橡膠壓延成型

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壓延成型是高分子材料加工中的重要工藝過程之一,而橡膠壓延成型是橡膠加工的基本工藝之一。

壓延成型[編輯]

壓延成型的定義[編輯]

壓延是高分子材料加工中重要的基本工藝過程之一,也是某些高分子材料(如橡膠、熱塑性塑料)半成品及成品的重要加工成型方法之一。壓延成型是將加熱塑化的熱塑性塑料通過兩個或兩個以上相向旋轉的輥筒間隙,使其連續成型為規定尺寸的薄膜或片材的一種方法。用於壓延成型的材料主要是熱塑性非晶態塑料和部分橡膠。

壓延成型的特點[編輯]

壓延成型具有比較大的生產能力(可連續生產,也宜自動化生產),所得產品質量較好(所得薄膜質量優於吹塑薄膜和T型擠出薄膜),可製取複合材料(塗層紙、人造革等),還可印刷花紋等。但是壓延成型所需加工設備龐大,精度要求高,還需較多輔助設備,同時所得製品的寬度受壓延機輥筒最大工作長度的限制。

壓延原理[編輯]

壓延過程是物料在壓延機輥筒的擠壓力作用下發生塑性流動變形的過程。所以必須了解壓延時物料在輥筒間的受力狀態和流動變形規律(如物料進入輥距中的條件、壓延效應、壓延後的收縮變形等),才能掌握壓延過程的規律。在壓延成型過程中,藉助於輥筒間產生的剪切力,讓物料多次受到擠壓、剪切以增大可塑性,在進一步塑化的基礎上延展成為薄型製品。在壓延過程中,受熱熔化的物料由於與輥筒間的摩擦和本身的剪切摩擦會產生大量熱,局部過熱會使塑料發生降解,因而應注意輥筒溫度、輥速比等,以便能很好的控制。

壓延設備[編輯]

壓延機壓延生產中的關鍵設備。壓延機的輥筒數目,至少有三輥,也有四輥或五輥;以三輥和四輥用得最普遍。五輥主要用在硬質片材的生產上,一般用得較少。輥筒的排列方式有三角型、L型、逆L型、正Z型、斜Z型、直線型等。壓延機主要由機體、輥筒、擋料裝置、傳動系統、安全系統和加熱冷卻裝置等組成。機體主要起支承作用,包括機架和機座;輥筒起壓延成型作用是壓延機最主要的部件。 此外,還有主機加熱及溫度控制裝置、冷卻裝置、引離卷取裝置、輸送帶、刻花裝置、金屬檢驗器、β射線測厚儀等以及軸交叉裝置、預應力裝置等。

壓延工藝過程[編輯]

整個壓延過程可分為兩個階段:供料階段(包括塑料各組分的捏合、塑化、供料等)和壓延階段(包括壓延、牽引、刻花、冷卻定型、輸送、切割、卷取等工序)。但不是所有製品都要經歷這些階段中的所有工序,片材只需經過切割,就製成成品。因此可見壓延過程實際上是各種加工步驟組合而成的一套連續生產線。壓延製品通常可分為軟質薄膜和硬質片材兩種。由於它們的配方和品種的不同,所以生產工藝和工藝條件有所不同,然而基本原理相同。

橡膠壓延工藝[編輯]

橡膠的壓延工藝包括將膠料製成一定厚度和寬度的膠片;在膠片上壓出某種花紋,以及在作為製品結構骨架的織物上覆上一層薄膠(如插膠、貼膠)等

壓延準備工藝[編輯]

(1)膠料的熱煉及供料:混煉後的膠料經過長時間的停放後變得又冷又硬,塑性流動性很差,所以在壓延前須重新預熱軟化,提高塑性流動性。而且在適當提高其可塑性時也可使膠料進一步均化,這就是膠料混煉的目的。(2)紡織物的乾燥:紡織物的含水率一般較高,壓延紡織物的含水率一般要求控制在1%~2%的範圍內,最大不能超過3%,否則會降低膠料與紡織物的結合強度。所以壓延之前須對紡織物進行乾燥處理。(3)尼龍聚酯簾線的熱伸張處理:尼龍、聚酯簾線的熱伸縮性大,為保證簾線尺寸穩定性,必須進行熱伸張處理;壓延過程中也要對其施加一定的張力,防止其高溫下的熱伸縮變形。

壓延工藝[編輯]

根據產品的種類和外觀的不同,具體壓延工藝有壓片、壓型、帘布貼膠和帆布擦膠。(1)壓片:很多橡膠製品製造過程中所需的半成品(如膠管、膠帶、輪胎的緩衝膠片等),它們都是通過壓片來製造的。(2)壓型:壓型結束後,膠料為具有一定花紋、一定斷面形狀的半成品。壓型工藝主要用於製造膠鞋大底、力車輪胎面、胎側等。(3)帘布貼膠:帘布是輪胎的骨架材料,對輪胎性能有十分重要的作用。為發揮作用,帘布層與帘布層、帘布層與膠料必須結合成一個整體,而簾線與簾線之間又能相互隔離,不會互相磨損,這可以通過貼膠實現。(4)帆布的擦膠:擦膠是相向運動的輥筒速度不一樣,有速比。靠速比所產生的剪切力和輥筒的壓力把膠料擦到纖維紡織物的縫隙中,這樣可以大大提高紡織物與膠料的黏著力。

幾種橡膠的壓延特性[編輯]

天然橡膠[編輯]

天然橡膠熱塑性大、收縮率較小,壓延容易。天然橡膠的另一特點是易向熱輥粘附,壓延時應適當控制各輥筒的溫差就能使膠片在輥筒間順利轉移。

丁苯橡膠[編輯]

丁苯橡膠收縮率較天然膠大,因此用於壓延的膠料必須充分塑煉。膠料中增加軟化劑或摻入少量天然橡膠是減少收縮的有效方法。此外,由於收縮快二裹入的空氣多,因而氣泡多又難於排除也是丁苯橡膠壓延的一個特點。

氯丁橡膠[編輯]

氯丁橡膠對溫度敏感性大,通用橡膠在70~90℃時因膠粘輥而不易壓延。為此,解決粘輥問題必須掌握輥溫,即在低於或高於此溫度範圍進行操作。

丁腈橡膠[編輯]

丁腈橡膠壓延時收縮劇烈、表面凹凸不平,應適當調整配方,並增加熱煉時間。

順丁橡膠[編輯]

順丁橡膠壓延收縮率較大,與天然膠橡膠混用可降低。

丁基橡膠[編輯]

丁腈橡膠壓延時難以排除空氣,收縮率和彈性比較大,易出現表面粗糙的毛病,所以應採用高溫壓延。

參考文獻[編輯]

  1. 《高分子材料成型加工原理》〔北京:化學工業出版社,1991.2〕
  2. 《橡膠及塑料加工工藝》〔北京:化學工業出版社,1997.11〕
  3. 《聚合物加工工程》〔北京:中國輕工業出版社,2001.3〕
  4. 《高分子材料成型工藝》〔北京:化學工業出版社,2006.5〕
  5. 《聚合物成型加工基礎》〔北京:化學工業出版社,2009.7〕