橡胶制品概况及合成橡胶的加工应用

null 橡胶制品概况及 合成橡胶的加工应用 橡胶制品概况及 合成橡胶的加工应用 北京橡胶工业研究院 李花婷主要内容主要内容橡胶制品概况 分类、基本加工工艺 轮胎用胶的主要品种牌号 丁苯橡胶牌号 高桥溶聚丁苯橡胶的特点和应用 轮胎中应用、胶鞋中应用 null橡胶制品种类橡胶制品概括起来可分为以下几类： 轮胎 　 胶带 胶管 胶布 工业橡胶制品 生活橡胶制品 胶乳制品 等等null胶带输送带传动带纤维材料金属材料平带V带（三角带）同步带（齿形带）胶管：有很多类型，分类也不同。有按产品结构分类，也有按使用 性能分类等。 胶管中，使用条件较为苛刻的，一般都具有骨架材料做加强层， 普通使用条件的，也可以为纯胶胶管，如一些水管等。 胶布：按其用途和性能可分为防护类和工业类等，均含有织物做加强层。 一般情况下，胶带均有骨架材料做加强层。null工业橡胶制品 密封制品：密封圈、垫、条、皮套等 减震制品：飞机、车辆、船舶减震用橡胶垫，桥梁、铁路用轨枕垫等。 橡胶海绵及发泡制品。 胶板与卷材：防水卷材等 胶辊：印刷胶辊、涂料胶辊等。 电线电缆 橡胶水坝 胶粘剂 等等null生活橡胶制品 胶鞋类 文体及日常生活用球、热水袋等 医用制品等 胶乳制品 胶粘剂：天然、氯丁、丁氰、丁苯、丁基、丁毗胶乳等null轮胎分类按结构分按用途分 汽车胎 农用胎 工程车胎 力车胎 摩托车胎 航空胎 轿车胎轻卡胎载重胎另外还有 翻新轮胎等子午线轮胎 斜交轮胎 浇铸轮胎实心胎 充气轮胎null充气轮胎概述轮胎的发展：从实心轮胎 充气轮胎；从斜胶胎 子午线轮胎；从高断面轮胎 低断面轮胎（扁平化）；从有内胎 无内胎；从全天候 高性能轮胎。 骨架材料的变化：从棉帘线 人造丝、尼龙、聚酯、芳纶、钢丝等。 橡胶原材料及加工工艺也随之发生一系列变化。 轮胎是耗胶量最大的橡胶制品，占总耗胶量的50%以上。 轮胎的胎面用胶量最大，占整条轮胎的25~30% 轮胎所用胶种包括NR、BR、SBR、IIR、卤化丁基等 轮胎轮胎null子午线轮胎结构图胎体帘线的角度与径向呈零度，相邻层的帘线不是相交而是互相平行的。这种结构的帘线不能承受轮胎的周向应力，所以轮胎冠部、胎面与胎体之间配置了起箍紧作用的带束层。 带束层承受内压伸张应力的60~75%（斜交胎胎体承受80~90%），所以带束层必须具有相当的强度。带束层通常由数层钢丝帘子布组成，其帘布排列角度与径向成70~80 交角。子午线轮胎结构图子午线轮胎结构图子午线轮胎材料展示图子午线轮胎材料展示图子午线轮胎展示图子午线轮胎展示图null斜交轮胎结构图胎体帘布层一般与径向呈48-55 C的角度，相邻两层帘布互相交叉排列，呈菱形，胎体帘布层是承受内压、负荷、径向力、牵引力和制动力等的主要部件。 缓冲层位于胎面和胎体帘布层之间，其帘线角度通常等于或略大于胎体帘线的角度。缓冲层的作用是缓冲来自胎面的冲击负荷，分散胎体所承受的压力。斜交轮胎展示图斜交轮胎展示图斜交轮胎断面材料分布图斜交轮胎断面材料分布图油皮胶 帘布层 缓冲层 三角胶 钢丝圈、基部胶 胎面 胎侧 胎圈包布 斜交轮胎（子口）展示图斜交轮胎（子口）展示图浇铸轮胎结构图浇铸轮胎结构图采用浇铸法成型 简化制造轮胎的工艺和设备 不需要成型机和硫化机，节省设备投资 还需要带束层来提高轮胎的操纵稳定性 轮胎变形轮胎变形返回子午线轮胎的优越性子午线轮胎的优越性耐磨性好 滚动阻力小 牵引力高 刹车性能好 转弯能力大 躁声小 舒适性好 生热低 高速性能好 耐机械损伤性好null橡胶的基本加工工艺 各种橡胶制品都具有比较复杂的外观和结构，都需要经过各种材料加 工成半成品，然后硫化成型才能得到所用制品。 通常，橡胶加工一般都经过以下几个基本工艺过程： 1 生胶和配合剂的称量——机械化程度高的采用自动称量系统，避免人 为操作误差。 2 生胶的塑炼——使生胶获得一定的可塑性，合成胶一般不需要塑炼。 合成过程能够控制一定的分子量和门尼粘度。 3 生胶和配合剂的混炼 4 骨架材料的压延和挂胶 5 混炼胶的压延和挤出（压出） 6 半成品成型 7 硫化 8 成品检测null生胶和配合剂的混炼 混炼是把橡胶类弹性体与配合剂均匀混合制成所需的混炼胶的过程。 混炼目的：1.配合剂均匀分散，达到均匀混炼胶； 2.使胶料具有合适的可塑性，确保加工顺利进行。 混炼工艺对胶料的压延、挤出和成品质量都有重要影响，混炼 不好会引起分散不均、焦烧、喷霜以及质量下降。 工艺控制：主要以温度或功率及混炼周期为主，密炼机需要设定装胶容量 及转子的转速。主要观察生胶及配合剂的混炼性，混炼时消耗 的功率大小、混炼时间、排胶温度等。 检验方法：混炼胶的好坏可用可塑性、比重、硫化仪、分散性（光学显微 镜）等方法进行检验。 发展趋势：混炼工艺向高温短时间方向发展，而且根据胶料性能的需要， 采用不同转速和多段混炼，使之更为合理。 null压延 压延是将混炼胶在压延设备上制成胶片或与骨架材料制成胶布或钢丝进行 挂胶等形成半成品的工艺过程，它包括压片、贴合、压型、贴胶和擦胶等。 轮胎生产过程中包括混炼胶的压延、纤维帘布压延及钢丝压延。 压延目的：不仅仅是造型尺寸上的变化，胶料内部应力也发生变化，是弹性体 粘性变形和弹性变形的过程。达到所需应力指标，可以完成压延过程。 工艺控制：压延过程要严格控制温度，帘线要求采用不同的温度，混炼胶 还要选择，使之与帘布或钢丝容易粘合。 质量要求：表面光滑、内部均匀、胶料收缩小、厚度均匀、粘合性能好、控 制一定张力。 发展趋势：压延机发展速度较快，不仅滚筒的加工精度高，而且对压延温度、 厚度、张力控制准确，自动反馈数据精确，已形成了压延联动装置。 null压出工艺 混炼胶由挤出机通过一定的口型扳制成各种不同形状和尺寸的半成品的 工艺过程。 压出工艺主要控制半成品的表面光洁性和尺寸稳定性，这对混炼胶质量 的均一性和门尼粘度值要求比较严格。 胶料的表面光滑与否及出口膨胀率的大小主要取决于橡胶本身，如丁苯胶 膨胀率大于BR，填料的多少也影响膨胀率等，但也受口型孔径大小、长度、几 何形状、挤出速度和温度的影响。 了解了混炼胶的挤出性能，可以进行口型设计和产量计算。 当胶料离开口型后，由于出口膨胀效应，使得半成品的几何形状与口型 断面的形状有较大差异。目前还不能完全用计算的办法进行口型设计，还需 要根据胶料的性能，制定口型样板，进行反复试验和修改，直到达到符合要 求为止。null半成品成型 是将所有部件按设计要求进行组装成型。成型质量的好坏直接反映产品 的质量。 子午线轮胎外胎成型工艺是将符合几何轮廓设计的所有半成品部件 如胎体、带束层、胎冠、胎侧、各胶型部件、钢丝圈等按照外胎产品中各部 件分布位置要求，精确地组合起来。 轮胎成型分一次成型法和两段成型法生产工艺。 一次成型法的生产特点是外胎的所有部件组合是在一台成型机上进行的。 两段成型法：一段成型完成除胎冠、带束层外的所有部件的组成，随后 胎坯在第二段成型机上充气定型到给定外缘尺寸，完成带束层和胎冠的贴合。 一次成型法可以避免一段成型后储存、搬运周转等问，二段成型时又 会发生胎坯部件的同心度和对称问题，有利于提高产品质量。 null硫化 硫化是橡胶制品加工过程的最后一道工序，在这个工序中，橡胶经历着 一系列复杂的化学变化，其实质是线型结构的橡胶分子链，在物理或化学因 素的作用下，通过化学键的交联，转为三维空间的网状结构。 硫化工艺中产品的质量与胶料的流动性、挺性、热历史以及热能的提供、 硫化压力和硫化设备等合理与否都有关系。 橡胶加工中使用最广的是热硫化法，主要是通过控制硫化温度和时间以 达到目的。 橡胶硫化向高温快速方向发展。成品检测（子午线轮胎测试项目如下）成品检测（子午线轮胎测试项目如下）null轮胎生产工艺流程图（以半钢子午胎工艺为例） 原材料称量、投料 密炼机塑炼、混炼 钢丝 冷却、下片 钢丝 胶条热炼或切条 钢丝（压胶）压延 钢丝圈压出 胎面、胎侧及小部件 帘布压延 压出，胶片压延 胎圈成型 裁断、定长、半成品存放 裁断、接头 裁断、接头 成型 硫化 成品检验小结小结 以上是从橡胶制品的种类、加工工艺等对整个橡胶加工行业情况的概括了解 从中可以探索和了解橡胶加工行业对原材料的性能要求 以下重点从轮胎行业对橡胶原材料的性能要求进行简要介绍 全球轮胎行业使用主要胶种全球轮胎行业使用主要胶种NR SBR（ESBR、SSBR） BR（HCBR、LCBR） IIR（CIIR、BIIR） EPDM IR BIR SIBR等null表1 国内轮胎用胶的主要牌号和用途 半钢子午线轮胎、大型工程胎 ESBR常用牌号ESBR常用牌号SSBR品种牌号范围SSBR品种牌号范围 SSBR发展到现在，开发出的牌号多达几十种，仅结构方面的变化可遍布苯乙烯含量从0 到65%，乙烯基含量从0到80%的范围之内，由此得到的玻璃化转变温度的范围也可以从-70℃到+10℃。 nullSSBR与ESBR结构单元分布null 国内轮胎用SSBR牌号null不同用途轮胎采用不同SBRnullESBR与SSBR应用技术特点null溶聚丁苯橡胶与乳聚丁苯橡胶的主要特性高桥产品特点及应用高桥产品特点及应用T2003 T2535 T2535-L T1535 低顺胶T2000R组成与外观T2000R组成与外观T2000R的特点和应用T2000R的特点和应用T2000R具有嵌段的分子结构，塑性特点明显，因此加工工艺性能好，用于制鞋行业具有明显的特点。 在制鞋业中使用T2000R，可适当增加填料用量，同时需要增加操作油用量，不但可以降低生产成本，对加工性能也有改善。 T2000R应用特点T2000R应用特点据用户反映与SBR1502相比容易出现的问题： 1、粘辊：可能原因是填料与T2000R的匹配，白炭黑易粘辊，碳酸钙不易粘辊，可适当改善两者的配比，或改变其它填料的比例。另外细粒子填料也易粘辊。 2、透明性：也与填料有关，选择折光指数与T2000R相近，而不是与SBR1502相近的填料。白炭黑类白色填充剂对T2000R胶料黏辊性的影响白炭黑类白色填充剂对T2000R胶料黏辊性的影响陶土类白色填充剂对T2003胶料黏辊性的影响陶土类白色填充剂对T2003胶料黏辊性的影响碳酸钙类白色填充剂对T2003胶料黏辊性的影响碳酸钙类白色填充剂对T2003胶料黏辊性的影响填料的折光指数填料的折光指数NR 1.50 SBR1502 1.52-1.53 BR9000 1.52 白炭黑 1.48-1.52 碳酸镁 1.50-1.53 碳酸锌 1.70 碳酸钙 T1534和T2535的特点和应用T1534和T2535的特点和应用对于高桥生产的充油胶T1534和T2530，根据苯乙烯含量和乙烯基含量所占的比例，可用于低滚动阻力轮胎和通用型轮胎的胎面胶中。 T1534 具有更低的滚动阻力性能优势。SSBR和ESBR粘弹谱SSBR和ESBR粘弹谱T2535在轮胎中应用特点T2535在轮胎中应用特点焦烧时间短，同样的需要加防焦剂 挤出尺寸稳定性好，出口膨胀小 硫化平坦性好，可以进行长时间高温硫化而对力学性能影响较小 炭黑含量增加时，生热略高 轮胎用LCBR的性能特点及用途轮胎用LCBR的性能特点及用途高填充性---胶料可以达到高硬度 高填充时的良好的加工性能----有利于挤出成型 良好的耐磨性 主要用于子口胶和胎面胶 轮胎用LCBR技术指标 及国外产品性能 C为关键指标，M为重要指标，N为一般指标 轮胎用LCBR技术指标 及国外产品性能 C为关键指标，M为重要指标，N为一般指标 nullnull