炼胶一厂工艺知识.ppt

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1、炼胶工艺简介,目 录,第一章炼胶工艺流程简图 第二章炼胶用原材料 第三章主要设备简介 第四章橡胶(炼胶)加工工艺,炼胶分厂工艺流程简图,配合剂,天然胶/合成胶,塑炼,混炼,加入,炭黑/油,预加工,切胶、烘胶,加入,1、橡胶体系 2、补强和填充体系 3、防护和老化体系 4、软化和增塑体系 5、硫化体系 6、粘合体系 7、酚醛树脂,第二章：炼胶用原材料,第一部分：橡胶,轮胎用橡胶主要为生胶与再生胶。生胶分天然橡胶和合成橡胶,橡胶是一种在外力作用下能发生较大的形变，当外力解除后，又能迅速恢复其原来形状的高分子弹性体。,天然橡胶,天然橡胶是从天然植物橡胶树中采集出来的一种高弹性材料，其综合性能最好。,

2、1904年种的三叶橡胶树 云南省盈江县新城凤凰山,天然橡胶的结构： 聚异戊二烯 CH2C=CHCH2 n CH3,我公司子午胎常用的天然橡胶品种 SMR10#：HY、BY、FY、EL、GL SMR20#：HZ、CR STR20#：AJ1、AJ2、BD、BN,天然橡胶制取过程： 橡胶树的表面被割开时，树皮内的乳管被割断，胶乳从树上流出。从橡胶树上采集的乳胶，经过稀释后加酸凝固、洗涤，然后压片、干燥、打包，即制得市售的天然橡胶。 天然橡胶根据不同的制胶方法可制成烟片、风干胶片、绉片、技术分级橡胶和浓缩橡胶等。,天然橡胶的主要特点： 具有较高的门尼粘度，在存放过程中增硬，低温存放时容易结晶，在70左

3、右时变成脆性物质 无一定熔点，加热到130140完全软化，200左右开始分解 具有高弹性，弹性模量约为36MPa，弹性伸长率可达1000 加工性能好，易于同填料及配合剂混合，而且可与多数合成橡胶并用 为非极性橡胶，在非极性溶剂中膨胀，故耐油、耐溶剂性差 因含大量不饱和双键，化学活性高，易于交联和氧化，耐老化性差。,合成橡胶,用人工合成的方法制得的高分子弹性材料。合成橡胶中有少数品种的性能与天然橡胶相似，大多数与天然橡胶不同，但两者共同的最显著的特点是具有高弹性；一般均需经过硫化和加工后，才具有实用性和使用价值。 合成橡胶的品种很多，按其性能和用途可分为通用合成橡胶及特种合成橡胶两大类。凡是性能

4、与天然相同或接近，物理机械性能和工艺加工性能较好，能广泛用于轮胎和其它橡胶制品的橡胶，称为通用合成橡胶；如丁苯橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶等。凡是具有特殊性能，专供耐热、耐寒、耐化学腐蚀等特殊橡胶制品使用的，称产特种合成橡胶。常用的有硅橡胶、各种氟橡胶、聚硫橡胶、氯醇橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶和丁基橡胶等,丁苯橡胶（SBR）,丁苯橡胶混炼时升热大，升温快 硫化速度慢，不易焦烧或过硫 有较好的耐热、耐氧、抗臭氧、耐日光老化。 弹性、强度、耐屈挠龟裂、耐寒性差,顺丁橡胶（BR）,弹性好，是所有橡胶中弹性最大的一种橡胶 耐寒性能好 有较好耐磨耗性能好，生热低耐屈挠性好。 耐老化和耐热性能

5、好 不耐油。 加工性能差，粘着性能差 冷流性大。,异戊橡胶,化学组成与分子结构与天然橡胶相同，其性能与天然橡胶十分相近。 异戊橡胶中的凝胶含量低，杂质少，因而质地均匀 易于塑炼，有时可以省去塑炼过程并且半成品压出收缩小，流动性好。 定伸强度和硬度比天然橡胶稍低，伸长率较好，生热少，抗龟裂性好。 硫化速度与天然橡胶比慢。为提高硫化速度必须增加促进剂用量。 一般说来可用天然橡胶的场合，基本上可以用异戊橡胶代替。是一种重要的通用合成橡胶。,丁基橡胶,气密性非常好。常温下的空气透气系数为天然橡胶的1/20，顺丁橡胶的1/30。 化学稳定性很高，具有极好的耐热老化性能和耐酸碱腐蚀性能。 缺点是硫化速度很

6、慢，需要采用强促进剂和高温、长时间才能硫化 丁基橡胶胶料的自粘性和互粘性很差 与天然橡胶及其它合成胶种的相容性差，难以并用 丁基橡胶经过卤化改性处理后，可以大大提高其硫化速度，改善粘着性能。目前子午胎胶料中使用的即为溴化丁基胶。 丁基橡胶最大用途是制造充气轮胎的内胎,再生胶,再生胶是废旧橡胶制品和橡胶工业生产中的硫化胶边角废料经过一定的方法加工以后得到的具有一定可塑度可重新硫化的橡胶。 再生过程的主要反应过程叫“脱硫”，这本来是指从硫化橡胶中把结合的硫取出，使之成为未硫化状态的橡胶，也就是说，这是与硫化反应相反的一个过程。然而，实际上在再生过程中，既没有使硫化胶中的结合硫与橡胶分子分开，也没有

7、使橡胶分子的结构完全恢复到生胶状态。真实的情况只能使硫化胶发生部分降解，破坏原有的网状结构，从而使硫化胶可塑性得到一定恢复。,再生胶的特点：,机械强度低，硫化速度快，操作比较安全。 具有很好的耐老化性能 加工性能好，混炼容易，动力消耗少 除丁基胶外，再生胶与各种橡胶都能很好互混。,凡在胶料中主要起补强作用的填料叫做补强剂；由于其化学活性比较大，又叫做活性填料。提高橡胶制品的物理机械性能，延长橡胶制品的寿命，需在橡胶中加入填充补强剂，主要的填充补强剂有炭黑、白炭黑、陶土 。补强剂能提高硫化胶的耐磨性、撕裂强度、拉伸强度及定伸应力，从而改善橡胶制品使用性能，延长使用寿命。 凡在胶料中主要起增容作用

8、的填 料叫填充剂，因其化学活性较低，一般又称作惰性填充剂。常用的填充剂有碳酸钙、陶土、碳酸镁等。主要作用是降低胶料成本和改善加工性。,第二部分、补强和填充体系,橡胶的老化是指橡胶在贮存和使用的过程中，在化学物质如氧、臭氧、酸、碱及水等物质的作用下，或在热、紫外线、入射线和机械力等物理因素、生物因素作用下，发生主要物性降低的现象。凡能抑制或延缓橡胶发生老化现象的物质称为防老剂。 可分为化学防老剂与物理防老剂。目前防老剂已有百多个品种，所用防老剂，必须在橡胶中溶解性大且不挥发，并在硫化过程中不起变化，对橡胶物理性能无不利影响。,第三部分、防护和老化体系,化学防老剂 目前我公司使用的防老剂大多为胺类

9、防老剂，因为其防护效果最为突出。主要防护作用是抗氧化、抗臭氧化，对热、重金属及紫外线的催化氧化及疲劳老化都有显著的防护效果。这些是其它类型防老剂无法比拟的。但这类防老剂的污染性较大，不适用于白色和浅色制品。主要有： 酮胺类： TMQ（RD）它对抗臭氧化、抗热氧化和抗屈挠疲劳都有特殊效果 对苯二胺类： DTPD（3100）和6PPD（4020）,物理防老剂 主要为一些熔点较高的蜡类物质，如石蜡、微晶蜡等，随着时间和温度的变化，防护蜡可以均匀地迁移到轮胎表面，形成一层厚度适宜(微米级厚度)、具有密闭结构和滤光性能、又不易剥离的保护层(或称化学惰性膜)，以防止大气中的臭氧、氧和阳光催化等作用，从而防

10、止或延缓轮胎表面的龟裂，延长轮胎的使用寿命。但如果这种保护膜被腐蚀或被形变破坏时，便失去防护作用，因此，它必须与化学防老剂并用。,第四部分、软化与增塑体系 软化剂和增塑剂能增加胶料的可塑性、流动性、粘着性，便于压型和成型等工艺操作，以及有助于粉末配合剂分散和降低混炼温度 增塑剂分为物理增塑剂和化学增塑剂。,物理增塑剂 低分子物进入到橡胶分子内，增大橡胶分子间距离，减弱大分子间作用力（降低粘度），使大分子链较易滑动，宏观上增大了胶料的柔软性和流动性，这种增塑方法被称为物理增塑法。 子午胎用的是增塑剂A和ZD-4。,化学增塑剂 在生胶塑炼时加入化学塑解剂，是通过力化学反应，使橡胶大分子断链，降低橡

11、胶的分子量，增大生胶可塑性，这种增塑方法被称为化学增塑法，也称为内增塑法。 子午胎用的是塑解剂B。,软化剂 在橡胶加工中使用最多的软化剂是石油系产物，它具有软化效果好、来源丰富、成本低的特点。它的品种有操作油、重油、石蜡、凡士林、沥青及石油树脂等。 子午胎用的是芳烃油。,第五部分、硫化体系 硫化是橡胶制品制造工艺的最后一个过程，它使胶料获得最佳的物理机械性能和化学性能。 硫化体系主要有硫化剂、促进剂、活性剂以及防焦剂组成,一、硫化剂 在一定条件下，能使橡胶发生高联的物质统称为硫化剂。 常用的硫化剂主要是硫黄。硫黄是浅黄色或黄色固体，相对密度约为2.0，熔点114，易容于橡胶中。 1、硫黄粉 硫

12、黄粉是橡胶工业中最常用的一种硫黄，在橡胶中的溶解度随胶种不同而异，并随温度的升高而增大。混炼胶在停放过程中，有时会产生硫黄析出胶料表面形成结晶，这称为“喷硫”现象。此现象破坏了硫黄在胶料中分散的均匀性使胶料表面的粘着力降低，给加工工艺带来困难。为防止喷硫，应在尽可能低的温度下加硫。,2、不溶性硫黄 将硫黄粉加热至200-250的熔融状态，在20低温下急速冷却，即生成透明无定形弹性硫黄，称为不溶性硫黄。使用不溶性硫黄能防止胶料喷硫，不易产生早期硫化，能保持较好的粘性并可缩短硫化时间。不溶性硫黄性质不稳定，易转变为可溶性硫黄，温度增高，转化速度加快。因此使用不溶性硫黄排胶温度不可过高。 3、某些金

13、属氧化物可作为硫化剂，如氧化锌、氧化镁等，但它们很少单独使用，多数是相互配合使用或与其它硫化剂配合使用。 子午胎所用的硫黄有普通硫黄、IS6033、HDOT20，其中IS6033和HDOT20是不溶性硫黄。使用不溶性硫黄既能减少喷霜，又能缩短硫化时间，并对早期硫化有稳定作用。 主要用于A字头粘合胶和T字头硬质胶中。,二、促进剂 凡能加快硫化反应速度，缩短硫化时间，降低硫化反应温度，减少硫化剂用量并能提高或改善硫化胶的物理机械性能的物质，称为硫化促进剂，简称促进剂。 作用：1、提高生产效率，降低成本。 2、合理选用促进剂可以改善胶料的焦烧性能。 3、能改善制品尤其是厚制品的物理机械性能。 4、改

14、善制品的外观质量。,常用硫化促进剂,噻唑类： MBT（M）、MBTS （DM） ，其硫化特性是硫化曲线平坦且长，过硫化性较小，促进速度较快，能赋予硫化胶较好的综合性能。 次磺酰胺类： MBS（NOBS）、CBS （CZ）、DCBS（DZ） 、TBBS（NS），其硫化特性是硫化起点慢，焦烧时间长，硫化速度快，平坦性好。 促进返原能力的顺序如下：胍类(DPG)次磺酰胺类(CZ，DZ，OTOS，NOBS)秋兰姆类(TMTD)噻唑类(M，DM)。 1、促进剂M 化学名称：2-硫醇基苯并噻唑。是淡黄色粉末、无毒、无污染、有特殊苦味。相对密度1.42。遇明火会燃烧。在粉尘状态下有爆炸危险。硫化临界温度低1

15、25，在混炼时有焦烧的危险。,N S,2、促进剂DM 化学名称：二硫化二苯并噻唑。化学结构： 是淡黄色，有苦味，相对密度约1.50，可燃，粉尘与空气混合有爆炸的危险，毒性较小，是天然橡胶、合成橡胶及再生产胶的通用促进剂。硫化温度130 ，操作安全，单用时硫化速度慢。,N S,3、促进剂CZ 化学名称：N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺。是淡黄色粉末，稍有气味，无毒。相对密度1.311.34。稳定，但易结团。可燃，燃烧温度140 ，自燃温度305粉尘与空气混合后有爆炸危险，是常用后效性促进剂之一。硫化临界温度138，兼有抗焦烧性能优良与硫化时间短两大优点。胶料需配有氧化锌和硬脂酸。化学结构式：,4

16、、促进剂NOBS 化学名称：N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑基次磺酰胺是淡黄色粉末，相对密度1.341.40，遇热时逐渐分解，故应低温贮存。贮存时间超过6个月，胶料焦烧倾向增加，可燃，煅烧温度150 。粉尘与空气混合有爆炸危险。后效性快速硫化促进剂，硫化临界温度138以上。焦烧时间长，操作安全，达到硫化温度时促时作用强。化学结构式：,N S,CH2,5、促进剂DZ 化学名称：N,N-二环已基-2-苯并噻唑基次磺酰胺。黄棕色粉末，无臭、相对密度1.2，贮存稳定，是后效性促进剂，焦烧性能好，操作安全。化学结构式：,N S,6、促进剂NS 化学名称：N-叔丁基苯并噻唑次磺酰胺 为淡黄色粉末，有特殊气味

17、。比重1.29，熔点不低于105 。用法和性能与促进剂CZ基本相似，但在天然橡胶中的迟效性更大。本品变色及污染轻微。化学结构式：,C（CH3）3,N S,三 活性剂 一般不加速硫黄与橡胶的反应，但对硫化胶中化学交联键的生成速度和数量有重要的影响。硫化活性剂主要是金属氧化物和脂肪酸类。 最常用的是氧化锌和硬脂酸。 硬脂酸主要对氧化锌起活化作用。,。,四 防焦剂 为了避免加工工艺过程中焦烧的危险，使胶料具有较好的模内流动性，一般在配方中加入一定量的防焦剂，它的作用是延长了硫化历程中的焦烧时间，但对硫化速度不应有明显的影响。 子午胎用的防焦剂是CTP。,第六部分、 粘合体系 子午胎配方中与钢丝粘合胶

18、的配方均加入粘合剂，粘合体系有两种，一种是间甲白粘合体系，一种是钴盐粘合体系。,1、间甲白粘合体系其组成包括三种材料，间指间苯二酚，作为亚甲基接受体，甲指甲醛，通常为在硫化温度下能放出甲醛的物质，称之为亚甲基给予体，白指白炭黑，是活性材料。,2、钴盐粘合体系常用的钴盐主要有癸酸钴、环烷酸钴、硼酰化钴等，子午胎用的是癸酸钴。癸酸钴的钴含量为20.5，其主要控制金属钴与癸酸的比例（一般为1:2），做成颗粒状。环球软化点这项指标较为重要，软化点高时在胶料中难于分散，低时产品发粘 。,第七部分、酚醛树脂 子午胎配方中还有一类较重要的原材料，它就是酚醛树脂，可起增粘树脂和补强树脂作用。,增粘树脂 它能提

19、高部件间的粘着性，在长时间及各种条件下粘性保持稳定。 在子午胎配方中主要有KORESIN增粘树脂、辛基酚醛增粘树脂、SP1068增粘树脂、TKM-M增粘树脂、TYC-0412增粘树脂。,补强树脂 补强树脂与H-80并用可增强硬度、韧性、挺性、耐磨性和抗撕裂性，并同时改善加工性能。 在子午胎配方中主要有SP6701补强树脂和13349补强树脂。,第三章 主要设备简介,一、密炼机 二、辅助设备,密炼机 密炼机主要工作部件为混炼室，室内装有两个转子，转子是空心的，可通蒸汽或冷却水调节温度，混炼室上口加料，下口卸料，分别和上、下顶栓封闭。室壁为双层夹套，炼胶时夹套一般喷水冷却。,2. 密炼室,3. 压

20、料装置（上顶栓）,4. 卸料装置（下顶栓） 卸料装置也是一个很重要的部件。密炼机按卸料方式不同，可分为移动式、摆动式和翻转式三种结构。其中，移动式卸料装置，在工作过程中，卸料慢且易产生变形，不易打开，现已基本淘汰。最初的密炼机基本上都采用翻转式卸料，现在翻转式卸料原理主要用在翻转式密炼机上，下落式密炼机基本采用摆动式卸料装置。它主要由两部分组成，一是旋转部分，二是锁紧部分。转旋部分的下顶栓旋转轴过去常采用旋转油缸带动，但旋转油缸易磨损，造成泄露，无法正常工作，目前基本采用普通油缸齿条齿轮结构。锁紧部分，现在常用的有肘节式斜锁(曲拐式)、中间平锁(侧面插板式)和两端平锁(两端插销式)，过去单纯的

21、斜锁己不采用了。,5. 加热冷却系统,辅助设备,1、双螺杆挤出压片机,2、胶片冷却装置由（一）接取、浸泡装置（二）提升装置（三）风冷通道（四）平台楼梯（五）胶片下行、摆片、称重装置（六）气动系统（七）自控系统等组成。,（一）接取、浸泡装置：该装置含有接取、纵切、接头、隔离剂搅拌等功能。接取为单独动力（变频电机），可根据压片出片速度，调节速度；纵切刀可根据工艺要求选择使用并可在一定范围内调整切刀间距；接头功能使胶片接头处更坚密、牢固并具有可靠的连续生产能力。,（二）提升装置：该装置采用耐腐蚀的不锈钢金属网带和链条夹持方式，提升可靠、不打滑。网带和链条并单独具有张紧、防滑功能，方便操作使用。该传动

22、不易实现正、反转，但可点动。电机采用变频调速，（在电机额定功率和负载下可任意调速），以适应压片和截取皮带传输速度。 （三）风冷通道：由二十台低噪音轴流风机组成。运输挂链步进式推进，步进准确，故障率低。胶片定长挂片，可速记调整挂片长度。 （四）平台楼梯为钢焊接结构,（五）胶片上行、摆片、称重装置：人工将运输挂杆上的片头送入胶片下行装置，由两根导向皮带夹持向摆片装置传送胶片，下行传动可点动或联动。摆片装置通过曲轴连杆推动摆斗，将胶片自动叠放；称重装置配备托利多电子秤,附图-双管气力输送系统,3、碳黑输送及称量系统,经解包库解包的碳黑通过一级压送罐压至大储仓,根据生产要求,上辅机控制系统控制大储仓内

23、的碳黑由仓下的分配罐投入到二级压送罐中,通过二级压送罐压至各个机台的日储仓内,根据机台生产胶号的不同,系统控制日储仓下的螺旋输送器动作,将碳黑送至称量系统进行称量，达到质量要求后投入密炼机内进行生产。,第四章 橡胶(炼胶)加工工艺,一、塑炼 二、混炼,第一部分 塑炼,1826年汉考克(Hancock)发明。 生胶塑炼是使生胶由弹性状态转变成可塑性状态的工艺过程，而生胶可塑性提高的实质就是橡胶的长链分子断裂，变成分子量较小的、链长较短的分子结构。经过塑炼具有一定可塑度的橡胶称为塑炼胶。 生胶塑炼的目的是降低它的弹性，增加其可塑性，并且获得适当的流动性，使胶料混炼时配合剂容易混合均匀，压延时胶料易

24、于渗入纺织物中提高粘着力，压出、压型时提高胶料的流动性，并使模型制品的花纹轮廓清晰等等。同时还要使胶料质量均匀，便于生产控制，改善硫化胶的物理性能。,生胶的塑炼工艺,为了便于加工，生胶塑炼前进行烘胶、切胶和破胶等加工准备。 密炼机是目前我公司生胶塑炼加工的主要设备。其工作特点有： 1、密炼机转子速度高。 2、转子的搅拌作用 3、密炼室内炼胶时摩擦生热大，温度高。 4、操作安全 5、塑炼后排出时是不定形状，所以需要压片机补充,影响塑炼效果的因素,1、转子转速。一定范围内，塑炼胶的可塑度随转子转速的增加而增大。 2、温度。塑炼效果随温度升高而增大，但温度过高会导致橡胶分子过度降解，使物理机械性能下

25、降。 3、时间，生胶的可塑度随在密炼机中塑炼时间增长而不断地增大。 4、装胶容量。必须有正确的装胶容量，容量过小，生胶会在密炼室内打滚，不能获得有效塑炼，过大，会使设备超负荷运转，损伤机器。 5、压力。塑炼效果在一定范围内随压力增加而增大。 6、化学塑解剂。密炼机高温对化学增塑剂有促进作用。,第二部分 胶料的混炼,混炼就是将塑炼胶或具有一定可塑度的橡胶与各种配合剂在机械作用下混合均匀，制成胶料，以便制造具有各种性能的橡胶制品。在橡胶中加入各种配合剂的目的，是为了提高构橡胶的物理机械性能，改善工艺性能，并节约生胶，降低成本。 混炼胶的质量对胶料进一步加工和成品质量有着决定性影响。混炼不好的胶料会

26、出现配合剂分散不均，胶料可塑度过高或过低，焦烧，喷霜等现象，使压出、压延、涂胶和硫化等工艺不能正常进行，且导致成品性能下降。所以混炼胶是橡胶制品生产工艺的重要过程之一。,对混炼胶的质量要求主要有两个方面： 一是具有良好的加工工艺性能； 二是能保证成品具有良好的物理机械性能。 对混炼工艺的要求是： 1、使各种配合剂全部均匀地分散于生胶中，保证胶料性能均匀一致，即胶料的任何一部分都含有相同数量的组份，不致于因配合剂（特别是硫化剂）局部集中而出现胶料性能不一而产生喷霜或焦烧等现象。,2、使配合剂（特别是补强配合剂）达到最好的分散，并与生胶产生结合橡胶，以获得良好的补强效果。 3、使胶料具有一定的可塑

27、度，保证各项加工操作顺利进行。 4、在保证混炼均匀的基础上，尽可能缩短混炼时间，以提高生产效率，降低能耗。,混炼方法简介：,混炼加工过程分为间歇混炼和边连续混炼两类。目前我公司用的是密闭式间歇混炼。 优点：密炼机混炼容量大，混炼时间短，效率高，排料、混炼和投料操作易于机械化、自动化，劳动强度低，操作安全，药品飞扬损失少，胶料质量和环境卫生条件好。 缺点：散热困难，混炼温度高难以控制，对温度敏感的胶料混炼受到限制，不适于浅色胶料和品种变换频繁的胶料混炼，另外，排料不规则，必须配备相应的补充加工设备。,密炼机混炼过程控制方法的选择 1.时间控制法 温度控制法 能量控制法 4.能量-温度联锁控制法 时间-温度联锁控制法 瞬时功率控制法,。,创新 信心 激情 回报,如有不当之处， 敬请批评指正！,谢谢大家！, 完 ,