高分子材料成形工艺 橡胶制品成形

式切刀将热炼胶料切成胶条由皮带运输机往压延
机上供胶，二是在热炼供胶开炼机和压延机之间
安装挤出机以向压延机连续均匀地供胶
二、纺织物的预加工
纺织物挂胶前往往需要进行烘干、浸胶和热伸张等预加工
1．烘干
压延纺织物的含水率应控制在1%~2%以下 含水率过高会降低胶料与纺织物的结合强度，出现压延
半成品掉胶、胶料内部出现气泡、硫化胶内部出现海绵 或脱层等质量问题
延机、挂胶压延机、通用压延机和钢丝压延机等
15.2.1 压延前准备
压延前准备：包括胶料热炼及供胶和纺织物预加工
一、胶料热炼及供胶
1．胶料热炼
一般采用开炼机，开炼机热炼分为一步热炼法和两步热炼法 一步热炼法：把胶料在开炼机上一次完成，热炼温度
60~70℃，辊距5~6mm，时间5~10min
两步热炼法：分粗炼和细炼两步完成，粗炼采用低温薄通
层以增加织物与压延胶层的结合强度
浸胶：将纺织物浸入胶乳中使纺织物附着一定胶量的工艺
浸胶工艺有单独浸胶和与压延机联动浸胶两种，生产以
单独浸胶工艺为主
浸胶工艺包括浸胶、挤压、扩布、干燥、卷取等工序，
工艺因素有浸胶液组成及浓度、浸渍时间、布张力、挤
压辊压力和干燥条件等
图15.6 浸胶工艺过程示意图 1－布卷 2－调节装置 3－浸渍槽 4－压辊 5－干燥室 6－卷取
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℃
冷喂料挤出还常采用冷喂料排气挤出机：可用于胎面胶
1~2mm，目的是提高胶料均匀性和可塑度
细 炼 的 温 度 较 高 （ 6 0 ~ 7 0 ℃ ） ， 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
通常连续热炼然后连续向挤出机直接供胶，供胶方式
可以是传送带输送方式和人工喂料方式
纺织物干燥一般采用多个中空辊筒的立式或卧式干燥机
（辊筒内通饱和水蒸气，表面温度保持110~130℃左右）
生产上纺织物烘干一般与压延工序组成联动流水作业线
2．浸胶
挂胶前可采用刮涂、辊涂和喷涂等对纺织物进行附胶预处
理，但浸胶工艺用得最普遍
浸胶预处理可在纺织物与压延胶层之间建立过渡性中间
用量过大易引起焦烧）
添加适量软化剂可提高挤出速度且挤出物表面质量改善 胶料中掺入适量再生胶，挤出速度可增大且挤出物收缩率
相应降低
（2）挤出机温度
挤出机一般以口型处温度最高，机头次之，机筒最低
温度控制可根据情况调节：如胶料含生胶量较大，
可塑性较小，则应采用较高的温度
表15.1部分常用橡胶挤出时各部位温 度的控制范围
图15.4销钉机筒
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三、螺杆
螺杆螺纹有单头、双头和复合型三种形式
单头多用于滤胶；双头可使出料均匀，多用于挤
出成形；为利于加料和保证出料均匀性，可采用
加料段为单头、出料段为双头的复合型螺纹
螺杆主要是利用等距不等深实现压缩比
橡胶挤出机与塑料挤出机螺杆的差异：
①橡胶挤出机螺杆长径比较小
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胶料的组成及配方应合适并保证合适的可塑性
可塑度一般以0.30~0.35左右为宜；可塑性太大则
的挤出，尤其适用于常压下硫化的挤出制品生产
15.2 压延成形
15.2.1 压延前准备 15.2.2 压延工艺
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橡胶制品压延工艺：胶片压延和纺织物挂胶两类
胶片压延工艺包括压片、压型和贴合三种类型，
纺织物挂胶工艺有擦胶法和贴胶法两种方法
橡胶制品压延过程：压延前准备和压延工艺两阶段 （根据工艺用途）橡胶压延机：压片压延机、压型压
因为橡胶黏度很高，缩短挤出机长度可防止胶
料过热和焦烧（热喂料机L／D一般很短，4~5， 而冷喂料机在8~16，冷喂料排气机则16~22）
②橡胶挤出机螺杆螺槽深度通常相当大
螺槽较深是为减少黏性生热，深度增加可提高产
量但太深会影响胶料机械强度，深度过浅则易过 热和焦烧
螺纹深度一般为螺杆外径18%~23%，冷喂料机
第十五章 橡胶制品成形
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15.1 挤出成形 15.2 压延成形 15.3 注射成形 15.4 橡胶复合制品实例――充气
外胎的成形
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(按制造过程特征)橡胶制品：非模型制品和模型制品
大多数橡胶制品都属模型制品，特征是成形过程
与硫化过程同时进行，成形工艺主要有模压成形
和注射成形两种
非模型制品（胶布、胶管、压延胶片、氧气袋、
螺纹槽偏浅些 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
四、机头
机头结构：主要有圆筒型、扁平型、T型和Y型四类 圆筒型用于挤出圆形或小型半成品（如胶管、内胎、
密封条等）
扁平型用于挤出宽断面扁平半成品（如外胎胎面、胶
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3．热伸张
锦纶和聚酯帘布有受热收缩的特性，压延前必须进行热伸
张处理以保证尺寸稳定性
热伸张处理工艺通常分三步进行：①热伸张区，即在帘线
软化点以上的温度对帘布施加张力使取向度和结晶度提高； ②热定形区，对热伸张的帘布进行热定形，温度与热伸张 区相同或低5~10℃，张力作用略低；③冷定形区，保持帘 布张力不变，使帘布冷到玻璃化温度以下的常温范围
橡胶挤出机通常采用螺旋夹套供加热冷却用
长径比较大的挤出机在塑化段和挤出段有时采用
轴向钻孔机筒以强化冷却效果，加热一般用蒸汽，
冷却常用水 多采用主副螺纹形（即分离型），销钉型机筒挤 出机是新型冷喂料挤出机，销钉可使混合均化作
冷喂料机螺杆（较热喂料机复杂）常分三段设计，
用强化，但温升均匀且不会过高
（2）挤出成形
挤出成形前挤出机机筒、机头、口型和芯型要预先
加热到规定温度
开始供胶后首先要调节挤出机的转速、口型位置和
接取速度等测定和观察挤出半成品情况，调节和确 定挤出参数进行正常挤出
（3）冷却、裁断、称量和接取
挤出半成品要迅速冷却，防止半成品变形和存放时发
生自硫化及焦烧
冷却后半成品有些（如胎面）需经定长、裁断、称量
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
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 4 5 ℃ 左 右 ， 辊 距
橡胶挤出特点：重要工艺，操作简单、经济，半成品质地
均匀、致密，容易变换规格，设备占地面积小，结构简单，
操作连续，生产率高
（按加入胶料温度）橡胶挤出工艺：热喂料和冷喂料两种 热喂料挤出的喂料是经过热炼工序的较高温度胶条 冷喂料挤出的喂料是室温状态的较硬胶条和块状料
15.1.1 橡胶挤出机
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（3）挤出速度
机台塑化性能好则可用较高的速度挤出 胶料中生胶含量低或挤出性能较好时挤出速度可选取
较高的范围
挤出温度高则挤出速度可以提高 丁苯、丁腈和丁基橡胶的挤出膨胀收缩大，挤出较困
难，挤出速度宜低些
（4）挤出物的冷却
生产上常用水喷淋或水槽冷却两种方法 挤出大型半成品（如胎面）一般须经预缩处理后
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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
为满足自动连续供料的需要螺杆旁可加旁压辊或在加
料口上方设有导辊
图15.2 橡胶挤出机的4种加料口形式
图15.3 倾斜式加料口结构
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二、机筒
橡胶挤出温度在30~140℃间，通常100℃以下，所以
采用三辊压延机
（1）压片工艺
压片：方法有两种，一是中下辊不积胶方式，下辊仅
起冷却作用；二是中下辊间积胶方式，适量的积胶有 利于胶片光滑，减少气泡和提高胶片致密性
要求：胶片表面光滑、不皱缩、无气泡且厚度均匀
影响因素：主要有胶料组成及配方、可塑度、辊温、
辊速及辊速比等
图 15.7 压片工艺示意图 (a)中下辊不积胶 (b)四辊压延机压片 (c)中下辊间有积胶
等步骤然后接取停放，有些（如胶管、胶条等）可卷 在容器或绕盘上停放
2．挤出工艺参数
影响质量因素：胶料组成与性质、机筒温度、螺杆转速、
挤出温度、模头、口模、芯模相对位置等 （1）胶料组成与性质
橡胶含量大的胶料的挤出速度应低些且挤出物收缩率大、
表面不光滑
适量的填充剂则挤出速度可提高且挤出物收缩率减小（但
法，温度45℃左右，辊距1~2mm；细炼是把粗炼胶料在另 一台开炼机进一步较高温度热炼，胶温略低于压延最高辊
筒温度5~15℃
2．向压延机供胶
向压延机供胶有连续和间断两种方法 间断供胶：把热炼胶料打成胶卷或制成胶条再往
压延机上供胶，胶卷停放时间不能过长，一般不 超过30min
连续供胶：有两种方式，一是采用圆盘式或平板
片等）
T型和Y型分别用于胶料挤出方向与螺杆成90°和60°
角的场合，如电线电缆包胶、钢丝和胶管的包胶等
还有剪切机头等特殊机头和各种复合挤出机头
五、口型
机头前安装口型，口型一般分两种： 用于挤出实心和片状半成品的口型是带有与半成
品形状相应开孔的钢板
用于挤出中空半ห้องสมุดไป่ตู้品的口型由外口型、芯型及支
橡胶挤出机基本结构和主要参数名称与塑料挤出机
相同，但结构特征及参数数据有所差别
（根据加入胶料的温度不同）橡胶挤出机：热喂料
挤出机和冷喂料挤出机两大类，两者的差异主要在 于挤出系统
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
架组成，芯型上有喷射隔离剂的孔
挤出实心或圆形中空半成品的口型尺寸一般约为螺杆
直径0.3~0.75
口型过大，机头内压力不足，排胶不均匀，半成
品形状不规整
口型过小，压力太大，剪切作用太强，增加焦烧
的危险性
对于扁平形半成品，挤出宽度可为螺杆直径的
2.5~3.5倍
橡胶挤出膨胀变形比较严重，半成品几何形状与口型
却，然后再降至20~30℃，以免冷却程度过强导致冷却
变形不规则
为防止半成品相互黏结，可以在冷却水槽中加入滑石粉形
成悬浮隔离液或者使挤出物先通过滑石粉槽然后空气冷却
挤出空心半成品则应通过芯型上的喷射孔喷射隔离剂（多
采用液体隔离剂，如皂片水溶液）以免半成品内壁黏连
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
贴合鞋等）特征是成形过程和硫化过程分开进行， 成形工艺主要有挤出成形和压延成形两种
15.1 挤出成形
15.1.1 橡胶挤出机 15.1.2 挤出工艺
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橡胶挤出（或称压出）：应用很广，如轮胎胎面、内胎、
胶管、胶带、电线电缆外套和异形橡胶制品，胶料的过滤、 造粒、塑炼、混炼以及上下工序的联动（如密炼机下的补 充混炼下片，热炼后对压延机的供胶等）
才进入冷却水槽，预缩率可5%~12%，预缩方法是 使半成品经过一组倾斜导辊或一组由大到小圆辊 使沿长度方向预缩
冷却水温通常宜控制在15~25℃之间，挤出物要冷到
25~35℃
冷却水流动方向与挤出方向相反以免挤出物骤冷（骤冷
会引起局部收缩而导致挤出物的畸形或引起硫黄析出）
较厚或厚度相差较大的挤出物通常采用40℃左右温水冷
断面有很大差异，因此必须根据挤出变形特征合理设
计口型
首先需要考虑胶料的挤出膨胀率，其次考虑挤出
膨胀的各向差异特征（板式口型挤出胶料的断面 变形通常是中间大边缘小）
图15.5 各种实心制品挤出断面的变形图 （上面为口型形状，下面为对应的挤出物断面形状）
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15.1.2 挤出工艺
一、热喂料挤出工艺
工业生产一般将浸胶和热伸张处理设备联在一起，工艺方
法有先浸胶后热伸张处理和先热伸张处理后浸胶两种路线
15.2.2 压延工艺
一、胶片压延
1．压片
压片：将胶料在压延机上压延成具有规定厚度和宽
度的胶片
应用：胶管内外层胶及中间层胶、轮胎缓冲胶片等 设备：压片压延机一般为三辊或四辊压延机，但多