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        橡膠制品生產工藝過程(塑煉)

        文章出處深圳市澳佛特橡膠制品有限公司 人氣:-發表時間:2019-07-08
        1、膠料為什么要塑煉?塑煉的目的有哪些?
        橡膠制品具有良好的彈性,但這種寶貴性能給制品生產帶來極大的困難,如果不首先降低生膠的彈性,在加工過程中,大部分機械能就被消耗在彈性變形上,且不能獲得甩需要的形狀橡膠制品加工工藝對生膠可塑性有一定要求,例如混煉一般需要門尼粘度在60左右,擦膠要求膠料門尼粘度在40左右,否則無法順利操作,有些生膠很硬,粘度很高,缺乏基本的,必需的工藝性能——良好的可塑性。為了滿足各項工藝要求,必須進行塑煉,使生膠在機械、熱、化學等作用下切斷分子鏈,降低分子量。使橡膠制品暫時失去彈性而變成柔軟的可塑的塑煉膠??梢哉f,生膠塑煉是其他工藝過程的基礎。
        生膠塑煉的目的在于:一是使生膠獲得一定的可塑性,使之適合混煉,壓延、壓出、成型,硫化以及膠漿,海綿膠制造等工藝加工過程的要求;二是使生膠的可塑性均勻化,以便制得質量均勻的膠料。
        2、生膠經塑煉后,其物理化學性質有什么變化?加工工藝對生膠的可塑性有什么要求?過大或過小有何不好?
        生膠經塑煉后,由于受著強的機械力作用和氧化作用,橡膠制品的分子結構和分子量都會發生一定的變化,因而物理化學性質也會發生變化。表現在:彈性降低、可塑性增加,溶解度增大,橡膠制品溶液的粘度降低,膠料的粘著性能提高。但隨著生膠可塑性增大,硫化膠的機械強度降低,永久變形增大,耐磨耗和耐老化性能都降低。因此生膠的塑煉只對橡膠制品的加工過程有利,而對硫化膠的性能不利。
        生膠的可塑性要求適當,過大或過小都會產生不好的效果。生膠的可塑性過大,會使硫化膠的物理機械性能降低,影響制品的使用性能。生膠的可塑性過低,則會造成工藝加工困難,使膠料不易混煉均勻;壓延,壓出時半成品表面不光滑;收縮罰大,不易掌握半成品尺寸;壓延時膠布難于擦進織物中,造成掛膠簾布掉皮等現象,大大降低與料層間的附著力??伤苄匀绻痪矔斐赡z料的工藝性能和物理機械性能不一致。
        因而,橡膠制品加工工藝對生膠的可塑性都有一定的要求。一般來說:供涂膠、浸膠、刮膠和制造海綿膠等用的膠料,要求可塑度較高;要求物理機械性能高,半成品挺性好的膠料及模壓用膠料,可塑性宜低;壓出膠料的可塑性度則介于兩者之間。以下是常用塑煉膠的可塑性。
         
        塑 煉 種 類 可塑度(威) 塑 煉 膠 種 類 可塑度(威)
        膠布膠漿用塑煉膠
        含膠率45%以上
        含膠率45%以下
        傳動帶布層擦
        膠 用 塑 煉 膠
        薄膜壓延用塑煉膠
        膜厚1.0毫米發上
        膜厚0.1毫米以下
        三角帶線繩浸膠
        用 塑 煉 膠  
        0.52-0.56
        0.56-0.60
         
        0.49-0.55
         
        0.35-0.45
        0.47-0.56
         
        0.50左右 海 綿 用 塑 煉 膠
        壓 出 用 塑 煉 膠
        膠 管 外 層 膠
          內 層 膠
          胎 面 膠
          胎 側 膠
          內 胎 膠
        緩 沖 層 簾 布
        用 塑 煉 膠
          0.50-0.60
         
        0.30-0.35
        0.25-0.30
        0.22-0.24
        0.35左右
        0.42左右
         
        0.50左右
        3、確定生膠的塑煉程度時要考慮哪些因素?
        生膠的塑煉程度主要是根據各種工藝和制品對塑煉膠的可塑性要求來確定的。生膠的可塑性是關系到制品整個制造過程進行的難易,直接影響到硫化膠的物理機械性能及制品使用性能的重要性質。因而把生膠的可塑性作為塑煉膠的主要質量標準。也作為確定生膠的塑煉程度的工藝標準。塑煉就是要求制造具有適當可塑度的塑煉膠。在實際生產中對生膠的塑煉要適可而止,在保證滿足工藝加工過程需要的前提下,盡量避免作過度的塑煉。
        在確定生膠的塑煉程度時,同時也要考慮到生膠具有初始可塑性,一種生身都具有一定的可塑性,不同的生膠其可塑性大小不同。因此要根據其初始可塑性大小來確定其是否在進行塑煉和塑煉程度。如軟丁苯膠,軟丁晴以及恒粘,低粘系列的標準膠,它們的門尼粘度在60以下,可塑性較大,這些生膠就不需要進行塑煉或需輕微塑煉。
        塑煉膠的制成混煉膠后,可塑度在有一定的增加,在確定生膠的可塑度時也必須考慮這個因素的影響。
        4、可塑度的測定方法有哪些?各是如何表示的?
        膠料的可塑度有測定通常采用的方法有三種:威廉氏法,門尼粘度法和德費硬度法。
        1)威廉氏法是根據試樣在兩平行板間受負荷作用所發生的高度可塑變化來確定,測定時將直徑為16毫米,高10毫米的圓柱體試樣在70℃溫度下,先預熱30分鐘,然后在兩平板負荷(5公斤)下壓縮3分鐘。除去負荷后在室溫下經3分鐘恢復。然后根據高度的壓縮變形量及除掉負荷后的變形恢復量,來計算試樣的可塑度P。
             ho-h2
        P=
              ho+h1
        式中:ho—試樣原高
              h1—試樣壓縮3分鐘后高度
              h2—去掉負荷恢復3分鐘后的高度。
              如果:h2=h1=0   則P=1為絕對流體
                    h2=ho     則P=O是絕對彈性體
          故威氏可塑度的取值范圍在0-1之前,數值越大表示可塑度越大。
        2)門尼粘度法是根據試樣在一定溫度,時間和壓力下,在轉子和模腔之間變形時所受的扭力來確定可塑度。測量結果用門尼粘度表示。符號為ML1+4100℃.其中M為門尼粘度,L為測量時采用大轉子,數字分別表示在100℃下預熱1分鐘。轉子轉動4分鐘時所取讀數。門尼粘度值在0-200之間,數值越大,則可塑度越大。
        門尼粘度法還可簡便地側出膠料的焦燒時間
        3)德費硬度法是根據標準試樣在一定溫度和時間內壓至規定高度所需要的重荷(克)來確定。數值范圍在0-2000之間,數值越大表示可塑性越低,
        5、生膠塑煉獲得可塑性的基本原理是什么?
        橡膠制品的可塑性與其分子量有著密切的關系。分子量越小,粘度越低,則可塑度越大,生膠在塑煉可分塑度增加是通過分子量的降低來獲得的,因此,塑煉的基本原理就是:橡膠制品在氧、熱和機械力等因素的作用下,分子鏈發生斷裂,大分子變小,分為量降低,因而使其彈性降低,塑性增加。
        橡膠制品塑煉一般是將生膠置于煉膠中進行扎煉,其機理可歸納兩方面:一是機械作用使分子鏈斷裂,二是氧的作用使分子鏈氧化裂解。橡膠制品在塑煉過程中以下兩種情況同時存在,在低溫時以機械作用為主,高溫時以氧化作用為主。
        6、影響橡膠制品塑煉效果的因素有哪些?
        塑煉過程實質上是橡膠制品的大分子斷裂,大分子鏈由長變短的過程。因此,塑煉效果與分子鏈斷裂的影響因素有關。影響因素如下:
        1)機械力的作用:塑煉時,生膠在塑煉機械劇烈的拉伸,擠壓和剪切力作用下,分子鏈被拉直,致使分子在中央部位發生斷裂。機械力主要對分子量大的部分起作用,對分子量大的部分不起作用。因此在機械力作用下,橡膠制品的平均分子量變小,分子量分布變窄,但下降一定程度時,再經塑煉,分子量分布變化就下大了。
        2)氧的作用:氧在橡膠制品塑煉過程中起著重要作用,其作用有兩方面:一是穩定由機械力切斷所生成的游離基,二是直接使橡膠制品的分子鏈產生氧化斷鏈。
        3)靜電作用:在塑煉中,生膠和輥筒之間的摩擦產生靜電,并在生膠表面形成很高的電壓,通過與輥筒表面的放電作用而產生電火花,致使鄰近處空氣中的氧活化,變為原子態氧和臭氧,結果加速橡膠制品分子的氧化斷鏈反應。
        4)熱的作用:熱對塑煉效果具有重要影響、以天然膠為例:在低溫時(110℃以下)塑煉效果不隨升溫而增大,而相反減少。在高溫時(110℃以上),溫度升高,塑煉效果增加。溫度對塑煉效果的影響曲線是“V”形的,中間范圍(110℃)塑煉效果最低,其他橡膠制品也一樣,只是由于特性不同,最低塑煉效果的溫度范圍不同,但塑煉溫度——效果曲線基本形狀是相似的。
        5)化學塑解劑的影響:化學塑解劑即化學增塑劑,是通過化學塑解作用用來使橡膠制品增加塑性的。在塑煉中添加一些化學塑解劑,能提高塑煉效率,其作用原理與氧相似,但本身不參加反應,也不會被消耗。在塑煉晨常常加促進劑M,DM,這時,它們就是起化學塑解劑的作用。
        7、溫度對塑煉效果的影響曲線為什么呈“V”形?
        在低溫,主要是靠機械破壞作用引起橡膠制品大分子降解,從而獲得塑煉效果,溫度越低,生膠的粘度越大,塑煉時所受的作用力也越大,機械作用對橡膠制品分子鏈的斷鏈也越劇烈。隨著溫度升高,膠料變軟,橡膠制品所受到的機械力作用減少。使塑煉效果降低,因而塑煉效果曲線下降。
        當曲線下降到100℃左右時,曲線開始上升,這時因為在高溫時(100℃以上稱高溫區),氧化作用開始變得劇烈,此時,生膠的塑煉以氧化作用為主,機械力作用為付。隨著溫度升高,氧化作用越來越劇烈,增加了橡膠制品分子鏈的斷裂反應,使塑煉效率增加。
        在低溫區和高溫區界的溫度范圍,氧化作用不顯著,而生膠又變得很軟,機械力作用不顯著,因而,塑煉效果最低。溫度對塑煉效果曲線呈“V”形。掌握這個規律,可以避免在最低塑料效果的溫度范圍內進行塑煉。
        8、叫熱可塑性?何謂發段塑煉?
        當溫度升高時,生膠因軟化而呈現一定的可塑性,但這種由于加熱作用而獲得的可塑性,并非真實的可塑性,它是不穩定的,可逆的,當溫度下降時它又會隨之消失,這種可塑性通常稱為熱可塑煉或假可塑性。
        在進行壓延、壓出時,膠料通常要進行熱煉,其目的之一就是提高膠料的熱可塑性,使之便于壓延壓出。但在塑煉中要獲得的是真實的可塑性。在低溫區塑煉時,溫度升高,膠料變軟,橡膠制品分子鏈所受到的機械作用力減小,因而會出現熱可塑性。因此用開煉機塑煉時,溫度應盡量低,塑煉時間也宜短,不超過20分鐘,因生膠的溫度會隨塑煉時間增高,因此生膠要取得較大的可塑性時,最好采取分段塑煉的方法。分段塑煉即將塑煉過程分為若干段完成,每段塑煉后生膠需充分停放冷卻(4-8小時)。這樣可得到較高的塑煉效果。
        9、各種塑煉設備的塑煉原理及其優缺點。
        生膠塑煉通??梢杂瞄_塑機,密塑機或螺桿塑煉機等設備進行。
        開煉機塑煉,是將生膠置于開煉機輥筒之間,借助輥筒的剪切力作用使橡膠制品分子鏈受到拉伸斷裂,從而獲得可塑性。用開煉機塑煉屬低溫塑煉,塑煉膠質量好,收縮小,適用于膠種變化多和耗膠量少的工廠。比較靈活,投資較少,但生膠效率低,操作條件差。
        密煉機塑煉:生膠在密煉中受高溫和強機作用產生劇烈氧化,使分子鏈斷裂而獲得可塑性。與開塑機比較,機械作用復雜,生膠在密煉室中不僅在轉子與腔壁之間受剪切力和摩擦力作用,而且還受上頂栓的外壓,屬高溫塑煉,塑煉效果較大,不能從外部觀察塑煉狀況,只能憑借負荷電流或溫度計來控制,操作較安全。密煉機塑煉的膠料可塑性一比較均勻一致,生產能力大,勞動強度低,耗電少,選用于耗膠量大,膠種變化少的工廠。但膠料會受到高溫氧化裂解作用,使硫化膠的物理機械性能有所下降。
        螺扦機塑煉:與塑煉機大致適同,特點是產率高,而且連續化,耗電少,設備成本低,但易產生可塑性不均勻的現象,常需開煉機補充加工。螺扦機塑煉時由于螺桿旋轉,產生強烈的機械攪拌和剪切作用,同時溫度迅速升高(150℃—180℃),產生高溫度氧化作用,使生膠分子鏈斷裂,從而獲得塑煉效果。
        10、開煉機塑煉的操作方法有哪些?
        1)薄通法:生膠不包輥,通過0.5—1毫米的輥距,然后讓其自然地落到開煉機的低秀盤上,再將底盤上的膠拿起扭轉90°投入輥筒上,反復多次,直到可塑性達到要求為止。薄通法對各種橡膠制品的塑煉都普遍適用。而且塑煉效果好,膠料質地均勻。
        2)包輥塑煉,將生膠包在前輥上讓其自然反復過輥塑煉,直至規定的時間為止。這種方法由于輥距較大(5—10毫米)膠料不易散熱,溫度容易升高。塑煉效果較差,塑煉膠質量不大均勻。但勞動強度較小,易于操作。
        3)爬架子法:將生膠在煉機上過輥后即引上一個裝有運輸帶的架子上,運行一段距離再返回塑煉。特點是膠料散熱較好。塑煉效果比包輥法好。
        4)機組連續塑煉法:將幾如開煉排列組成機組,用運輸帶連接進行連續塑煉。此法塑煉效果高,生產能力大,可連續法地操作。但需用的設備多。
        11、開煉機塑煉的工藝條件有哪些?
        輥溫:盡可能低,通常宜控制在45—55℃以下,采用塑解劑時,輥溫可適當高些(70—75℃)。
        輥距:輥距越小,塑煉效率越高。因此,宜采用較小的輥距。通常采用薄通法比較合理。
        塑煉時間,一般不宜超過20分鐘。因為經過一段時間塑煉,生膠溫度逐漸升高,生膠變得較軟,從而使塑煉效率降低。如需要較大可塑性時,則可采用分段塑煉的方法。
        輥速和速比:輥速大生產效率高,但操作不安全,速比越大,剪切力越大,塑煉效率越高,但速比太大,膠溫下升得快,而且電機的負荷大。因此一般控制在1:1.25-1:1.27之間為宜。
        裝膠容量:裝膠容量過大時,存在輥筒上的堆積膠過多,膠料不能進入輥縫中,塑煉效果差。裝膠容量可根據開煉機規格確定(V=KDL)。合成膠塑煉時生熱較大,裝膠容量應比天然膠少。
        12、密煉機塑煉應掌握哪些工藝條件?
          密煉機塑煉時,主要控制的工藝條件如下:
        1) 轉子轉還:轉了轉速快,塑煉效率高,可以縮短時間,應盡可能選用快速密煉機。
        2) 溫度:一般控制在140-160℃為宜,丁苯膠控制在140℃以下。溫度太低達不到預期
        效果,太高易產生解或凝膠。
           3)時間:密煉機塑煉以氧化作用為主,隨時間的增加,塑煉效果增加。因此可根據塑煉膠的塑煉要求來確定塑煉時間,但丁苯膠和丁晴膠的塑煉時間過長會產生凝膠,可塑度反而會降低,因此要嚴格控制它們的塑煉時間。
           4)裝膠容量:裝膠容量過小,生膠會密煉室中打滾,不能得到有效的塑煉;容量過大;生膠如密煉室中得不到充分攪拌,而且電機負荷過大。通常最適合膠容量為密煉室容積的48-62%。
           5)上頂栓壓力:密煉機塑煉時上頂栓必須加壓,以增加對膠料的剪切力,壓力過小,不能使膠料壓緊,減少對膠料的剪切力作用,但壓力過大,又會造成設備負荷過大。一般控制上頂的風壓在6-8公斤/厘米2范圍內。

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