基本介紹
- 中文名：橡膠注射工藝
- 性質：橡膠加工工藝
- 產品：橡膠製品
- 工序數：6個基本工序
綜述,橡膠加工工藝,
綜述
橡膠製品的主要原料是生膠、各種配合劑、以及作為骨架材料的纖維和金屬材料，橡膠製品的基本生產工藝過程包括塑煉、混煉、壓延、壓出、成型、硫化6個基本工序。
橡膠的加工工藝過程主要是解決塑性和彈性矛盾的過程，通過各種加工手段，使得彈性的橡膠變成具有塑性的塑煉膠，在加入各種配合劑製成半成品，然後通過硫化是具有塑性的半成品又變成彈性高、物理機械性能好的橡膠製品。
橡膠加工工藝
2.1塑煉工藝
生膠塑煉是通過機械應力、熱、氧或加入某些化學試劑等方法，使生膠由強韌的彈性狀態轉變為柔軟、便於加工的塑性狀態的過程。
生膠塑煉的目的是降低它的彈性，增加可塑性，並獲得適當的流動性，以滿足混煉、亞衍、壓出、成型、硫化以及膠漿製造、海綿膠製造等各種加工工藝過程的要求。
掌握好適當的塑煉可塑度，對橡膠製品的加工和成品質量是至關重要的。在滿足加工工藝要求的前提下應儘可能降低可塑度。隨著恆粘度橡膠、低粘度橡膠的出現，有的橡膠已經不需要塑煉而直接進行混煉。
在橡膠工業中，最常用的塑煉方法有機械塑煉法和化學塑煉法。機械塑煉法所用的主要設備是開放式煉膠機、密閉式煉膠機和螺桿塑煉機。化學塑煉法是在機械塑煉過程中加入化學藥品來提高塑煉效果的方法。
開煉機塑煉時溫度一般在80℃以下，屬於低溫機械混煉方法。密煉機和螺桿混煉機的排膠溫度在120℃以上，甚至高達160-180℃，屬於高溫機械混煉。
生膠在混煉之前需要預先經過烘膠、切膠、選膠和破膠等處理才能塑煉。
幾種膠的塑煉特性：
天然橡膠用開煉機塑煉時，輥筒溫度為30-40℃，時間約為15-20min；採用密煉機塑煉當溫度達到120℃以上時，時間約為3-5min。
丁苯橡膠的門尼粘度多在35-60之間，因此，丁苯橡膠也可不用塑煉，但是經過塑煉後可以提高配合機的分散性
順丁橡膠具有冷流性，缺乏塑煉效果。順丁膠的門尼粘度較低，可不用塑煉。
氯丁橡膠得塑性大，塑煉前可薄通3-5次，薄通溫度在30-40℃。
乙丙橡膠的分子主鏈是飽和結構，塑煉難以引起分子的裂解，因此要選擇門尼粘度低的品種而不用塑煉。
丁腈橡膠可塑度小，韌性大，塑煉時生熱大。開煉時要採用低溫40℃以下、小輥距、低容量以及分段塑煉，這樣可以收到較好的效果。
2.2混煉工藝
混煉是指在煉膠機上將各種配合劑均勻的混到生膠種的過程。混煉的質量是對膠料的進一步加工和成品的質量有著決定性的影響，即使配方很好的膠料，如果混煉不好，也就會出現配合劑分散不均，膠料可塑度過高或過低，易焦燒、噴霜等，使壓延、壓出、塗膠和硫化等工藝不能正常進行，而且還會導致製品性能下降。
混煉方法通常分為開煉機混煉和密煉機混煉兩種。這兩種方法都是間歇式混煉，這是目前最廣泛的方法。
開煉機的混合過程分為三個階段，即包輥（加入生膠的軟化階段）、吃粉（加入粉劑的混合階段）和翻煉（吃粉後使生膠和配合劑均達到均勻分散的階段）。
開煉機混膠依膠料種類、用途、性能要求不同，工藝條件也不同。混煉中要注意加膠量、加料順序、輥距、輥溫、混煉時間、輥筒的轉速和速比等各種因素。既不能混煉不足，又不能過煉。
密煉機混煉分為三個階段，即濕潤、分散和涅煉、密煉機混鍊石在高溫加壓下進行的。操作方法一般分為一段混煉法和兩段混煉法。
一段混煉法是指經密煉機一次完成混煉，然後壓片得混煉膠的方法。他適用於全天然橡膠或摻有合成橡膠不超過50%的膠料，在一段混煉操作中，常採用分批逐步加料法，為使膠料不至於劇烈升高，一般採用慢速密煉機，也可以採用雙速密煉機，加入硫磺時的溫度必須低於100℃。其加料順序為生膠—小料—補強劑—填充劑—油類軟化劑—排料—冷卻—加硫磺及超促進劑。
兩段混煉法是指兩次通過密煉機混煉壓片製成混煉膠的方法。這種方法適用於合成橡膠含量超過50%得膠料，可以避免一段混煉法過程中混煉時間長、膠料溫度高的缺點。第一階段混煉與一段混煉法一樣，只是不加硫化和活性大的促進劑，一段混煉完後下片冷卻，停放一定的時間，然後再進行第二段混煉。混煉均勻後排料到壓片機上再加硫化劑，翻煉後下片。分段混煉法每次煉膠時間較短，混煉溫度較低，配合劑分散更均勻，膠料質量高。
2.3壓延工藝
壓延是將混煉膠在壓延機上製成膠片或與骨架材料製成膠布半成品的工藝過程，它包括壓片、貼合、壓型和紡織物掛膠等作業。
壓延工藝的主要設備是壓延機，壓延機一般由工作輥筒、機架、機座、傳動裝置、調速和調距裝置、輥筒加熱和冷卻裝置、潤滑系統和緊急停車裝置。壓延機的種類很多，工作輥筒有兩個、三個、四個不等，排列形式兩輥有立式和臥式；三輥有直立式、Γ型和三角形；四輥有Γ型、L型、Z型和S型等多種。按工藝用途來分主要有壓片壓延機（用於壓延膠片或紡織物貼膠，大多數三輥或四輥，各輥塑度不同）、擦膠壓延機（用於紡織物的擦膠，三輥，各輥有一定得速比，中輥速度大。藉助速比擦入紡織物中）、通用壓延機（又稱萬能壓延機，兼有壓片和擦膠功能、三輥或四輥，可調速比）、壓型壓延機、貼合壓延機和鋼絲壓延機。
壓延過程一般包括以下工序：混煉膠的預熱和供膠；紡織物的導開和乾燥（有時還有浸膠）
膠料在四輥或三輥壓延機上的壓片或在紡織物上掛膠依機壓延半成品的冷卻、卷取、截斷、放置等。
在進行壓延前，需要對膠料和紡織物進行預加工，膠料進入壓延機之前，需要先將其在熱煉機上翻煉，這一工藝為熱煉或稱預熱，其目的是提高膠料的混煉均勻性，進一步增加可塑性，提高溫度，增大可塑性。為了提高膠料和紡織物的粘合性能，保證壓延質量，需要對織物進行烘乾，含水率控制在1-2%，含水量低，織物變硬，壓延中易損壞，含水量高，粘附力差。
幾種常見的橡膠的壓延性能天然橡膠熱塑形大，收縮率小，壓延容易，易粘附熱輥，應控制各輥溫差，以便膠片順利轉移；丁苯橡膠熱塑性小，收縮率大，因此用於壓延的膠料要充分塑煉。由於丁苯橡膠對壓延的熱敏性很顯著，壓延溫度應低於天然橡膠，各輥溫差有高到低；氯丁橡膠在75-95℃易粘輥，難於壓延，應使用低溫法或高溫法，壓延要迅速冷卻，摻有石蠟、硬酯酸可以減少粘輥現象；乙丙橡膠壓延性能良好，可以在廣泛的溫度範圍內連續操作，溫度過低時膠料收縮性大，易產生氣泡；丁腈橡膠熱塑性小，收縮性大，在膠料種加入填充劑或軟化劑可減少收縮率，當填充劑重量占生膠重量的50%以上時，才能得到表面光滑的膠片，丁腈橡膠粘性小易粘冷輥。
2.4壓出工藝
壓出工藝是通過壓出機機筒筒壁和螺桿件的作用，使膠料達到擠壓和初步造型的目的，壓出工藝也成為擠出工藝。
壓出工藝的主要設備是壓出機。
幾種橡膠的壓出特性：天然橡膠壓出速度快，半成品收縮率小。機身溫度50-60℃，機頭70-80℃，口型80-90℃；丁苯橡膠壓出速度慢，壓縮變形大，表面粗糙，機身溫度50-70℃，機頭溫度70-80℃，口型溫度100-105℃；氯丁橡膠壓出前不用充分熱煉，機身溫度50℃，機頭℃，口型70℃；乙丙橡膠壓出速度快、收縮率小，機身溫度60-70℃，機頭溫度80-130℃，口型90-140℃。丁腈橡膠壓出性能差，壓出時應充分熱煉。機身溫度50-60℃，機頭溫度70-80℃。
2.5注射工藝
橡膠注射成型工藝是一種把膠料直接從機筒注入模性硫化的生產方法。包括餵料、塑化、注射、保壓、硫化、出模等幾個過程。注射硫化的最大特點是內層和外層得膠料溫度比較均勻一致，硫化速度快，可加工大多數模壓製品。
橡膠注射成型的設備是橡膠注射成型硫化機。
2.6壓鑄工藝
壓鑄法又稱為傳遞模法或移模法。這種方法是將膠料裝在壓鑄機的塞筒內，在加壓下降膠料鑄入模腔硫化。與注射成型法相似。如骨架油封等用此法生產溢邊少，產品質量好。
2.7硫化工藝
早先，天然橡膠的主要用途只是做擦字橡皮；後來才用於製造小橡膠管。直到1823年，英國化學家麥金托什才發明將橡膠溶解在煤焦油中然後塗在布上做成防水布，可以用來製造雨衣和雨靴。但是，這種雨衣和雨靴一到夏天就熔化，一到冬天便變得又硬又脆。為了克服這一缺點，當時許多人都在想辦法。美國發明家查理·古德伊爾也在進行橡膠改性的試驗，他把天然橡膠和硫黃放在一起加熱，希望能獲得一種一年四季在所有溫度下都保持乾燥且富有彈性的物質。直到1839年2月他才獲得成功。一天他把橡膠、硫黃和松節油混溶在一起倒入鍋中（硫黃僅是用來染色的），不小心鍋中的混合物濺到了灼熱的火爐上。令他吃驚的是，混合物落入火中後並未熔化，而是保持原樣被燒焦了，爐中殘留的未完全燒焦的混合物則富有彈性。他把濺上去的東西從爐子上剝了下來，這才發現他已經製備了他想要的有彈性的橡膠。經過不斷改進，他終於在1844年發明了橡膠硫化技術。
在橡膠製品生產過程中，硫化是最後一道加工工序。硫化是膠料在一定條件下，橡膠大分子由線型結構轉變為網狀結構的交聯過程。硫化方法有冷硫化、室溫硫化和熱硫化三種。大多數橡膠製品採用熱硫化。熱硫化的設備有硫化罐、平板硫化機等。
