1.外底膠料的製備
膠料製備的基本工藝程序:膠料配方與稱重→塑煉→混煉→壓延出片。
(1)膠料配方與稱重製備外底膠料用的原材料主要是橡膠和配合劑。
① 主要原材料:
a.天然橡膠天然橡膠由橡膠樹產生的膠乳經過提煉加工而製成,其品種因幹燥方法的不同而有煙片膠、皺片膠和風幹膠三種,模壓工藝中使用的是煙片膠。
b.合成橡膠合成橡膠是由低分子單體經過聚合或縮合反應製成的高分子聚合物。合成橡膠品種有順丁膠、鬆香丁苯膠和充油丁苯膠等。這類合成橡膠具有強度高、耐磨性好的特點。
c.再生膠再生膠是以廢舊的橡膠製品及橡膠製品生產過程中產生的邊角碎料為原料,經過粉碎、清洗、除雜、配料後,再進行塑煉和混煉而製成的再生料,其物理性能較差,主要用作填充料。
② 配合劑的使用與膠料配方:橡膠底生產用配合劑很多,主要包括硫化劑、硫化促進劑、活性劑、軟化劑、防老劑、補強劑、填充劑、著色劑等。根據對橡膠底各種性能的要求,將橡膠與各種配合劑按照不同的比例搭配組合,構成膠料配方。
由於橡膠底的前掌和後跟部位穿著需要的強力和耐磨等物性要求不同,為了合理利用材料資源,許多橡膠生產企業一般都使用不同配方,分別配製出前掌膠和後跟膠搭配使用。
③ 稱重:按膠料配方準確稱重,是確保模壓鞋底物理性能達到設計要求的重要環節。
(2)塑煉天然橡膠是一種塑性很低彈性很高的高分子材料,不能直接與各種配合劑混合,隻有借助於熱能和機械力的作用或加入某些化學溶劑等方法,使橡膠的長分子鏈斷裂、軟化,成為具有一定的可塑度的膠料,橡膠的這種加工過程稱為塑煉。
通過塑煉可以增大生膠的可塑度,以利於混煉過程中配合劑的混入和均勻分散;同時,還可以提高膠料在模具中的流動性,使製品的花紋清晰,也便於出片、切割和方便加工。
天然橡膠的塑煉工序包括烘膠、切膠和塑煉。天然橡膠的塑煉一般使用開煉機,最常用的方法是薄通塑煉法,即將膠料塞入兩輥之間,通過輥壓加熱使膠料軟化。輥筒的溫度為30~40℃,一般不宜超過50℃,輥筒轉速為13~15r/min,塑煉時間為15~20min。然後將輥間距調整至12~13mm,再薄通兩次以上,至規定時間為止。
最後下片停放、冷卻24h。天然橡膠也可使用密煉機塑煉,其塑煉時間為3~5min,溫度可達到120℃以上。
(3)混煉混煉的目的是將膠料與各種配合劑在煉膠機上混合均勻。混煉過程也是一個物理化學過程,即橡膠大分子與填充劑結合生成改性橡膠的過程。
混煉質量對膠料的後期加工以及成品的質量有著決定性的影響。如果混煉不好,會出現配合劑分散不均勻、膠料的可塑度過高或過低、易焦燒以及噴霜等缺陷,影響壓延、裁片和硫化等操作的正常進行,最終導致鞋底性能的下降。
在開煉機上進行混煉的操作工序:包輥→吃粉→翻煉→加硫。
用開煉機混煉天然橡膠時,加料順序為:生膠→固體軟化劑→小料→炭黑、填充劑→液體軟化劑→硫磺、超速促進劑。
也可用密煉機進行混煉,具有時間短、效率高、勞動強度低、操作安全、膠料質量好、環境汙染小等特點,但不適宜淺色膠料和品種變換頻繁的膠料的混煉。
密煉機的混煉工序為:濕潤→分散→捏煉。
用密煉機混煉天然橡膠時,加料順序為:生膠→小料、填充劑或1/2炭黑→餘下的1/2炭黑→油類軟化劑。
(4)壓延出片經過塑煉和混煉後的膠料還需要在壓延機上製成7~8mm厚的膠片。然後攤開晾置,使膠片自然冷卻。如疊置堆放時,可在每層膠片之間用布或滑石粉隔離放置,防止膠片互相粘合。
2.模壓底製作
模壓製造的基本工藝程序:膠料回車→出片→稱重→填料→模壓→修邊。
(1)回車、出片、稱重、填料合模攤開晾置的混煉膠料在使用前需要經過回車,然後出片待用。同時還需按照成型底所需的用量,將膠料切割分解成小塊,並進行稱重。切割分解的膠塊應大小不等,以利稱量和填料。
生產中膠料下裁的麵積一般都小於成鞋外底的麵積,而膠料的厚度都大於成鞋外底的厚度,這樣可使壓力集中,便於膠料熔融後迅速充滿模具型腔。
填料也叫加料,是將標準重量的底料放入鞋底模具腔中,填料時要按底的結構放置膠料,鞋跟處應先放一塊形狀相似的膠塊,然後從鞋底的前掌至後跟再放入一條較大的膠塊,其餘的小碎塊填入前掌部位。操作時,膠料應整齊擺放於模具中間位置,在高溫高壓作用下膠料呈熔融狀態,流向整個模具型腔。若膠料擺放不當,則會使膠料在模具型腔內的流速減緩,導致膠料分布不均,從而產生跑膠、缺花、底紋不清晰等缺陷。
然後,按照定位銷蓋好上部模具,並合模鎖緊,放入平板硫化機中。外底平板硫化模具的結構。
(2)模壓將加完料的模具平穩地垛放在平板硫化機中,然後開機,使油缸頂壓板上升,壓緊鞋底模具平板上,模壓隨即開始。橡膠平板硫化機組見。
橡膠硫化是橡膠分子由線型結構轉變成網狀結構的交聯過程,橡膠經過硫化後,其內部結構發生了變化,從而使橡膠呈現出許多優異的性能。要使硫化反應順利進行,就必須控製好硫化的時間、溫度和壓力,這是硫化的三大要素。
橡膠外底成型過程,也就是膠料硫化的過程。在進行模壓時,必須掌握好模壓硫化的條件,使三要素之間相互配合,保證產品質量,若三要素控製不當,則會影響鞋底的各項物理力學性能。硫化溫度過高或時間過長時,膠底表麵會產生過硫現象,反之會產生欠硫現象,過硫或欠硫都會使成鞋耐磨性能下降;模壓時的壓力過大,會使模具的磨損加劇,反之壓力過小時容易跑膠、缺膠/底紋不清晰、膠底疏鬆等缺陷,從而影響成鞋穿著壽命。
(3)脫模修邊當預定的穩壓時間結束時,自動計時控製裝置會發出信號,這時可開啟平板硫化機,拉出壓好底的模具,放入新填好料的模具,重新進行下一輪模壓。條件許可時,應盡量讓壓好底的模具晾放一定時間,使鞋底處於冷卻定型階段,然後再打開合模,拉出成型的鞋底,即完成脫模。
模壓脫模後的鞋底多少都有一些子口餘膠,需要修切整理。子口餘膠是指鞋底模具型麵結合部位存在縫隙,因橡膠硫化過程中的膨脹而擠出的餘膠,俗稱飛邊。這些餘邊既不美觀又影響使用,需要徹底清除。
清除餘膠可以用衝邊錐來完成。操作時,將衝邊錐的錐刃蘸少許水後對準餘膠,沿著幫腳周轉衝除,注意不能衝傷底麵和底邊,蘸水的目的是減小衝除阻力。另外也可以用熱切割的方法,即將刀具通過電熱絲加熱到100℃左右,當刀口觸及餘膠時,使其呈熔融狀態而被切割。當代,通常使用修邊機來修理餘邊。
(三)注射外底製作
注射法指的是采用注塑、注壓和擠注(即射出)工藝的總稱,采用這種工藝製造外底,與一般注塑工藝沒有太大的區別,隻是在塑料機的螺杆、料筒以及配套的機械結構不同而已。
1.塑料外底的品種
鞋底用塑料的品種較多,隨著化學工藝的不斷發展,還會有新型塑料的鞋底出現和被廣泛使用。一般常用的鞋底塑料有以下幾種。
(1)EVAEVA即乙烯及醋酸乙烯的共聚物。其一般特性:在低溫條件下彈性優良,耐衝擊性好,耐撕裂強度高,透氣性好;但在高溫條件下的穩定性較差,耐磨性不好,耐化學適應性差。加工溫度185~200℃,相對密度0.922~0.943,發泡片相對密度0.60~0.65,模塑收縮率為0.7%~3.5%。
(2)聚氯乙烯(PVC)塑料PVC本身的斥水性、化學穩定性和抗腐蝕性能良好。為適應特殊用途的需要,PVC要加進多種助劑、穩定劑和改性劑等進行配方設計,用以增強某些性能。PVC的用途包括鞋底、部件及其他鞋用材料,加工溫度:165~180℃。模塑收縮率約3%,注射鞋底的肖氏A硬度為50~90。
(3)熱塑性彈性體塑料熱塑性彈性體\[包括TPE(熱塑性彈性體)和SBS(苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物)\]主要是用來取代天然橡膠的熱塑性塑料,由於不用硫化所以比橡膠的加工容易,其基本性能與橡膠相似甚至優於橡膠。
當代,SBS已大量用於生產成型底。SBS模塑收縮率為0.4%~1%,相對密度一般為0.96~1.01,熔融指數為5~28,肖氏A硬度40~60,加工溫度為220~225℃。可使用發泡劑把相對密度降至0.7~0.8,但SBS的嵌段型式限製了發泡性,隻有線型較合適發泡的要求。
(4)混合塑料所謂混合塑料,是兩種或多種基本樹脂混合而成的材料,主要是取各混合材料的特性而達到某一特殊品種的特定要求。當代,在製鞋工業中也開始使用混合塑料,較通用的有PVC/NBR(聚氯乙烯/丁腈橡膠)、PVC/PU(聚氯乙烯/聚氨酯)、PVC/EVA(聚氯乙烯/乙烯醋酸乙烯酯)。
2.塑料造粒
塑料造粒是通過化學反應、熱熔等工序,將塑料原材料、增塑劑、穩定劑、改性劑、顏料、填料等,經過計量及在不同階段混合、熔合、塑煉而成為顆粒混合料的全部工藝過程。
不同的配方有不同的混料程序和設備。一般混料造粒的形式大致可以分為:分段式、連續式、單螺杆轉移式、雙螺杆式、氣冷切粒、水冷切粒等。在初期階段的混合,其主要目的是把顆粒狀的物料均勻地摻和粉狀添加劑,再攙進油劑,使其溶合,加進輔料,通過加溫使其混合均勻;與此同時把初步化學反應所產生的氣體排走,然後切粒,使注塑加工成品的過程變得簡單和易於塑化,也便於穩定質量和貯存保管。
混料機器,一般的可使用臥式(U形)捏合機和立式渦輪混合機,然後再用擠出式切粒機造粒;也可采用連續塑化擠出機直接注射成型。
(1)混合混合機的工作原理,是以高速攪拌使配料在缸體內壁撞擊及反彈,因配料之間產生化學反應生成膠狀的高溫熔合物。然後將其放進冷卻攪拌器中,通過缸壁夾層中的水冷卻,降低熔合配料的溫度。混合機缸體的材料是Cr18Ni8優質不鏽鋼材,以防腐蝕。
混合造粒機的型號有多種,主要是M係列和MS係列渦輪式混合機。M係列渦輪式混合機,可高速混合PVC樹脂粉與配方中的配料與添加劑。MS係列渦輪式混合機,可高速混合熱塑性橡膠(TPR、SBS)合成料與其配方的配料及添加劑等。