机等。2.8 其它生产工艺橡胶制品的生产工艺还有浸渍法、涂刮法、喷涂法、蕉塑法等。3橡胶配方设计3.1 橡胶的硫化（交联）交联是橡胶高弹性的基础，其特点是在一个橡胶分子链上仅形成少数几处交联点，因此不会影响橡胶分子链段的运动。橡胶的硫化体系较多，常见的有：硫黄硫化体系、过氧化物硫化体系、树脂硫化体系、氧化物硫化体系等3.

14、1.1 硫黄硫化体系主要适应于二烯类橡胶，其硫化活性点是在双键旁边的a氢原子。组成：硫黄活性剂：氧化锌，硬脂酸 促进剂：嚷哇类（DM, M）,次磺酰胺类（CZ, NOBS）,秋兰姆类（TETD, TMTM , TMTD），月瓜（D）图1硫黄硫化体系的结构特点表1硫黄硫化体系分类硫化体系硫黄/促进剂（S/A）比交联键组成性能特点普通硫黄硫化体系1以多硫键为主动态疲劳性能好；老化性能差半有效硫黄硫化体系（Semi-EV）以单硫键和双硫键为主 老化性能好；压 缩永久变形小；无硫化返原有效硫黄硫化体系（EV） 1月青基影响交联作用PE, EPDM 1EPR0.4IIR 03.1.3 氧化物硫化体系这是含卤素橡胶的主要硫化剂。通常有氧化锌 /氧化镁（5/4）、氧化铅或四氧化三铅（10-20,耐水制品）3.2 橡胶的填料未加填料的橡胶，力学性能和工艺性能均较差，无法使用。3.2.1 作用补强性：拉伸强度，撕裂强度，耐磨性加工性能降低成本3.2.2 填料的结构3.2.2.1 粒径一般来说，粒径越小，强度越高。表3常用补强剂及填充剂的粒径范围（m（i）填料名称缩写料径范围槽黑23-30高耐磨炭黑HAF 26-35半补强炭黑SRF 60-130气相法白炭黑 水合二氧化硅10-25沉淀法白炭黑10-40氧化锌 ZnO 100-500轻质碳酸钙 CaCO31000-3