注塑工艺设计橡胶混炼与硫化工艺设计Word格式文档下载.docx
《注塑工艺设计橡胶混炼与硫化工艺设计Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《注塑工艺设计橡胶混炼与硫化工艺设计Word格式文档下载.docx（32页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
4．聚乙烯的主要成型条件-------------------------------------------11
5．热塑性塑料注塑成型常见问题及原因-------------------------------11
6．数据记录与分析-------------------------------------------------13
6.1聚乙烯的注塑工艺参数-----------------------------------------13
6.2成型制品的图像-----------------------------------------------------------------------17
6.3数据分析-----------------------------------------------------18
7．各种工艺参数的影响---------------------------------------------18
7.1温度的影响---------------------------------------------------18
7.2注射压力的影响-----------------------------------------------18
7.3保压压力的影响-----------------------------------------------18
7.4保压时间的影响-----------------------------------------------18
7.5流量的影响-----------------------------------------------------------------------------19
第三部分总结---------------------------------------------------------------------------------------19
课程设计总结
附录----------------------------------------------20
参考文献--------------------------------------------------------20
1、实验目的
橡胶配合与混炼工艺实验主要内容是根据实验配方，准确称量生胶、各种配合剂的用量，将配合剂与生胶混合均匀并达到一定分散度，制备符合性能要求的混炼胶。
该实验的目的是使学生熟悉并掌握橡胶配合方法，熟练掌握开炼机混炼的操作方法、加料顺序，了解开炼机混炼的工艺条件及影响因素，熟悉无转子硫化仪的操作及对实验影响的因素，培养对曲线分析的能力，了解天然橡胶和丁苯橡胶的基本性质与用途。
进行混炼操作的能力。
2、实验设备及工作原理
2.1TR-502BD开炼机
开炼机混炼的工作原理是利用两个平行排列的中空辊筒，以不同的线速度相
对回转，加胶包辊后，在辊距上方留有一定量的堆积胶，堆积胶拥挤、结塞产生许多缝隙，配合剂颗粒进入到缝隙中，被橡胶包住，形成配合剂团块，随胶料一起通过辊距时，由于辊筒线速度不同产生速度梯度，形成剪切力，橡胶分子链在剪切力的作用下被拉伸，产生弹性变形，同时配合剂团块也会受到剪切力作用而破碎成小团块，胶料通过辊距后，由于流道变宽，被拉伸的橡胶分子链复卷曲状态，将破碎的配合剂团块包住，使配合剂团块稳定在破碎的状态，配合剂团块变小。
胶料再次通过辊距时，配合剂团块进一步减小，胶料多次通过辊距后，配合剂在胶料中逐渐分散开来。
采取左右割刀、薄通、打三角包等翻胶操作，配合剂在胶料中进一步分布均匀，从而制得配合剂分散均匀并达一定分散度的混炼胶。
2.2无转子硫化仪
无转子硫化仪工作原理是测定胶料在硫化过程中剪切模量的变化，而剪切模量与交联密度成正比，因此测定结果反映了胶料在硫化过程中交联程度的变化，可以测出胶料初始黏度、焦烧时间、硫化速度、正硫化时间和过硫返原性等重要参数。
3、配方及实验步骤
3.1天然橡胶和丁苯橡胶的配方及工艺参数
表格1.1配方
物料（天然橡胶）
质量份数
物料（丁苯橡胶）
天然橡胶
100.0
丁苯橡胶
防老剂26
1.0
硬脂酸
0.5
1.5
石蜡
炭黑
30.0
35
硫磺
2.5
表格1.2辊温
胶种
辊温℃
前辊
后辊
80
70
75
85
速比控制在1:
1.25，前辊转速为20r/min，辊间距为0.2～0.5mm。
3.2开炼机混炼实验
1、根据实验配方，准确称量生胶和除液体软化剂以外的各种配合剂的量，观察生胶和各种配合剂的颜色与形态;
2、检查开炼机辊筒及接料盘上有无杂物，如有先清除杂物;
3、开动机器，检查设备运转是否正常，预热辊筒至规定的温度（由胶种确定）;
4、将辊距调至规定大小（根据炼胶量确定），调整并固定挡胶板的位置;
5、将塑炼好的生胶沿辊筒的一侧放入开炼机根缝中，采用捣胶、打卷、打三角包等方法使胶均匀连续的包于前辊，在辑距上方留适量的堆积肢，经过2-3分钟的滚压、翻炼，形成光滑无隙的包辊胶;
6、按下列加料顺序依次沿辊筒轴线方向均匀加入各种配合剂，每次加料后，待其全部吃进去后，左右3/4割刀各两次，两次割刀间隔20秒钟;
加料顺序:
小料（固体软化剂、活化剂、促进剂、防老剂、防焦剂等）→大料（炭黑、填充剂等）→液体软化剂→硫黄和超速级促进剂
7、割断并取下胶料，将辑距调整到0.5mm，加入胶料薄通，并打三角包。
8、按试样要求，将胶料压成所需厚度，下片称量质量并放置于平整、干燥的存胶板上（记好压延方向、配方编号）待用。
9关机，清洗机台。
3.3无转子硫化仪硫化实验及参数设置
3.3.1参数设置
时间（min）
温度（℃）
天然橡胶（如图一）
40
160
丁苯橡胶（如图二）
180
3.3.2实验操作
1.首先打开绿色开关，然后打开电脑。
2.在桌面双击：
硫化仪图标，单击PASSWORD，输入密码10010，点击OK。
3.进入软件主画面，参数设置中设定所需的实验温度和时间，完成后点击复位，然后模腔闭合，等待升温和预热。
4.当温度稳定后，单击复位，模腔自动升起。
5.准备实验：
先准备7.0克左右胶料，再单击实验，此时模腔自动闭合实验开始，当实验时间达到设定时间，模腔会自动升起，实验结束，用镊子取出试片，做下一片样实验前先点击复位，然后再重复上述操作。
6.打印曲线和数据;
单击打印，点击“是”。
4、影响因素
影响开炼机混炼效果的因素主要有胶料的包辑性、装胶容量、辊温、辊距、辊筒的速比、加料顺序、加料方式及混炼时间等。
4.1胶料的包辊性
胶料的包辊性好坏会影响混炼时吃粉快慢、配合剂分散，如果包辊性大差，甚至无法混炼。
胶料的包辊性与生胶的性质（如格林强度、断裂拉伸比、最大松弛时间等）、辊温和剪切速率有关，格林强度高、断裂拉伸比大、最大松弛时间长的生胶包辊性好，如NR;
格林强度低、断裂拉伸比小、最大松弛时间短的生胶包辊性差，如BR。
影响生胶这些性质的因素都会影响生胶的包辊性，如加入补强剂，提高胶料的格林强度，增大松弛时间，会明显改善BR的包辑性;
胶料中过多加入液体软化剂，降低格林强度，缩短松弛时间，包辊性变差，甚至脱棍。
辊温在胶料玻璃化转变温度（Tg）以下，无法包辊，在粘流温度（Tf）以上，胶料粘辊，也不能混炼，只有在Tg～Tf之间某一温度范围内，胶料才有良好的包辊性，适于混炼。
如采取减小辊距、增大速比或提高辊筒转速等方法增大剪切速率，可提高胶料的断裂拉伸比、延长最大松弛时间，因而也能改善胶料的包辊性。
4.2装胶容量
装胶容量过大，增加了堆积胶量，使堆积胶在辊缝上方自行打转，失去了起折纹夹粉作用，影响配合剂的吃入和分散效果，延长混炼时间，胶料的物性下降，同时会增大能耗，增加炼胶机的负荷，易使设备损坏。
如果装胶量过少，堆积胶没有或太少，吃粉困难，生产效率太低。
因此，开炼机混炼时装胶量要合适。
当炼胶量较少时，为了保证棍距上方留有适量的堆积胶，可通过调整挡胶板的距离来实现。
4.3辊距
减小辊距，剪切变形速率增大，橡胶分子链和配合剂团块受到的剪切作用增大，配合剂团块容易破碎，因此有利于配合剂的分散，但橡胶分子链受剪切断裂的机会也增大，容易使分子链过度断裂，造成过炼，橡胶分子量降得过低，使胶料的物理机械性能降低。
辊距过大，剪切作用大小，配合剂不易分散，给混炼操作带来困难。
因此开炼机混炼时，辊距要合适。
4.4速比与辊速
速比和辊速增大，对混炼效果的影响与减小银距的规律一致，会加快配合剂的分散，但对橡胶分子链剪切也加剧，易过炼，使胶料物性降低，使胶料升温加快，能耗增加。
速比过小，配合剂不易分散，生产效率低。
开炼机混炼的辊筒速比一般在1.15-1.27范围内。
4.5辊温
随辊温升高，胶料的粘度降低，有利于胶料在固体配合剂表面的湿润，吃粉加快;
但配合剂团块在柔软的胶料中受到的剪切作用会减弱，不容易破碎，不利于配合剂的分散，结合橡胶的生成量也会减少。
因此开炼机混炼时辊筒的温度要合适。
由于温度对不同胶料包根性的影响不同，因此不同胶料混炼时辊温也应不同。
NR包热辊，前辊温度要高于后辊;
而大多数合成橡胶包冷辊，前辊温度要低于后辊。
4.6加料顺序
混炼时加料顺序不当，轻则影响配合剂分散不均，重则导致焦烧、辊脱或过炼，加料顺序是关系到混炼胶质量的重要因素之一，因此加料必须有一个合理的顺序。
加料顺序的确定一般遵循用量小、作用大、难分散的配合剂先加，用量多、易分散的配合剂后力口，对温度敏感的配合剂后加，硫化剂与促进剂分开加等原则。
因此开炼机混炼时，最先加入生胶、再生胶、母炼胶等包辊，如果配方中有固体软化剂如石蜡，可在胶料包辑后加入，再加入小料如活化剂（氧化传、硬脂酸）、促进剂、防老剂、防焦剂等，再次加炭黑、填充剂，加完炭黑和填充剂后，再加液体软化剂，如果炭黑和液体软化剂用量均较大时，两者可交替加入，最后加硫化剂。
如果配方中有超速级促进剂，应在后期和硫化剂一起加。
配方中如有白炭黑，因白炭黑表面吸附性很强，粒子之间易形成氢键，难分散，应在小料之前加入，而且要分批加入。
对NBR，由于硫黄与其相容性差，难分散，因此要在小料之前加，将小料中的促进剂放到最后加。
4.7加料方式
加料方式不同也会影响吃粉速度和分散效果。
如果配合剂连续加在某一固定位置，其它部位胶料不吃粉，相当于减少了吃粉面积，吃粉时间延长，吃粉慢，配合剂由吃入位置分散到其他地方需要的时间延长，因此也不利于配合剂的分散。
加料时应将配合剂沿辊筒轴线方向均匀撒在堆积胶上，使堆积胶上都覆盖有配合剂，这样会缩短吃粉时间，也有利于配合剂在胶料中的分散，缩短混炼时间，较小对橡胶分子链的剪切破坏。
5、实验数据及其分析
5.1天然橡胶曲线图
在2min以内，曲线呈下降趋势，由于在这一阶段出现焦烧现象，2min到40min曲线上升，没有出现热硫化现象，实验失败。
5.2丁苯橡胶曲线图
如图二，设置参数温度为180℃，硫化时间为40min，在该曲线上，出现很短时间内呈下降趋势，当达到1min左右趋于上升处在热硫化阶段，在1min至32min依旧处于上升阶段，无平坦期和够硫化阶段，其原因在于硫化时间太短。
第二部分聚乙烯注塑成型工艺
1．实验目的
1.1掌握PE、PP等材料的性能和基本用途。
1.2了解螺杆式注塑机的结构、性能参数、操作规程及注塑工艺参数的设定及调
掌握注塑机的基本操作技能。
1.3熟悉工艺参数对实验的影响。
2．注塑机的结构和功能
注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。
（1）注塑系统
注射系统的作用：
注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式3种主要形式。
目前应用最广泛的是螺杆式。
其作用是，在注塑料机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。
注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。
注射系统的组成：
注射系统由塑化装置和动力传递装置组成。
螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、射咀部分组成。
动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置（熔胶马达）
（2）合模系统
合模系统的作用：
合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。
同时，在模具闭合后，供给予模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。
合模系统的组成：
合模系统主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。
（3）液压系统
液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。
它主要由各自种液压元件和液压辅助元件所组成，其中油泵和电机是注塑机的动力来源。
各种阀控制油液压力和流量，从而满足注射成型工艺各项要求。
（4）电气控制系统
电气控制系统与液压系统合理配合，可实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种程序动作。
主要由电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成。
一般有四种控制方式，手动、半自动、全自动、调整。
（5）加热/冷却系统
加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的，注塑机料筒一般采用电热圈作为加热装置，安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测。
热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源；
冷却系统主要是用来冷却油温，油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以控制。
另一处需要冷却的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，导致原料不能正常下料。
（6）润滑系统
润滑系统是注塑机的动模板、调模装置、连杆机铰等处有相对运动的部位提供润滑条件的回路，以便减少能耗和提高零件寿命，润滑可以是定期的手动润滑，也可以是自动电动润滑；
（7）安全保护与监测系统
注塑机的安全装置主要是用来保护人、机安全的装置。
主要由安全门、液压阀、限位开关、光电检测元件等组成，实现电气——机械——液压的联锁保护。
监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况进行指示或报警。
3．注塑机的工作原理和操作过程
注塑机的工作原理：
与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。
注塑成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：
定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。
取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。
注射模具安装在注射机的动模板和定模板上，由锁模装置合模并锁紧，塑料在料筒内加热呈熔融状态，由注射装置将塑料熔体注入型腔内，塑料制品固化冷却后由锁模装置开模，并由推出装置将制品推出。
注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制系统操作和液压系统操作三个方面。
分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择，料筒各段温度的监控，注射压力和背压压力的调节等。
一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是：
首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品。
注塑成型的基本要求是塑化、注射和成型。
塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。
同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力，因此必须有足够大的合模力。
由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。
4．聚乙烯的主要成型条件
料筒温度：
料筒温度主要是与PE的密度高低和熔体流动速率大小有关，另外还与注塑机的类型和性能，一级塑件的形状有关。
由于PE为结晶型聚合物，在熔融时晶粒要吸收一定热量，因此料筒温度应高于它的熔点10度。
度于LDPE来说，料筒温度控制在140-200℃，HDPE的料筒温度控制在220℃，料筒后部取最小值，前端取最大值。
模具温度：
模温对塑件的结晶状况有较大影响，模温高，熔体结晶度高，强度高，但收缩率也会增大。
通常LDPE的模具温度控制在30℃～45℃，而HDPE的温度相应再高10-20℃。
注塑压力：
提高注塑压力有利于熔料的充模，由于PE的流动性很好，因此除薄壁细长制品外，应该精良选择较低的注射压力，一般注射压力为50-100MPa。
形状简单。
壁后较大的塑件，注射压力可以低些，反之则高。
5．热塑性塑料注射成型常见问题及原因
（1）制品填充不足
1）料桶，喷嘴及模具的温度偏低2）加料量不足
3）料桶内的剩料太多4）注射压力太小
5）注射速度太慢
6）流道和浇口尺寸太小，浇口数量不够
7）型腔排气不良8）注射时间太短
9）浇注系统发生堵塞10）塑料的流动性太差
（2）制品有溢边
1）料桶，喷嘴及模具温度太高
2）注射压力太大，锁模力太小
3）模具密合不严，有杂物或模板已变形
4）型腔排气不良5）塑料的流动性太好
6）加料量过大。
（3）制品有气泡
1）塑料干燥不够，含有水分2）塑料有分解
3）注射速度太快
5）麻烦温太底，充模不完全4）注射压力太小
6）模具排气不良7）从加料端带入空气
（4）制品凹陷
1）加料量不足2）料温太高
3）制品壁厚与壁厚相差过大4）注射和保压的时间太短
5）注射压力太小6）注射速度太快
7）浇口位置不恰当。
（5）制品有明显的熔合纹
1）料温太低，塑料的流动性差2）注射压力太小
3）注射速度太慢4）模温太低
5）型腔排气不良6）塑料受到污染。
（6）制品的表面有银丝及波纹
1）塑料含有水分和挥发物2）料温太高或太低
3）注射压力太小4）流道和浇口的尺寸太大
5）嵌件未预热回温度太低6）制品内应力太大。
（7）制品的表面有黑点及条纹
1）塑料有分解
2）螺杆的速度太快，背压力太大
3）喷嘴与主流道吻合不好，产生积料
4）模具排气不良5）塑料受污染或带进杂物
6）塑料的颗粒大小不均匀。
（8）制品翘曲变形
1）模具温度太高，冷却时间不够
2）制品厚薄悬殊
3）浇口位置不恰当，切浇口数量不合适
4）推出位置不恰当，且受力不均
5）塑料分子定向作用太大。
（9）制品的尺寸不稳定
1）加料量不稳定
2）塑料的确颗粒大小不均匀
3）料桶和喷嘴的温度太高
4）注射压力太小
5）充模和保压的时间不够
6）浇口和流道的尺寸不恰当
7）模具的设计尺寸不恰当
8）模具的设计尺寸不准确
9）推杆变形或磨损
10）注射机的电气，液压系统不稳定。
（10）制品粘模
1）注射压力太大，注射时间太长
2）模具温度太高
3）浇口尺寸太大，且浇口位置不恰当。
6．试验数据与分析
6.1PE扁平试样的注塑工艺参数
第一组实验参数
①温度
温度
喷嘴
一段
二段
三段
四段
五段
实际
212
218
202
199
26
设定
220
200
上限
+30
下限
-30
②注射压力
注射
压力bar
65
流量（％）
时间（s）
0.0
③保压压力
保压
45
47
25
39
4.0
第二组实验参数
①温度
温
升级会员 