橡胶制品的成形
橡胶产品的工艺流程
橡胶产品的工艺流程
《橡胶产品的工艺流程》
橡胶产品是一种常见的工业原料，广泛应用于汽车、电子、建筑等各个领域。
而橡胶制品的生产过程则包括以下几个关键的工艺流程。
首先是原料的准备。
橡胶制品生产的原料主要包括天然橡胶和合成橡胶。
而原料的准备主要包括混炼、粉碎和过筛等工艺。
在混炼的过程中，将橡胶和其他添加剂进行混合，以确保橡胶的成形性能。
接下来是成型工艺。
成型工艺主要包括挤出、压延和压制等。
在挤出工艺中，橡胶混炼胶料被挤压成具有一定截面形状的半成品。
而在压制工艺中，则是通过模具将橡胶混炼胶料进行成型。
然后是硫化工艺。
硫化是橡胶产品生产中的重要工艺环节。
传统的硫化工艺主要包括热硫化和冷硫化两种方式。
在硫化的过程中，通过加热或加压等方式，使橡胶材料的分子链发生交联，从而提高其物理性能。
最后是检验和包装。
在橡胶产品的生产流程中，检验和包装是至关重要的环节。
通过对成品进行质量检验，可以确保产品的质量合格，并进行相应的包装和标识，以便于运输和销售。
总的来说，橡胶产品的生产过程是一个复杂而严谨的工艺流程。
只有严格控制每一个细节，才能保证生产出质量上乘的橡胶制品。
橡胶的成型原理PPT课件
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弹性记忆
弹性记忆，即所谓的弹性回复， 是指生胶在加工中表现的粘弹
性中的弹性成分
这种弹性回复对生胶的尺寸影响很大。
弹性记忆效应中一个很重要的参数是应力松弛时间。
➢如果松弛时间很短，远小于观察时间，那么在观察 时留存的形变已经不存在，看不到弹性回复，可以看 作弹性记忆很短；
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只考虑炭黑粒子和橡胶 链所形成的强键。
比切(Bueche)提出的
均匀和缓和应力是炭黑的补强机理
➢无炭黑存在时，橡胶链断裂后，它的应力由相邻 的链负担，易于相继断裂；
➢有炭黑存在时，粒子之间有多条橡胶链，一条链 断了，应力由其它链分担，故炭黑起着均匀应力 的作用，减少整体的破裂。
硅酸钙的粒子尽管 很小，但没有活性， 与橡胶没有化学结 合，也没有补强作 用。
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（2）炭黑粒子间橡胶链的有限长学说
橡胶链在应力作用下 的伸长有一定的限度， 超过这个限度就会脱离 炭黑表面或发生断裂。
如图所示，炭黑粒子 之间有三条分子链，长 短不等。伸长时，最短 的链A超过其最大长度 则先行断裂，依次为链 B和链C。
➢当伸长大时，炭黑粒子也会移动，这种移动使应 力松弛起着缓和应力的作用。
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（3）分子链滑动学说
炭黑粒子表面的活性是不均一的，有少数强的活 性点以及一系列的多数能量不同的吸附点。
炭黑表面上的橡胶链可以有不同的结合能量，多 数为弱的范德华力的吸附，少数为强的化学结合。
所以为了满足各种加工工艺的要求，必须使生 胶由强韧的弹性状态变成柔软具有可塑性的状态。
橡胶的压出成型
• 橡胶压出机与塑料挤出机的主要差别在于其长径比较小，
• 这是因为，橡胶的粘度很高，在挤出过程中会产生大量的 热，缩短压出机的长度，可保持温度升高在一定限度之内 ，防止胶料过热和焦烧。橡胶压出机的长径比大小，取决 于冷喂料（大）或热喂料（小）。
• 为了减少橡胶的剪切和造成的粘性生热，橡胶压出机螺杆 的螺槽深度通常相当大。 • 橡胶压出机螺杆的压缩比A相对较小。
– 胶料品种、配方、胶料可塑度，机头温度、压出速度 、半成品规格、压出型来说需要掌握 压出胶料的断面变形通常是中间大边缘小
各种实心制品压出断面的变形图
• 对于中空圆形制品来说，一般厚度较口型增加， 直径较口型增大。
• 对于扁平状制品来说，厚度增加较多，宽度变化 较少，而胶条长度的收缩较大。
• 4.2压出成型
• 在压出成型之前，压出机的机筒、机头、口型和 芯型要预先加热到规定温度，使胶料在挤出机的 工作范围内处于热塑性流动状态。 • 经热炼后的胶料以胶条形式通过运输带送至压出 机的加料口，并通过喂料辊送至螺杆，胶条受螺 杆的挤压通过机头口型而成型。
• 4.3冷却、裁断、称量或卷取
各种常用橡胶的压出温度
• 5.4压出速度
• 压出机在正常操作时应保持一定的压出速度。如果速度改 变而口型拍胶面积一定，将导致机头内压的改变，影响压 出物断面尺寸和长度收缩的差异。对于压出同一性质的胶 料，在温度不变的情况下，压出速度提高，压出物膨胀相 应减小。
• 5.5压出物的冷却
• 冷却的目的是及时降低压出物的温度，增加半成品存放期 内的安全性，减少其焦烧的危险，同时使半成品的形状尽 快地稳定下来，以免变形。
• 5.2压出机的结构特征
• 压出机大小的选择要根据压出物断面大小及厚度 决定 • 口型过大而螺杆推力小时会造成机头内压不足， 压出速度慢而不均匀，所得半成品形状不完整； • 口型过小，机头内压过大，压出速度虽快，但螺 杆对胶料剪切作用增大，容易引起胶料生热，增 加了焦烧的危险性。
橡胶成形及应用
混炼
1896
1920
1987
2006
1.目的：增加橡胶使用性能，改善工艺性能和降低成本。 2.方法：生胶中加入各种配合剂，如硫化剂、填充剂、 防老剂、硫化促进剂、软化剂、发泡剂、补强剂、着色 剂等。
制坯
1896
1920
1987
2006
1.目的：用以制成一定形状的半成品。 2.方法:压延或挤压。
裁切
（三）现代化工艺技术
1.抽真空注射成型工艺
（三）现代化工艺技术
1.抽真空注射成型工艺
解决方案——抽真空注射成型工艺
在合模后,启动真空系统将模腔内气体 抽出,大约3~5 s后,真空度达到设定值,真 空泵自动关闭,然后再进行注射。
（三）现代化工艺技术
2.冷流道注射成型工艺
实际问题： 通常的橡胶注射成型方法是将注入模 具中的所有胶料,包括主流道、分流道及 模腔内的胶料,同时硫化脱模后再将制品 上连带的流道废料除去,这样一来势必造 成一定的浪费,尤其是小型制品,废料比例 占得较大。
（三）现代化工艺技术
2.冷流道注射成型工艺
解决方案——冷流道注射成型工艺 将停留在主流道、分流道中的胶料控 制在硫化温度以下,脱模时只脱出制品,流 道中的胶料仍保留在流道中,下次注射时 流道中的这些胶料注入模腔内成为制品。 这种注射成型方法减少了原材料的浪费, 节省了能源,而且制品脱模时因为不带流道 废料,还可以减少开模距离,缩短成型周期。
· 制品具有较少的收缩和翘曲变形，表面质量好，可以生产内表 面非常光滑的制件 · 成型的循环周期短，直接在制品内部进行冷却（水的热传导率 是气体的40倍，热焓是气体的4倍） · 能够成型壁厚更薄和更均匀的中空制品，可生产壁厚相差较大 的制品，更加节省原料
实验14 -橡胶的成型加工
实验14橡胶制品的成型加工一、实验目的1．掌握橡胶制品配方设计基本知识。
熟悉橡胶加工全过程和橡胶制品模型硫化工艺；2．了解橡胶加工的主要机械设备如开炼机、平板硫化机等基本结构，掌握这些设备的操作方法；3．掌握橡胶物理机械性能测试试样制备工艺及性能测试方法。
二、实验原理橡胶制品的基本工艺过程包括配合，生胶塑炼，胶料混炼，成型，硫化五个基本过程，如图14-1所示。
图14-1橡胶制品生产工艺过程1．生胶的塑炼生胶是线型的高分子化合物，在常温下大多数处于高弹态。
然而生胶的高弹性却给成型加工带来极大的困难，一方面各种配合剂无法在生胶中分散均匀，另一方面，由于可塑性小，不能获得所需的各种形状。
为满足各种加工工艺的要求，使生胶由强韧的弹性状态变成柔软而具有可塑性的状态的工艺过程称作塑炼。
生胶经塑炼以增加其可塑性，其实质是橡胶分子链断裂，相对分子质量降低，从而橡胶的弹性下降。
在橡胶塑炼时，主要受到机械力、氧、热、电和某些化学增塑剂等因素的作用。
工艺上用以降低橡胶相对分子质量获得可塑性的塑炼方法可分为机械塑炼法和化学塑炼法两大类，其中机械塑炼法应用最为广泛。
橡胶机械塑炼的实质是力化学反应过程，即以机械力作用及在氧或其它自由基受体存在下进行的。
在机械塑炼过程中，机械力作用使大分子链断裂，氧对橡胶分子起化学降解作用，这两个作用同时存在。
本实验选用开炼机对天然橡胶进行机械法塑炼。
天然生胶置于开炼机的两个相向转动的辊筒间隙中，在常温(小于50℃)下反复受机械力作用，使分子链断裂，与此同时断裂后的大分子自由基在空气中的氧化作用下，发生了一系列力学与化学反应，最终达到降解，生胶从原先强韧高弹性变为柔软可塑性，满足混炼的要求。
塑炼的程度和塑炼的效率主要与辊筒的间隙和温度有关，若间隙愈小、温度愈低，力化学作用愈大，塑炼效率愈高。
此外，塑炼的时间，塑炼工艺操作方法及是否加入塑解剂也影响塑炼的效果。
2．橡胶的配合橡胶必须经过交联（硫化）才能改善其物理机械性能和化学性能，使橡胶制品具有实用价值。
第六张第三节橡胶成形
第三节橡胶成形橡胶：使用温度处于高弹态的高分子材料，橡胶具有良好的弹性，其弹性模量仅为10MPa，伸长率可达100%~1000%，同时还具有良好的耐磨性、隔音性、绝缘性等。
成为重要的弹性材料、密封材料、减震防震和传动材料。
应用：国防、交通运输、机械制造、医药卫生、农业和日常生活等各个方面。
常用的橡胶有天然橡胶和合成橡胶。
天然橡胶是由天然胶乳经过凝固、干燥、加压等工序制成的片状生胶。
合成橡胶主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶等。
成形：将生胶经塑炼和混炼后才能使用。
橡胶制品是以生胶为基础加入适量配合剂（硫化剂、硫化促进剂、防老剂、填充剂、软化剂、发泡剂、补强剂、着色剂等），然后再经过硫化成形获得。
橡胶制品的成形方法与塑料成形方法相似，主要有压制成形、注射成形和传递成形等。
一、橡胶的压制成形（一）压制成形工艺流程橡胶的压制成形是将经过塑炼和混炼预先压延好的橡胶坯料，按一定规格和形状下料后，加入到压制模中，合模后在液压机上按规定的工艺条件进行压制，使胶料在受热受压下以塑性流动充满型腔，经过一定时间完成硫化，再进行脱模、清理毛边，最后检验得到所需制品的方法。
橡胶压制成形的工艺流程如图5-26所示。
（1）塑炼在一定的温度下利用机械挤压、辊轧等方法，使生胶分子链断链，使其由强韧的弹性状态转变为柔软、具有可塑性的状态，这种使弹性生胶转变为可塑状态的加工工艺过程称为塑炼。
（2）混炼为了提高橡胶制品的使用性能，改进橡胶的工艺性能和降低成本，必须在生胶中加入各种配合剂。
将各种配合剂混入生胶中，制成质量均匀的混炼胶的工艺过程称为混炼。
（3）制坯制坯是将混炼胶通过压延或挤压的方法制成所需的坯料，通常是片材，也可为管材或型材。
（4）裁切在裁切坯料时，坯料质量分数应有超过成品质量分数5%~10%的余量，结构精确的封闭式压制模成形时余量可减小到1%~2%，一定的过量不仅可以保证胶料充满型腔，还可以在成形时排除型内的气体和保持足够压力。
第十五章橡胶制品成形
图15.1 橡胶螺杆挤出机（热喂料）的结构示意图 1－螺杆 2－机头 3－机筒 4－分配装置 5－加料口 6－螺杆尾部 7－变速装置 8－螺杆供水装置 9－电机
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一、加料口
❖ 加料以条状或块状胶料为主，加料口上方一般不设加 料斗
❖ 加料口一般与螺杆成33°~45°倾角以利胶料沿螺杆 底部卷入机筒内
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二、冷喂料挤出工艺
❖ 冷喂料挤出：省去热炼设备，易于实现机械化、自动化 生产，胶料高热历程短而不易发生焦烧，挤出胶料均匀 性好，制的质量改善
❖ 应用：天然橡胶及合成橡胶的挤出，电线、电缆、胶管 等小规格制品方面逐渐取代热喂料挤出
❖ 冷 喂 料 挤 出 各 部 位 常 用 温 度 ： 螺 杆 ＜ 35℃ ， 加 料 段 35~50℃，塑化段40~60℃，挤出段50~70℃，机头和口型 80~100℃
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15.1.2 挤出工艺
一、热喂料挤出工艺
1．挤出工艺流程
❖ 热喂料挤出工艺：包括胶料热炼及供胶、挤出、冷 却、裁断和接取等
（1）胶料热炼及供胶 ❖ 冷胶料送入挤出机之前必须进行充分热炼以提高胶
料均匀性及热塑性
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❖ 热炼：可采用开炼机和密炼机，一般采用开炼机，通 常分粗炼和细炼两步进行 ➢粗 炼 采 用 低 温 薄 通 法 ， 温 度 45℃ 左 右 ， 辊 距 1~2mm，目的是提高胶料均匀性和可塑度 ➢细 炼 的 温 度 较 高 （ 60~70℃ ） ， 辊 距 较 大 （5~6mm），目的是增加胶料温度和热塑性 ➢胶料热塑性越高，挤出越容易，但应防止过炼， 否则半成品易变形下塌
③橡胶挤出机螺杆压缩比相对较小 ➢热 喂 料 机 压 缩 比 一 般 1.3~1.4 ， 冷 喂 料 机 一 般 1.6~1.8，而滤胶机不需要压缩，一般为1，是等距 等深螺杆
橡胶制品的成型过程
橡胶制品的成型过程一、生胶的形成：生胶可分别为天然橡胶及合成橡胶两大类：1.天然橡胶：由橡胶树干切割口，收集所流出的胶浆，经过去杂质、凝固、烟熏、干燥等加工程序，而形成的生胶料。
2.合成橡胶：由石化工业所产生的副产品，依不同需求，合成不同物性的生胶料。
常用的如：SBR、NBR、EPDM、BR、IIR、CR、Q、FKM等。
但因合成方式的差异，同类胶料可分出数种不同的生胶，又经由配方的设定，任何类型胶料，均可变化成千百种符合制品需求的生胶料。
二、橡胶原料的配制：橡胶原料的配制可分三个基本过程：1.塑炼：塑练是将生胶剪断，并将生胶可塑化、均匀化，帮助配合剂的混练作业。
其效果是改善药品的分散，防止作业中产生摩擦热，而致橡胶发生焦烧现象，进而改变橡胶的加工性。
2.混炼：混练是将配合药物均匀混入塑炼完成的生胶中，而混炼的优劣，直接影响制品的良否。
药物分散不均，分子结构无法完全交联，橡胶则无法达到理想的物性。
3.压出：混炼完成的生胶，经过压出作业，将胶料中含有的多余空气压出，并完成所需的厚度，以利于模具内之成型作业。
三、橡胶的成型：生胶分子结构为不饱和长键的弹性体，所以成型的要件中，需有适当的药品添加物及外在环境因素（如时间、温度、压力等），将其不饱和键破坏，再重新结合为饱和键，并以真空辅助，将内含的空气完全逼出。
如此，才可令成型的橡胶，发挥其应有的特性。
若其成型过程有任何缺失（如配方错误、时间不足、温度失当等），则可造成物性流失，多余药物释出，变形，老化加速，种种严重不良现象产生。
四、橡胶的老化现象：依橡胶成品所处的环境条件，随时间的经过，引起龟裂或硬化，橡胶物性退化等现象，称之为老化现象。
引起老化的原因，有外部因素及内部因素：1.外部因素：外部因素有氧、氧化物、臭氧、热、光、放射线、机械性疲劳、加工过程的缺失等。
2.内部因素：内部因素有橡胶的种类、成型方式、键结程度、配合药物的种类、加工工程中的因子等。
老化现象的防止，着重于正确的胶种选择及配方设计，外加严谨的生产理念。
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模具型腔 公差δ 0.048 0.058 0.070 0.084 0.100 0.120 0.140 0.160 0.185
胶件精度 公差△ 0.30 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.00 1.15
模具型腔 公差δ 0.08 0.10 0.12 0.14 0.17 0.20 0.23 0.26 0.30
2）注压设备
专用橡胶注压(射)机，按结构分为螺杆式、柱塞式、往 复螺杆式和预塑柱塞式四种。
3）特点及应用 A 特点
① 胶料损失小，产品质量好、稳定可靠。劳动强度低。
② 自动化和半自动化程度高，硫化速度快，生产效率高。但 需 ③ 设严备格一控次制性硫投化资工大艺，，模否具则结胶构料复易杂过。硫加。工成本高。
收缩比例一般采用百分比表示： Ｋ=(D’— D)/ D’
式中： Ｋ——胶料收缩率
D’——型腔尺寸
D ——胶件尺寸
2）影响因素 ① 胶种的影响
胶种不同，收缩率也不同。含胶率不同及硫化后硬度 不同，收缩率不同。
② 工艺条件的影响
工艺条件不同，胶料收缩率也不一样。硫化温度越高， 收缩率越大；硫化程度不同收缩率也不同。收缩率随负硫至 正硫而减小，随正硫至过硫而增大。
胶件精度 公差△ 0.08 0.10 0.12 0.14 0.17 0.20 0.23 0.26 0.30
模具型腔 公差δ 0.018 0.022 0.027 0.033 0.039 0.046 0.054 0.063 0.073
胶件精度 公差△ 0.16 0.20 0.24 0.28 0.34 0.40 0.46 0.53 0.60
4．孔与沟槽 1）孔
橡胶制品设计孔时，除要考虑孔径不能太小、制模困难外， 还应考虑孔与孔、孔与壁之间的距离，以保证制品的强度和模 具强度。
2）沟槽
尽量避免互相垂直的孔和侧向沟槽，必要时最好设置较浅 的沟槽，采用强制脱模的方法。这样可使模具结构简单，制造 容易，降低成本。
5．尺寸精度与表面粗糙度
1）尺寸精度 A 主要影响因素
2）压出设备
压出机(挤出机)。
3）特点及应用
A 特点 ① 半成品质地均匀致密。应用面广。成形速度快、工效高、成
本低、有利于自动化生产。 ② 设备占地面积小，重量轻，结构简单，造价低；能连续操
作，生产能力大。
③ 口型模具结构简单、加工易、拆装方便、使用寿命长、易 于保管和维修。
B 应用 ① 塑炼生胶，滤胶，消除胶料杂质； ② 胶料压出成型，供无模连续硫化，为模压制品提供胶坯。
2）压铸成形常用设备 ① 平板硫化压机
② 专用压铸机
3）压铸成形特点及应用 A 特点 ① 制品精度较高，质量较好，金属嵌件粘合较牢。生产效率高； 尤其能压制普通模压法不能压制的薄壁，超长和超厚、致密 性要求高的制品。
② 对设备要求不高，模具不易受损；对胶料无特殊要求。
③ 模具结构比普通压模复杂。
① 专用平板硫化压机
平板内部有回形通道，通入蒸汽和冷水，加热冷却平 板。 ② 专用液压机（油压机）
精度高，价贵。（与平板硫化机相比） A 特点
① 模具结构简单；
② 通用性强，适用面广。
③ 操作方便。 B 应用
适用于生产密封圈、垫片、带嵌件的橡胶制品，如手把、 夹布胶带、轮胎，胶鞋等。
2．压铸成形(传递式模压成形) 1）基本原理及工艺过程 压铸成形亦称传递式模压成形或挤胶法成形。它是将混炼 过的、形状简单的、限量一定的胶条或胶块半成品放入压铸模 料腔中，通过压铸塞的压力挤压胶料，并使胶料通过浇注系统 进模具型腔中硫化定型。
① 收缩率 ② 模具型腔加工精度 ③ 制品的厚度均匀性 B 选用原则
在满足使用性能要求的前提下，尽量选比较经济的精度等 级。便于制模容易，成本降低。
制品和模具的公差
胶件公称 尺寸(mm) >3～6 >6～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～180 Nhomakorabea180～60
③ 制品结构的影响
有金属骨架的制品及夹布制品和纯胶制品的收缩率也 不一样。 ④ 产品形状大小不同，其收缩率也不同。 2．壁厚 设计制品壁厚应合理、均匀。
3．嵌件 橡胶制品嵌件又称骨架。它是在橡胶制品中，放进模具
内与胶料一起成形的零件。增设嵌件的目的主要是提高制品 的刚度。
1） 嵌件的分类
嵌件分为金属嵌件及非金属嵌件两大类 。
B 应用 特别适合大型和复杂的、难于加料的、薄壁及比较精密的、
带嵌件的橡胶制品。
3．注压成形(注射成形)
1）原理及工艺过程 橡胶注压成形又称注射法成形。它是利用注压（射）机的
压力，将预热的胶料直接由机筒经喷嘴注入模腔成形、硫化定 型的一种生产方法。
工艺过程： 加料—胶料软化预热—注压(射)—硫化定型— 取出制品。
B 应用
适用于大型、厚壁、薄壁及几何形状复杂的，质量要求高、 产量大的橡胶制品的生产。
4．压出成形(挤出成形)
1) 原理及工艺过程
橡胶压出成形又称挤出成形。它是在压出机(或称挤出 机)中对胶料加热和塑化，通过螺杆或柱塞推动连续不断地向前 传送，然后借助于橡胶压出成形模具(简称口型模)，压出各种 所需形状半成品(型材，模制品)以完成造型或其它作业的工艺 过程。
③ 制备轮胎、胶鞋、胶管等制品的半成品。
④ 金属丝或丝、线绳覆胶等。
三、橡胶制品的结构工艺性
1．收缩率
1）收缩率
胶料在加热模压成形，硫化等过程中，内部发生形变和 胶联，由此产生热膨胀应力，硫化胶料在冷却过程中，应力 趋于消除，胶料的线性尺寸成比例地缩小。故在设计模具型 腔时，尺寸需要相应加大，加大的比例即为模压制品橡胶(或 胶料)的收缩率，
2）嵌件的要求
① 嵌件与胶料结合必须牢固，不允许有开裂，脱胶现象。
② 设计嵌件还须考虑模具加工方便，以及嵌件定位、加料、制品 的取出和操作简便。
③ 嵌件的定位销芯应设置在制品的非工作面上。此外,注意嵌件与 模具定位处的公差，应使嵌件易于插入模具。
④ 嵌件的精度 须按模具成形规定的嵌件配合精度设计。设置工 艺斜度或过盈配合，保证取模方便，制品外观质量 较好。
二、橡胶制品的成形方法
1．压制成形（压缩成形，或普通模压成形）
1）原理及工艺过程
压制成形是将混炼过的,经加工成一定形状和称量过的具有 一定可塑性的半成品胶料直接放入敞开的模具型腔中，而后闭 合模具,送入平板硫化机中加压、加热 ，并保持一段时间，胶 料在热和压力作用下而硫化成形。
2) 压制成形常用设备
2）表面粗糙度
橡胶制品的表面粗糙度主要由模具型腔的表面 粗糙度决定。
橡胶制品与型腔表面粗糙度
橡胶制品类别、名称 航空密封件、汽车密封件 O 形橡胶密封圈 机械密封件、精密零件 衬垫、轮子、一般零件
型腔粗糙度
Ra0.4 以下 Ra0.8 以下 Ra1.6
备注 零件失效时会影响人身和整机的安全
零件失效时会影响设备工作性能 零件失效时无显著影响