橡膠工藝

一、基本工藝流程

橡膠制品種類(lèi)繁多，但生產(chǎn)工藝過(guò)程卻基本相同。以一般固體橡膠--生膠為原料的橡膠制品的基本工藝過(guò)程包括:塑煉、混煉、壓延、壓出、成型、硫化6個(gè)基本工序。當(dāng)然，原材料準(zhǔn)備、成品整理、檢驗(yàn)包裝等基本工序也少不了。 橡膠的加工工藝過(guò)程主要是解決塑性和彈性性能這個(gè)矛盾的過(guò)程。通過(guò)各種工藝手段，使得彈性的橡膠變成具有塑性的塑煉膠，再加入各種配合劑制成半成品，然后通過(guò)硫化使具有塑性的半成品又變成彈性高、物理機(jī)械性能好的橡膠制品。

二、原材料準(zhǔn)備

1.橡膠制品的主要原料是以生膠為基本材料，而生膠就是生長(zhǎng)在熱帶，亞熱帶的橡膠樹(shù)上通過(guò)人工割開(kāi)樹(shù)皮收集而來(lái)。

2.各種配合劑，是為了改善橡膠制品的某些性能而加入的輔助材料。

3.纖維材料有(棉、麻、毛及各種人造纖維、合成纖維和金屬材料、鋼絲)是作為橡膠制品的骨架材料，以增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度、限制制品變型。 在原材料準(zhǔn)備過(guò)程中配料必須按照配方稱(chēng)量準(zhǔn)確。為了使生膠和配合劑能相互均勻混合，需要對(duì)材料進(jìn)行加工。 生膠要在60--70℃烘房?jī)?nèi)烘軟后再切膠、破膠成小塊，配合劑有塊狀的。如石蠟、硬脂酸、松香等要粉碎。 粉狀的若含有機(jī)械雜質(zhì)或粗粒時(shí)需要篩選除去液態(tài)的如松焦油、古馬隆需要加熱、熔化、蒸發(fā)水分、過(guò)濾雜質(zhì), 配合劑要進(jìn)行干燥不然容易結(jié)塊、混煉時(shí)若不能分散均勻硫化時(shí)產(chǎn)生氣泡會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量

三、塑煉

生膠富有彈性,缺乏加工時(shí)必需的可塑性性能,因此不便于加工。為了提高其可塑性,所以要對(duì)生膠進(jìn)行塑煉,這樣在混煉時(shí)配合劑就容易均勻分散在生膠中,同時(shí)在壓延、成型過(guò)程中也有助于提高膠料的滲透性滲入纖維織品內(nèi)和成型流動(dòng)性。 將生膠的長(zhǎng)鏈分子降解形成可塑性的過(guò)程叫做塑煉。 生膠塑煉的方法有機(jī)械塑煉和熱塑煉兩種。機(jī)械塑煉是在不太高的溫度下通過(guò)塑煉機(jī)的機(jī)械擠壓和摩擦力的作用使長(zhǎng)鏈橡膠分子降解變短由高彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)。熱塑煉是向生膠中通入灼熱的壓縮空氣在熱和氧的作用下使長(zhǎng)鏈分子降解變短從而獲得可塑性。

四、混煉

為了適應(yīng)各種不同的使用條件、獲得各種不同的性能,也為了提高橡膠制品的性能和降低成本必須在生膠中加入不同的配合劑。 混煉就是將塑煉后的生膠與配合劑混合、放在煉膠機(jī)中通過(guò)機(jī)械拌合作用使配合劑完全、均勻地分散在生膠中的一種過(guò)程。 混煉是橡膠制品生產(chǎn)過(guò)程中的一道重要工序,如果混合不均勻就不能充分發(fā)揮橡膠和配合劑的作用影響產(chǎn)品的使用性能?；鞜捄蟮玫降哪z料人們稱(chēng)為混煉膠它是制造各種橡膠制品的半成品材料,俗稱(chēng)膠料通常均作為商品出售購(gòu)買(mǎi)者可利用膠料直接加工成型、硫化制成所需要的橡膠制品。根據(jù)配方的不同?混煉膠有一系列性能各異的不同牌號(hào)和品種?提供選擇。

五、成型

在橡膠制品的生產(chǎn)過(guò)程中利用壓延機(jī)或壓出機(jī)預(yù)先制成形狀各式各樣、尺寸各不相同的工藝過(guò)程?稱(chēng)之為成型。成型的方法有

1.壓延成型

適用于制造簡(jiǎn)單的片狀、板狀制品。它是將混煉膠通過(guò)壓延機(jī)壓制成一定形狀、一定尺寸的膠片的方法叫壓延成型。 有些橡膠制品?如輪胎、膠布、膠管等所用紡織纖維材料必須涂上一層薄膠在纖維上涂膠也叫貼膠或擦膠??涂膠工序一般也在壓延機(jī)上完成。纖維材料在壓延前需要進(jìn)行烘干和浸膠烘干的目的是為了減少纖維材料的含水量以免水分蒸發(fā)起泡?和提高纖維材料的溫度以保證壓延工藝的質(zhì)量。浸膠是掛膠前的必要工序目的是為了提高纖維材料與膠料的結(jié)合性能。

2.壓出成型

用于較為復(fù)雜的橡膠制品?象輪胎胎面、膠管、金屬絲表面覆膠需要用壓出成型的方法制造。它是把具有一定塑性的混煉膠放入到擠壓機(jī)的料斗內(nèi)在螺桿的擠壓下通過(guò)各種各樣的口型也叫樣板進(jìn)行連續(xù)造型的一種方法。壓出之前膠料必須進(jìn)行預(yù)熱使膠料柔軟、易于擠出從而得到表面光滑、尺寸準(zhǔn)確的橡膠制品。

3.模壓成型

也可以用模壓方法來(lái)制造某些形狀復(fù)雜如皮碗、密封圈的橡膠制品?借助成型的陰、陽(yáng)模具將膠料放置在模具中加熱成型。

六、硫化

把塑性橡膠轉(zhuǎn)化為彈性橡膠的過(guò)程叫做硫化它是將一定量的硫化劑如硫磺、硫化促進(jìn)劑等加入到由生膠制成的半成品中在硫化罐中進(jìn)行在規(guī)定的溫度下加熱、保溫使生膠的線(xiàn)性分子間通過(guò)生成"硫橋"而相互交聯(lián)成立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從而使塑性的膠料變成具有高彈性的硫化膠。由于交聯(lián)鍵主要是由硫磺組成所以稱(chēng)為"硫化"。隨著合成橡膠的迅速發(fā)展現(xiàn)在硫化劑的品種很多除硫磺外還有有機(jī)多硫化物、過(guò)氧化物、金屬氧化物等。因此凡是能使線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)的塑性橡膠轉(zhuǎn)化為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的彈性橡膠的工藝過(guò)程都叫硫化凡能在橡膠材料中起"搭橋"作用的物質(zhì)都稱(chēng)為"硫化劑"。 硫化后的彈性橡膠叫硫化橡膠又叫軟橡膠俗稱(chēng)"橡膠"。 硫化是橡膠加工的一個(gè)最為重要的工藝過(guò)程各種橡膠制品必須經(jīng)過(guò)硫化來(lái)獲得理想的使用性能。未經(jīng)硫化的橡膠在使用上是沒(méi)有什么使用價(jià)值的,但欠硫硫化程度不夠?硫化時(shí)間不夠未能達(dá)到最佳狀態(tài)和過(guò)硫硫化時(shí)間超過(guò)、性能顯著下降都使橡膠性能下降。所以生產(chǎn)過(guò)程中一定要嚴(yán)格控制硫化時(shí)間?以保證硫化后的橡膠制品具有最好的使用性能和最長(zhǎng)久的使用壽命。

七、輔助措施

為了達(dá)到使用性能還應(yīng)在生產(chǎn)工藝中增加輔助措施

1.增加強(qiáng)度--配用硬質(zhì)碳黑摻用酚醛樹(shù)脂

2.增加耐磨性--配用硬質(zhì)炭黑

3.氣密性要求高--少用揮發(fā)性高的組分

4.增加耐熱性--采用新的硫化工藝

5.增加耐寒性--通過(guò)生膠的解枝鑲嵌?降低結(jié)晶傾向?使用耐低溫 的增塑劑

6.增加耐燃性--不用易燃助劑、少用軟化劑、使用阻燃劑如三氧化銻

7.增加耐氧性、耐臭氧性--采用對(duì)二胺類(lèi)防護(hù)劑

8.提高電絕緣性--配用高結(jié)構(gòu)填充劑或金屬粉配用抗靜電劑

9.提高磁性--采用鍶鐵氧粉鋁鎳鐵粉鐵鋇粉等作填充劑

10.提高耐水性--采用氧化鉛或樹(shù)脂硫化體系配用吸水性較低的填充劑如硫酸鋇、陶土

11.提高耐油性--充分交聯(lián)、少用增塑劑

12.提高耐酸堿度--多用填充劑

13.提高高真空性--配用揮發(fā)性小的添加劑

14.降低硬度--大量填充軟化劑。

八、橡膠制品硫化的有關(guān)問(wèn)題

1.橡膠制品硫化時(shí)產(chǎn)生哪些有毒氣體? 橡膠的硫化過(guò)程中采用烘箱半封閉式硫化有的橡膠會(huì)有微量的有毒氣體排出能聞到很重的橡膠味。比如一氧化硫、二氧化硫 、三氧化硫、硫化氫氣體雖劇毒的東西基本上沒(méi)有但對(duì)人體肯定有害有的產(chǎn)品硫化會(huì)產(chǎn)生致癌的東西或者本身硫化前的橡膠就有致癌成分最好少接觸為好。 橡膠硫化所采用的有機(jī)試劑或多或少對(duì)人體都是有害的。如二甲基苯等

2. 一般橡膠的硫化溫度是多少一般為115度到180度看什么橡膠品種而定。而200度的溫度則為高溫硫化。

3.二氧化硫的危害有哪些?危險(xiǎn)性類(lèi)別--三星級(jí) 侵入途徑通過(guò)呼吸系統(tǒng)，健康危害易被濕潤(rùn)的粘膜表面吸收生成亞硫酸、硫酸。對(duì)眼及呼吸道粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而致窒息。急性中毒輕度中毒時(shí)發(fā)生流淚、畏光、咳嗽咽、喉灼痛等嚴(yán)重中毒可在數(shù)小時(shí)內(nèi)發(fā)生肺水腫極高濃度吸入可引起反射性聲門(mén)痙攣而致窒息。皮膚或眼接觸發(fā)生炎癥或灼傷。慢性影響長(zhǎng)期低濃度接觸可有頭痛、頭昏、乏力等全身癥狀以及慢性鼻炎、咽喉炎、支氣管炎、嗅覺(jué)及味覺(jué)減退等。 環(huán)境危害 對(duì)大氣可造成嚴(yán)重污染。

國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)氯化橡膠生產(chǎn)工藝主要為四氯化碳溶劑法。該法工藝成熟，但環(huán)境污染嚴(yán)重，尤其是溶劑四氯化碳發(fā)散至大氣，對(duì)臭氧層有破壞作用。1995年以前，世界絕大多數(shù)裝置采用該法生產(chǎn)。1995年后，發(fā)達(dá)國(guó)家將四氯碳溶劑法生產(chǎn)氯化橡膠裝置按期關(guān)閉，而改用不破壞環(huán)境的水相法工藝技術(shù)生產(chǎn)此產(chǎn)品。不過(guò)，四氯化碳溶劑法目前仍是我國(guó)氯化橡膠的主要生產(chǎn)方法?！睹商乩麪栕h定書(shū)》對(duì)發(fā)展中國(guó)家允許有10年寬限期，即到2005年停止使用四氯化碳，因而研究、開(kāi)發(fā)新型無(wú)公害的水相法合成氯化橡膠工藝顯得非常迫切和重要。

近年來(lái)，水相法氯化橡膠工藝成為我國(guó)研究與開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。安徽化工研究院經(jīng)過(guò)多年研究與開(kāi)發(fā)，率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)成功了水相法合成氯化橡膠的工業(yè)化技術(shù)，已在江蘇、山東、浙江等省建成幾套工業(yè)化裝置，不過(guò)最大規(guī)模年產(chǎn)能力僅為500噸。目前該工藝工程化方面的問(wèn)題在于，若生產(chǎn)規(guī)模增大，與氯化、分離等工藝條件相配套的耐腐蝕反應(yīng)釜及其攪拌器和離心機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備，國(guó)內(nèi)還不能制造，此因素嚴(yán)重制約了我國(guó)水相法裝置規(guī)?；倪M(jìn)程。我國(guó)目前主要采用溶劑法生產(chǎn)氯化橡膠，由于生產(chǎn)工藝較落后，產(chǎn)品粘度分級(jí)不清、質(zhì)量較差、品種少、白度低、氯含量低、熱穩(wěn)定性差、附著力低、溶劑消耗高、三為污染嚴(yán)重。近年來(lái)有關(guān)科研院所對(duì)此進(jìn)行了大量的研究，現(xiàn)已取得一定的進(jìn)展。

合成橡膠的生產(chǎn)工藝大致可分為單體的合成和精制、聚合過(guò)程以及橡膠后 處理三部分

單體的生產(chǎn)和精制

合成橡膠的基本原料是單體，精制常用的方法有精餾、洗滌、干燥等。

聚合過(guò)程

聚合過(guò)程是單體在引發(fā)劑和催化劑作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)生成聚合物的過(guò)程。有時(shí)用一個(gè)聚合設(shè)備，有時(shí)多個(gè)串聯(lián)使用。合成橡膠的聚合工藝主要應(yīng)用乳液聚合法和溶液聚合法兩種。時(shí)下，采用乳液聚合的有丁苯橡膠、異戊橡膠、丁丙橡膠、丁基橡膠等。

后處理

后處理是使聚合反應(yīng)后的物料(膠乳或膠液)，經(jīng)脫除未反應(yīng)單體、凝聚、脫水、干燥和包裝等步驟，最后制得成品橡膠的過(guò)程。乳液聚合的凝聚工藝主要采用加電解質(zhì)或高分子凝聚劑，破壞乳液使膠粒析出。溶液聚合的凝聚工藝以熱水凝析為主。凝聚后析出的膠粒，含有大量的水，需脫水、干燥。