橡胶制品有哪些生产工艺？

橡胶制品的生产工艺需结合橡胶材料特性（如弹性、可塑性、耐候性等）与产品需求，涵盖从原料处理到成品检验的多个环节。以下是典型生产工艺流程及关键要点，按工艺类型分类说明：

一、原料准备与配方设计

1. 原料选择

生胶：天然橡胶（NR）、合成橡胶（如丁苯橡胶 SBR、氯丁橡胶 CR、硅橡胶 VMQ 等），根据产品用途（耐温、耐油、耐磨等）选择。

配合剂：

硫化体系：硫磺、促进剂（如 TMTD）、活化剂（氧化锌），决定橡胶硫化后的物理性能；

补强填充剂：炭黑、白炭黑、碳酸钙，增强强度和降低成本；

软化剂：机油、凡士林，改善加工流动性；

防老剂：4010NA、RD，延缓老化。

2. 配方设计

根据产品性能要求（如硬度、拉伸强度、耐腐蚀性）确定生胶与配合剂比例，例如轮胎胎面胶需高耐磨配方（高炭黑含量），密封圈需耐油配方（选用丁腈橡胶 NBR）。

二、塑炼与混炼工艺

1. 塑炼（针对天然橡胶）

目的：降低生胶弹性，提高可塑性，便于后续加工。

工艺：

开炼机塑炼：通过两个相对旋转的辊筒挤压生胶，温度控制在 50~70℃，时间约 10~20 分钟；

密炼机塑炼：密闭环境下高温塑炼（温度 120~160℃），效率高，适用于大规模生产。

2. 混炼（关键环节）

目的：将生胶与配合剂均匀混合，形成性能稳定的混炼胶。

工艺：

密炼机混炼（主流）：

生胶投入密炼机，升温至 100~130℃软化；

按顺序加入填充剂、软化剂、防老剂，混炼 5~10 分钟；

最后加入硫化剂和促进剂（避免早期硫化），温度控制在 100℃以下，混炼 3~5 分钟；

开炼机补充混炼：密炼后通过开炼机薄通（辊距 0.5~1mm），进一步分散配合剂，确保胶料均匀。

关键控制：混炼温度过高会导致 “焦烧”（提前硫化），需严格监控时间和温度，胶料需停放 8~24 小时消除应力。

三、成型工艺（根据产品类型选择）

1. 模压成型（适用于结构复杂制品，如密封件、减震垫）

工艺步骤：

胶料预处理：混炼胶按模具尺寸裁剪成坯料，表面涂脱模剂（如硅油）；

模具加热：钢模预热至 140~180℃，保持恒温；

加压硫化：坯料放入模具，液压机施加 10~30MPa 压力，硫化时间根据厚度确定（如 5mm 制品硫化 10~15 分钟）；

脱模冷却：硫化完成后开模取出制品，水冷或自然冷却。

2. 挤出成型（适用于条状、管状制品，如胶管、密封条）

设备：橡胶挤出机（类似塑料挤出机，螺杆长径比 10~15）。

工艺：

混炼胶经挤出机加热（80~120℃）塑化，通过口模挤出成型；

挤出后立即进入硫化罐（蒸汽硫化，温度 150~180℃，压力 0.5~1MPa）或微波硫化线（高频加热硫化，效率高）；

冷却定型后切割成指定长度。

3. 注射成型（高精度制品，如 O 型圈、电子配件）

工艺特点：自动化程度高，胶料通过注射机注入热模具（160~200℃），加压硫化（压力 50~100MPa），成型周期短（5~30 秒），尺寸精度 ±0.05mm。

4. 压延成型（薄膜、片材制品，如橡胶板、轮胎帘布）

设备：三辊或四辊压延机，辊筒温度 60~120℃。

工艺：混炼胶通过辊筒间隙压延成薄片，可同时与织物（如帘布）贴合，用于轮胎胎面、传送带等复合制品。

四、硫化工艺（核心反应过程）

1. 硫化原理

生胶分子通过硫化剂（如硫磺）形成交联网络，从塑性状态转变为弹性体，性能（强度、弹性、耐老化）大幅提升。

2. 硫化方法

热硫化（最常用）：

平板硫化：模压制品在平板硫化机中加热加压硫化；

硫化罐硫化：大型制品（如轮胎）在高压蒸汽罐中硫化，温度 160~200℃，压力 1~2MPa；

室温硫化（RTV，适用于硅橡胶等）：

利用催化剂（如铂金）在常温下交联，无需加热，常用于密封胶、模具胶。

关键参数：硫化温度每提高 10℃，硫化时间缩短约一半，但温度过高会导致橡胶老化，需通过 “硫化曲线” 确定工艺（如正硫化时间、温度）。

五、后处理与质量检测

1. 后处理

修边：模压制品需去除飞边，可手工修剪、机械冲切或冷冻修边（-30~-80℃低温使飞边脆化后脱落）；

清洗：医疗级橡胶制品（如输液管）需用去离子水清洗，去除脱模剂残留；

老化处理：部分制品需经热空气老化（70℃×72h）测试稳定性，或进行预拉伸处理消除内应力。

2. 质量检测

物理性能：

硬度（邵氏硬度计，如邵氏 A 50~90）；

拉伸强度（≥5MPa，根据产品要求）、扯断伸长率（≥200%）；

耐磨性（阿克隆磨耗机测试，体积损失≤0.1cm³/1.61km）；

耐候性：臭氧老化试验（50pphm 臭氧，40℃×72h，无裂纹）、耐油试验（浸泡机油后体积变化率 ±5% 以内）；

尺寸精度：游标卡尺测量关键尺寸，如 O 型圈截面直径误差≤±0.1mm；

外观检查：目视无气泡、缺胶、杂质，表面光滑。

六、特殊工艺（部分橡胶制品）

1. 轮胎生产

复合工艺：多层材料贴合（胎面胶、帘布层、钢丝圈），需经过压延、挤出、成型机组合加工，最后在定型硫化机中硫化（温度 180~200℃，压力 2~3MPa）。

2. 海绵橡胶（泡沫橡胶）

发泡工艺：混炼时加入发泡剂（如偶氮二甲酰胺），硫化过程中发泡剂分解产生气体（N₂），形成多孔结构，需控制发泡剂用量和硫化速度匹配。

3. 橡胶制品与金属粘合

涂胶粘剂：金属表面先喷砂除锈，涂覆热硫化胶粘剂（如开姆洛克 Chemlok），与橡胶坯料共同模压硫化，粘合强度≥5MPa。

关键工艺要点

胶料均匀性：混炼不充分会导致制品性能不一致，需定期检测胶料硬度、密度；

硫化控制：“欠硫” 会使制品强度不足，“过硫” 会导致硬化变脆，需严格按硫化曲线生产；

环保要求：硫化过程中产生的废气（如硫化氢）需处理，溶剂型胶粘剂需符合 VOC 排放限制。

通过以上工艺，橡胶制品可满足汽车、医疗、航空等多领域需求，其性能稳定性和生产效率依赖于准确的工艺控制和设备维护。