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機(jī)械技術(shù)在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用概述
在人類社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)代進(jìn)程中.橡膠工業(yè)也是一門不可缺少的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。而在橡膠工業(yè)發(fā)展過程中，橡膠工藝及橡膠機(jī)械(或機(jī)電)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展起了重要的推動(dòng)作用。橡膠工業(yè)的發(fā)展，橡膠工業(yè)技術(shù)及橡膠機(jī)械技術(shù)構(gòu)成了橡膠制品的全部技術(shù)過程和產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系。1820年英國制成了由人力驅(qū)動(dòng)的單輥式煉膠機(jī)。1826年雙輥筒式的開放式煉膠機(jī)投入生產(chǎn)，拉開了人類橡膠機(jī)械生產(chǎn)的序幕。至今，人類社會(huì)橡膠機(jī)械的應(yīng)用已有180多年的歷史了。
1839年以來.一系列的橡膠機(jī)械設(shè)備陸續(xù)問世，除適應(yīng)橡膠硫化技術(shù)應(yīng)用的硫化設(shè)備外，其他橡膠機(jī)械，如柱塞式膠管擠出機(jī)(1858年)，螺桿擠出機(jī)(1879年)，橡膠壓延機(jī)(1843^-1900年)，密閉式煉膠機(jī)(1916年)。等橡膠機(jī)械設(shè)備。先后投入當(dāng)時(shí)的橡膠工業(yè)生產(chǎn)過程，對(duì)推動(dòng)橡膠工業(yè)的發(fā)展起了一定的促進(jìn)作用。
1904年，氧化鉛、氧化鎂等無機(jī)硫化劑的發(fā)現(xiàn)，特別是1919年有機(jī)硫化促進(jìn)劑D, M的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，進(jìn)一步促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提高，大大改善了橡膠制品的使用性能，擴(kuò)大了使用范圍。1920年把炭黑加入橡膠中，才使得橡膠制品的性能得以全面改善和提高因此，炭黑的應(yīng)用又促進(jìn)了橡膠工業(yè)進(jìn)步和全面發(fā)展20世紀(jì)初及中葉，蘇聯(lián)、美國、英國、德國、法國等國家，先后發(fā)明了合成橡膠工業(yè)技術(shù)。并建立了一系列橡膠合成生產(chǎn)裝置及工廠。再加上東南亞地區(qū)的天然橡膠資源生產(chǎn)的規(guī)?；瑸槿祟惉F(xiàn)代橡膠工業(yè)的全面發(fā)展開辟了物質(zhì)資源基礎(chǔ)。
橡膠是一種高彈性的典型材料，其物理性能十分復(fù)雜。大多數(shù)橡膠的加工成型過程都有近似熔體的流動(dòng)和變形過程，而且在橡膠產(chǎn)品的加工過程中，生膠要經(jīng)過塑煉、混煉、壓型、成型、硫化的工藝程序，才能成為產(chǎn)品。在現(xiàn)代化工產(chǎn)品中，諸如橡膠、塑料、油漆、纖維、潤滑油、陶瓷等一類材料的生產(chǎn)及工程技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)其材料的復(fù)雜力學(xué)性質(zhì).依據(jù)單純的彈性力學(xué)、粘性理論或塑性理論都不能滿足這些材料加工過程的形變要求。于是一種基于對(duì)復(fù)雜介質(zhì)力學(xué)性質(zhì)的研究課題—流變學(xué)理論便提到了人類新學(xué)科研究的議事日程。1928年，美國成立了“流變學(xué)會(huì)”，1940年，英國成立了流變學(xué)俱樂部(后改為流變學(xué)會(huì))此外，荷蘭、西德、法國、日本等國家也相應(yīng)成立了流變學(xué)會(huì).1948年召開了國際流變學(xué)會(huì)。1953年成立了國際流變協(xié)會(huì)。從此一門涉及到應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、彈性力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、工程學(xué)及其他學(xué)科的邊緣學(xué)科—流變學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸得到廣泛應(yīng)用。流變學(xué)不僅在橡膠、塑料、涂料、印刷、硅酸鹽、食品等工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，還涉及到基本建設(shè)、機(jī)械、運(yùn)輸、水利、化學(xué)工業(yè)等眾多工業(yè)部門:涉及到許多物質(zhì)從固體到液體的變化過程。流變學(xué)在橡膠工業(yè)中口廣泛應(yīng)用于橡膠制品加工成型的研究和應(yīng)用。如對(duì)橡膠的混煉、壓延、擠出、注射成型等加工過程。高聚物由于它的大分子鏈狀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，在物理聚集態(tài)上呈現(xiàn)出4種物理狀態(tài):即1個(gè)結(jié)晶態(tài)和3個(gè)非結(jié)晶態(tài)(玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài))。橡膠在正常使用情況下是高彈態(tài).而在加工成型過程中是粘流態(tài)，只有在硫化處理后才基本失去流動(dòng)性，而變成以高彈性為主的彈性體材料。
由于19世紀(jì)末和20世紀(jì)初，對(duì)橡膠工藝?yán)碚摰脑硖剿骱桶l(fā)明。特別是流變學(xué)理論的研究和應(yīng)用使得橡膠工業(yè)的發(fā)展，無論是在填充劑、硫化促進(jìn)劑方面，還是在工藝原理方面都發(fā)生了深刻變化。對(duì)橡膠工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了一次質(zhì)的變化。同時(shí)，各種橡膠機(jī)械也有了很大的進(jìn)步和發(fā)展。當(dāng)時(shí)的橡膠機(jī)械不僅名目眾多，而且其結(jié)構(gòu)、規(guī)格、品種等都巳達(dá)到一定水平的規(guī)摸化、精細(xì)化、自動(dòng)化和聯(lián)動(dòng)化程度。如有的橡膠機(jī)械傳動(dòng)功率達(dá)到數(shù)百干瓦至數(shù)千千瓦，機(jī)器重量達(dá)到幾百噸。在橡膠制品生產(chǎn)過程的塑煉、混煉、壓延、壓出、成型、硫化六個(gè)工藝過程中都有了配套齊全的機(jī)械裝置。
煉膠機(jī)械是橡膠工業(yè)的基本設(shè)備之一。目前生產(chǎn)的開放式煉膠機(jī)械達(dá)數(shù)十種。主要用于生膠的塑煉，膠料的混煉:壓片機(jī)用于壓片、供膠:熱煉機(jī)主要用于膠料預(yù)熱和供膠;破碎機(jī)用于天然橡膠的破碎等，洗膠機(jī)用于除去生膠和廢膠中的雜質(zhì);粉碎機(jī)主要用于廢膠塊的粉碎;精煉機(jī)主要用于除去再生膠中的硬雜質(zhì):再生膠混煉機(jī)，主要用于再生膠的捏煉:煙膠壓片機(jī)用于煙膠片壓片等:給片壓片機(jī)，主要用于ffi片壓片工作:實(shí)驗(yàn)用煉膠機(jī)，主要用于各種少量膠料的實(shí)驗(yàn)工作等橡膠壓延機(jī)，也是橡膠制品加工過程中的基本設(shè)備之一。自1843年三輥壓延機(jī)應(yīng)用以來，已有160多年的發(fā)展歷史了。從近代到現(xiàn)代各種不同規(guī)格和新型的壓延機(jī)不斷涌現(xiàn)，其規(guī)格大、速度快、半制品精度高、機(jī)器自動(dòng)化程度高，已成為現(xiàn)代壓延機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)特征。目前生產(chǎn)的壓延機(jī)最大規(guī)模己達(dá)到tp 1055 X 3000毫米以上，輥筒線速度高達(dá)120米/分以上，壓延的半成品其厚度誤差已達(dá)到士0.0025毫米以內(nèi)。井達(dá)到采用電子計(jì)算機(jī)和全程控制的自動(dòng)化水平。
密閉式煉膠機(jī)(簡稱密煉機(jī))，是橡膠的塑煉和混煉的主要設(shè)備之一?，F(xiàn)代密煉機(jī)的發(fā)展，具有高速、高壓和高效能的特點(diǎn)，并分為低速(轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分)、中速(轉(zhuǎn)速為30^40轉(zhuǎn)/分)和高速(轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分)3種。近年來還出現(xiàn)轉(zhuǎn)速在80轉(zhuǎn)/分以上的高速密煉機(jī)械。橡膠擠出機(jī)(螺桿擠出機(jī))，自1879年世界第一臺(tái)螺桿擠出機(jī)誕生以來，各種形式的螺桿擠出機(jī)械大量出現(xiàn)，不同規(guī)格品種已配套齊全，已適應(yīng)不同產(chǎn)品性能特點(diǎn)的要求。如壓型擠出機(jī)，主要用于各種斷面形狀的半成品生產(chǎn):濾膠擠出機(jī)，用于除去混煉膠和生膠中的雜質(zhì);塑煉擠出機(jī)，用于生膠的連續(xù)塑煉:造粒擠出機(jī)，用于膠料和生膠的造粒:壓片擠出機(jī).用于膠料的壓片:脫硫擠出機(jī)用于再生膠的脫硫:擠壓脫水?dāng)D出機(jī)用于合成膠和再生膠的脫水干燥:電纜擠出機(jī)，用于電纜的包覆成型;排氣擠出機(jī).用于排出混入膠料中的空氣和水分及低分子揮發(fā)物等。這些規(guī)格齊全的擠出機(jī)械，對(duì)橡膠工業(yè)的發(fā)展立下了汗馬功勞。成為各種橡膠制品加工的動(dòng)力和優(yōu)選設(shè)備之一。注射成型機(jī)，又稱為注壓機(jī)，主要用于生產(chǎn)各種橡膠模壓制品。注壓機(jī)械，按其結(jié)構(gòu)形式，又分為臥式注壓機(jī)、立式注壓機(jī)、角式注機(jī)及多工位注壓機(jī)4種。每種注壓機(jī)又分為許多大小不同的規(guī)格品種。
輪胎是橡膠工業(yè)最為龐大的頭號(hào)產(chǎn)品。無論從橡膠原料的使用量和橡膠產(chǎn)品的生產(chǎn)量來看它都占據(jù)橡膠制品市場的大部分份額，消耗約80%的橡膠資源量。因此，輪胎成型機(jī)械也十分重要。自1888年發(fā)明充氣輪胎后，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，各種規(guī)格、各種性能的橡膠輪胎大量涌現(xiàn).一輛高性能、高質(zhì)量的汽車，要是沒有相應(yīng)性能和質(zhì)量的輪胎支撐，就等于廢鐵一般。而輪胎工業(yè)的發(fā)展輪胎的成型機(jī)械參與也是至關(guān)重要的無論是內(nèi)胎或外胎它們都需要有一定的成型機(jī)械模具來定型。特別是外胎的成型，是輪胎生產(chǎn)過程中的核心工序，是外胎各種“零部件”的組裝過程，即將簾布、鋼絲圈、包布、胎面等各種部件組合貼合加工成輪胎胎胚。故輪胎成型機(jī)械在很大程度上決定著輪胎的性能和質(zhì)量。隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化的進(jìn)步和發(fā)展，各式各樣的車輛大量涌現(xiàn)。因而各種類型和規(guī)格性能的輪胎也層出不窮.諸如小轎車、客車、貨車、工程車和其他各種專用車輛及飛機(jī)等，都有自己的專用輪胎品種和規(guī)格。近年來又出現(xiàn)高強(qiáng)度和高耐磨性能的鋼絲骨架子午胎，使得汽車輪胎的結(jié)構(gòu)性能及質(zhì)量又上了一個(gè)新臺(tái)階。這都不斷給輪胎成型機(jī)械提出了更高的要求.
輪胎成型機(jī)的種類很多，按成型方法分有:套筒法和層貼法2種;按成型鼓的輪廓分有:鼓式、半鼓式、芯輪式和半芯輪式4種。此外，其他所有不同形狀及用途的橡膠制品，基本都有一個(gè)成型的過程。因此各種各樣的橡膠制品成型機(jī)具更是千姿百態(tài)和琳瑯滿目。僅各式各樣的密封圈品種就達(dá)數(shù)萬種之多?？梢娤鹉z工業(yè)的成型機(jī)械也是十分繁雜和極為重要的。硫化機(jī)械，是各種橡膠制品的最后一道工序的加工機(jī)械，主要用于各種橡膠制品、膠帶、膠板等制品的硫化加工。其主要結(jié)構(gòu)有3種形式:一種是平板硫化機(jī)，另外是硫化罐(包括水壓硫化罐)和鼓式硫化機(jī)。平板硫化機(jī)的使用范圍較廣，種類也多。除直接用于橡膠制品的硫化加工外，還可用于塑料工業(yè)中的熱固性塑料或熱塑性塑料的壓制加工。因?yàn)樗麄兊墓ぷ髟砗蜋C(jī)體結(jié)構(gòu)都基本相同其種類及形態(tài)繁多。按用途來分，大體有橡膠模型制品平板硫化機(jī)、平帶平板硫化機(jī)、三角帶平板硫化機(jī)、膠板平板硫化機(jī)等。硫化罐是橡膠制品生產(chǎn)中應(yīng)用最早的硫化設(shè)備之一，主要用于橡膠制品硫化工作。硫化罐還可用來硫化鞋底、涂膠膠布及模型制品等。故有“萬能”硫化機(jī)之稱。鼓式硫化機(jī)，有“平帶”和“三角帶”兩大類主要用來硫化表面形狀和表面質(zhì)量有特殊要求的薄型橡膠板帶制品，如花紋膠板、印刷膠板及印染導(dǎo)帶等。若配上必要的配件裝置，還可用于硫化運(yùn)輸帶、傳動(dòng)帶及其他類似橡膠制品的硫化加工。鼓式硫化機(jī)可連續(xù)硫化，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和形成流水作業(yè)生產(chǎn)線.大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工效和產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)于橡膠工業(yè)的發(fā)展，機(jī)械技術(shù)及工藝研究決定著其發(fā)展速度和水平，決定著產(chǎn)品的性能和質(zhì)量口一般說來，產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品工藝研究的周期變化頻率較快一些口而機(jī)械技術(shù)的變化周期則較慢，它的周期變化決定著機(jī)器設(shè)備的使用壽命、工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。正因?yàn)闄C(jī)器設(shè)各有一個(gè)明確使用壽命，才使得它具有一定的運(yùn)行慣性。從而給人們一個(gè)不易變化或也不需要較快變化的直接感受。這也是造成現(xiàn)實(shí)社會(huì)的許多人們甚至包括一些科研部門只十分重視工藝技術(shù)的革新變化而忽視機(jī)械技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展的主要原因之一人們的觀念意識(shí)是決定行為的變化和發(fā)展。任何物質(zhì)性產(chǎn)品的生產(chǎn)首先起源于對(duì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐的客觀需求。
對(duì)于橡膠工業(yè)發(fā)展來說，不僅正常的橡膠制品生產(chǎn)過程.越來越需要機(jī)械技術(shù)與工藝技術(shù)的深入研究及協(xié)同發(fā)展，現(xiàn)代商品市場的競爭態(tài)勢也容不得人們?cè)僮扔^望或延誤時(shí)機(jī)，而且除人類物質(zhì)文化生活資料的日益豐富，需要橡膠工業(yè)的快速發(fā)展外，大量堆積如山的廢舊橡膠制品，也急待需要人們?nèi)ッ鎸?duì)和有效處理。這不僅是節(jié)約橡膠資源的需要，也是保人類生存環(huán)境的要求。要解決橡膠工業(yè)的正常發(fā)展及廢棄橡膠資源的回收利用問題，只有機(jī)械技術(shù)與工藝技術(shù)的協(xié)同發(fā)展才能達(dá)到目的口當(dāng)代橡膠工業(yè)的發(fā)展，使廢舊橡膠資源的回收利用必須走機(jī)器改良和化學(xué)進(jìn)步聯(lián)合發(fā)展的道路才是唯一正確的途徑而機(jī)器的改良就是機(jī)械技術(shù)的本質(zhì)工作之一，化學(xué)的進(jìn)步則是工藝技術(shù)的核心內(nèi)容，它們聯(lián)合發(fā)展也正是現(xiàn)代橡膠工業(yè)得以快速高效和優(yōu)化發(fā)展的內(nèi)在促動(dòng)力。當(dāng)然還包括科學(xué)管理技術(shù)的決策組織因素在內(nèi)。
機(jī)械、物理、化學(xué)(或化工)、生物4項(xiàng)基本技術(shù)構(gòu)成了人類社會(huì)發(fā)展的自然科學(xué)技術(shù)體系，并稱為硬性科學(xué)技術(shù)體系，而社會(huì)管理技術(shù)則是軟性科學(xué)技術(shù)體系。兩者軟硬結(jié)合成為一種較為完整的科學(xué)技術(shù)體系。橡膠工業(yè)的發(fā)展也與橡膠產(chǎn)業(yè)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)科學(xué)管理技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)形態(tài)相關(guān)是體現(xiàn)橡膠工業(yè)發(fā)展“軟硬兼施”的科學(xué)措施。機(jī)械技術(shù)是屬于硬屬性技術(shù)，工藝技術(shù)是屬于軟屬性技術(shù)，這是一種“軟硬兼施”的技術(shù)形態(tài)。
在機(jī)械技術(shù)中又有軟硬屬性技術(shù)之分。凡是屬于調(diào)查研究、設(shè)計(jì)技術(shù)方法的工作，都是軟屬性技術(shù):凡是涉及施工制造方面的技術(shù)屬于硬屬性技術(shù)，前期軟性技術(shù)的成果主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)施工圖紙及其說明書上:后一階段的硬性技術(shù)成果集中在各種物質(zhì)產(chǎn)品的產(chǎn)出上。這也是一個(gè)軟硬技術(shù)轉(zhuǎn)化成果的客觀過程。橡膠工業(yè)的發(fā)展，必須重視機(jī)械技術(shù)與工藝技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。強(qiáng)化橡膠機(jī)械技術(shù)的作用，重視機(jī)械技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，不僅是整個(gè)社會(huì)發(fā)展物質(zhì)文化產(chǎn)品生產(chǎn)的需要，也是人類生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展的需要，更是對(duì)橡膠予以珍惜、巧用和儉用行為的需要。