橡膠混煉工藝介紹

1、 混煉膠對膠料的后 序加工和制品的質(zhì)量起著決 定性的作用,混煉不好,膠料 會出現(xiàn)配合劑分散不均勻、 可塑度過高或過低、焦燒、 噴霜等現(xiàn)象,使后序加工難 以正常進(jìn)行,且會導(dǎo)致產(chǎn)品 質(zhì)量不均.所以,混煉工藝是 橡膠制品生產(chǎn)中最重要的基 本工藝過程之一. 另外針對擠出制品尤其是外 觀件來說，混煉工藝的好壞 尤其決定擠出產(chǎn)品的好壞， 譬如表面麻點焦燒粒等 對混煉膠的質(zhì)量要求:一 是能保證硫化膠具有良好的物理 機(jī)械性能;二是膠料應(yīng)具有良好的 工藝加工性能.因此對混煉工藝的 要求是: a.各種配合劑要與生膠混合分散 均勻,并達(dá)到一定的分散度; b.使補(bǔ)強(qiáng)性填料(特別是炭黑)表 面與生膠產(chǎn)生一定的結(jié)合作用,

2、以 獲得必要的補(bǔ)強(qiáng)效果; c.膠料應(yīng)具有適當(dāng)而均勻的可塑 度,以保證后序加工操作的順利進(jìn) 行; d.在保證膠料質(zhì)量的前提下,盡可 能縮短混煉時間,以提高生產(chǎn)效率, 減少能量消耗. 混煉工藝是橡膠制品生產(chǎn)過程的第 一步,它的任務(wù)就是將配方中的生膠與各種原材 料混合均勻,制成符合性能要求的混煉膠膠料, 包括生膠的塑煉加工和膠料的混煉加工兩個主 要過程.塑煉加工是為混煉加工做準(zhǔn)備的.故塑 煉和混煉通稱為煉膠工藝. 混煉工藝 開放式煉膠機(jī) 密閉式煉膠機(jī) 開放式煉膠機(jī)(簡稱開煉機(jī))是橡膠工業(yè)應(yīng)用 中最早的煉膠設(shè)備，已有100多年的歷史。既可單獨用 于膠料的塑煉和混煉加工，亦可與密煉機(jī)配套用作下 輔機(jī)，對

3、膠料進(jìn)行補(bǔ)充加工；還可用作膠料的熱煉供 膠設(shè)備和用于制備膠片。 作為煉膠設(shè)備來說，開煉機(jī)存在機(jī)械自動化 程度低、勞動強(qiáng)度高、操作危險性大、配合劑飛揚損 失大、工作環(huán)境條件差、混煉質(zhì)量較差等缺點，不適 于現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)。但機(jī)臺容易清洗，變換配方靈 活方便，適合于膠料配方多變、批量少的生產(chǎn)和試驗 室加工煉膠溫度較低，適于某些特殊配方膠料的混煉， 故開煉機(jī)在煉 膠工藝中仍具有一定的作用。 密閉式煉膠機(jī)(簡稱密煉機(jī))自1916年 用于橡膠與炭黑混煉加工以來，已有近百年歷 史，至今仍是橡膠制品生產(chǎn)中最重要的煉膠設(shè) 備，得到廣泛的應(yīng)用。 密煉機(jī)煉膠作用的基本工作部分由密 煉室、轉(zhuǎn)子、上頂栓、下頂栓等組成

4、。 混煉工藝 塑煉的定義：塑煉的目的： 經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸?，?生膠由強(qiáng)韌的高彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變 為柔軟而富有可塑性的狀態(tài)， 這一工藝加工過程稱為生膠塑 煉工藝。 生膠塑煉的目的主要是使膠 料的工藝性能得以改善。塑煉后的生 膠彈性減小，可塑性增大；混煉時配 合劑容易在膠料中混合分散均勻，壓 延擠出速度快，收縮率小，并改善膠 料對骨架材料的滲透與結(jié)合作用；硫 化時容易流動充滿模型。隨著塑煉程 度的增加，其硫化膠的力學(xué)強(qiáng)度、耐 磨耗和耐老化性能降低，永久變形增 加，使硫化膠物理機(jī)械性能受到損害。 塑煉程度越大，損害程度也越大。故 生膠的塑煉 程度必須根據(jù)膠料的加 工性能要求和硫化膠性能要求綜合確 定。 1.

5、物理增塑法 在生膠中加入物理增塑劑，利用其物理溶脹 降低膠料的黏度，增加可塑性和流動性，這種方法稱 為物理增塑。 2.化學(xué)增塑法 利用低分子物質(zhì)對大分子的化學(xué)破壞作用降低 其黏度，增加其塑性流動性，稱為化學(xué)增塑法。以上 兩種方法都不能單獨用來塑煉生膠，只能用其他塑煉 方法配合使用，起到輔助增塑作用。 3.機(jī)械增塑法 利用機(jī)械的剪切破壞作用增加生膠可塑性的 方法叫機(jī)械增塑法。該方法使用最廣泛，可以單獨用 于塑煉加工。若與物理增塑法或化學(xué)增塑法配合使用， 可進(jìn)一步提高機(jī)械塑煉效果和生產(chǎn)效率。 1.機(jī)械力的作用 高分子鏈之間的整體相互作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其 單個C-C鍵能。機(jī)械力作用尚未克服大分子鏈之間相

6、互作用之前，早已超過了分子鏈中單個化學(xué)鍵的鍵能， 從而使其斷裂破壞。 2.氧的作用 在一般的機(jī)械塑煉過程中，橡膠的周圍都有 氧存在，氧既可以使機(jī)械力破壞生成的大分子自由基 的穩(wěn)定性，又可以直接引發(fā)大分子氧化裂解，所以， 氧起著極為重要的雙重作用。 3.溫度的影響 天然橡膠在空氣中塑煉 時，機(jī)械塑煉效果與 塑煉溫度之間的關(guān)系分為兩個部分：低溫機(jī)械塑煉效 果隨溫度升高而減小，高溫機(jī)械塑煉效果隨溫度升高 而急劇增大，在110左右的溫度范圍內(nèi),機(jī)械塑煉效 果最小。當(dāng)溫度在110附近時，機(jī)械力的破壞作用 和氧的直接氧化裂解作用都很小，故總的機(jī)械塑煉效 果最小。 4.化學(xué)塑解劑 的作用 在生膠機(jī)械塑煉過程

7、中，加入某些低分子化 學(xué)物質(zhì)可通過化學(xué)作用增加機(jī)械塑煉效果，這些物質(zhì) 稱為化學(xué)塑解劑。 5.電與臭氧的作用 用開煉機(jī)塑煉時因輥筒表面與膠料之間的劇 烈摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，并在膠料表面積累，到一定程度 便產(chǎn)生靜放電，生成臭氧和原子氧，對橡膠的氧化裂 解作用更大。 (1).選膠 生膠進(jìn)廠后在加工前需進(jìn)行外觀檢查，并注明 等級品種，對不符合等級質(zhì)量要求的應(yīng)加以挑選 和分級處理。 (2).烘膠 生膠低溫下長期貯存后會硬化和結(jié)晶，難以切 割和進(jìn)一步加工，需要預(yù)先進(jìn)行加溫軟化并解除結(jié)晶。 (3).切膠 生膠加溫后需按工藝要求切成小塊，對塑煉 加工要求天然生膠每塊1020kg，氯丁橡膠不超過10kg，以 便于后

8、序加工操作。 (1).包輥塑煉法 膠料通過輥距后包于前輥表面，隨輥筒轉(zhuǎn)動重新回 到輥筒上方并再次進(jìn)入輥距，這樣反復(fù)通過輥距，受到捏煉， 直至達(dá)到可塑度要求為止。 (2).薄通塑煉法 薄通塑煉法的輥距在1mm以下，膠料通過輥距后不包 輥，而直接落盤，等膠料全部通過輥距后，將其扭轉(zhuǎn)90角 推到輥筒上方再次通過輥距，這樣反復(fù)捏煉，直至達(dá)到要求 的可塑度為止。 (3).化學(xué)增塑塑煉法 開煉機(jī)塑煉時添加化學(xué)塑解劑可增加機(jī)械塑煉效果， 提高生產(chǎn)效率，并改善塑煉膠質(zhì)量、降低能耗。 (1).密煉機(jī)塑煉方法 密煉機(jī)塑煉的工藝方法有一段塑煉法、分段塑煉法 和化學(xué)增塑塑煉法。 若塑煉膠的可塑度要求較低時，采用一段塑

9、煉法即 可，如膠料的可塑度要求較高，采用一段塑煉時間太長，可 采用分段塑煉法或化學(xué)增塑法塑煉。 (1)容量 容量是每次煉膠的膠料體積 (2)輥距 減小輥距會增大機(jī)械剪切作用 (3)輥速和速比 提高輥筒的轉(zhuǎn)速和速比都會提高機(jī) 械塑煉效果 (4)輥溫 輥溫低，膠料黏度高，機(jī)械塑煉效果增大 (5)塑煉時間 塑煉開始的10-15min，膠料的門尼黏 度迅速降低，此后則漸趨緩慢 (6)化學(xué)塑解劑 開煉機(jī)塑煉采用化學(xué)塑解劑增塑時， 可塑度在0.5以內(nèi)時，膠料的可塑度隨時間的增加呈線 性增大，不需要分段塑煉 (1).影響密煉機(jī)塑煉的因素 主要有容量、上頂栓壓力、轉(zhuǎn)子速度、塑煉溫度和時間、化 學(xué)塑解劑等 (a

10、).容量 容量過小不僅降低機(jī)械塑煉效果和生產(chǎn)效率，塑煉膠 質(zhì)量也不均勻；容量過大，塑煉質(zhì)量不均勻，且密煉室散熱困難易 使膠溫過高。 (b).上頂栓壓力 塑煉時上頂栓要對膠料施加一定的壓力作用， 以增加設(shè)備對膠料的摩擦和剪切作用，提高機(jī)械塑煉效果。 (c).轉(zhuǎn)子速度 在同樣的條件下，膠料達(dá)到相同的可塑度要求所 需要的塑煉時間 與轉(zhuǎn)速成反比。 (d).塑煉溫度 密煉機(jī)塑煉 溫度以排膠溫度表示，塑煉效果隨 溫度升高急劇增大，但溫度過高有可能出現(xiàn)過煉而損害硫化膠物理 機(jī)械性能。 (e).塑煉時間 排膠溫度一定，密煉機(jī)塑煉效果最初隨著塑煉時 間線性增大，隨后漸趨緩慢。 (f).化學(xué)塑解劑 密煉機(jī)塑煉采用

11、化學(xué)增塑法最合理有效。 (1).壓片 塑煉后的膠料必須壓成厚度為10mm左右的規(guī)則 膠片，以增加冷卻散熱面積，并便于堆放管理、輸送和稱量 操作。 (2).冷卻 塑煉膠壓片后應(yīng)立即浸涂或噴灑隔離劑液進(jìn) 行冷卻隔離，吹干，使膠片溫度降到35 以下,防止貯存和 停放中發(fā)生黏結(jié). (3).停放 干燥后的塑煉膠必須經(jīng)過停放4-8h后才能供 下道工序使用. (4).質(zhì)量檢查 塑煉膠出片時,必須按規(guī)定逐車取樣,檢 查其可塑度大小和均勻性. (1).天然生膠 無論哪種方法都比較容易獲得可塑性.用開煉機(jī)塑煉時采用低輥溫(40-50 )、小輥距（0.51.0mm）薄通塑煉法和分段塑煉法效果最好。用密煉機(jī)塑煉時，溫

12、度宜 在155 以下，塑煉 時間約在13min左右。 (2).丁苯橡膠 一般不需塑煉 ，若適當(dāng)塑煉可進(jìn)一步改善工藝性能。用開煉機(jī)塑煉時， 輥距0.5-1.0mm，輥溫30-45 。用密煉 機(jī)塑煉時要嚴(yán)格控制塑煉溫度和時間，若溫度過高 或時間過長容易產(chǎn)生凝膠，降低塑煉效果，故排膠溫度一般不超過140 。 (3).順丁橡膠 可直接混煉 ，適當(dāng)塑煉有利于進(jìn)一步改善工藝性能。用開煉機(jī)塑煉需采 用小輥距（1mm)、低輥溫（40 ）操作；密煉機(jī)塑煉時膠料黏度可顯著下降。 (4).氯丁橡膠 開煉機(jī)塑煉輥溫要低，一般30-40 ，升高溫度會降低塑煉效果用密煉 機(jī)塑煉排膠溫度不超過85 。 (5).丁腈橡膠 門

13、尼在65以下一般不塑煉，適當(dāng)塑煉可進(jìn)一步改善工藝性能。用開煉機(jī) 塑煉時采用溫度（40 以下）薄通（輥距1mm以下）法和分段塑煉，并減小容量才能獲得較 好的塑煉；隨分子中丙烯腈含量的增多塑煉效果增大，但在高溫時會生成凝膠，故不能用密 煉機(jī)塑煉。 (6).丁基橡膠 分子鏈短,具有冷流性,化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，很難獲得機(jī)械塑煉效果。用開煉 機(jī)塑煉時應(yīng)采用低輥溫25-30 ，密煉機(jī)塑煉效果較好，排膠溫度在120 左右。 混煉工藝 1.原材料的質(zhì)量檢驗與加工 生膠的門尼，炭黑篩余物測試，水分含量測試等直接影響混煉 膠的質(zhì)量 2.稱量配合操作 有些大批量生產(chǎn)的膠料因為需要稱量的藥劑太多，有些公司采 用混料灌攪拌均

14、勻后再分包稱量，這樣解決了稱量生產(chǎn)效率， 但是切記有些大顆粒的藥劑盡量不要使用混料灌攪拌，防止不 均勻 (1)膠料包輥性 膠料包輥是開煉機(jī)混煉的前提，不包輥的膠 料不能用開煉機(jī)進(jìn)行混煉。 (2)吃粉 膠料包輥后，輥筒 上方必須留有適量的堆積膠， 再向堆積膠上面添加配合劑，利用堆積膠的縐縮夾帶配合劑進(jìn) 入輥距并產(chǎn)生徑向混合作用，加快配合劑的混合吃粉。 (3)切割翻煉 必須注意切割翻煉操作只能在配合劑混入膠料 之后才能進(jìn)行，否則會造成膠料脫輥而無法正常進(jìn)行操作。 開煉機(jī)混煉的一般操作方法是：先投加生膠通過輥距 后包于前輥，并在輥距上方留有適量的堆積膠，將多余的膠料 割下，并按規(guī)定的加料順序往堆積膠

15、上面投加配合劑。在生膠 夾帶配合劑通過輥距時受到剪切混合作用，使配合劑進(jìn)入膠料 內(nèi)部，叫作吃粉。當(dāng)吃粉完畢后要立即進(jìn)行切割翻煉，最后必 須再經(jīng)薄通3-5遍，以保證混合分散均勻，然后放大輥距下片， 整個混煉過程分為包輥、吃粉、翻煉三個階段。 (1)容量 根據(jù)設(shè)備規(guī)格及膠料配方特性合理確定。 (2)輥距 合理為4-8mm (3)輥筒的轉(zhuǎn)速和速比 適宜范圍為1:(1.1-1.2) (4)混煉溫度和時間(見下表) (5)加料順序 混煉時配合劑的添加次序是影響混煉操作和混煉質(zhì)量的最重 要的因素之一。加料順序不當(dāng)有可能引起膠料脫輥，無法順利操作，使混煉 時間延長，易發(fā)生焦燒和過煉，降低混煉膠質(zhì)量。加料順序

16、的一般原則是： 用量少而作用大的配合劑，如促進(jìn)劑、活性劑、防老劑和防焦劑應(yīng)先加，因 為對其混合均勻度要求高，先加有利于混合均勻，防老劑早加還可抑制混煉 膠料的老化；在膠料中難分散的配合劑，如ZnO和 固體軟化劑，也應(yīng)早加； 臨界溫度低、化學(xué)活性大、對溫度敏感性較大的配合劑，如硫黃和超速促進(jìn) 劑應(yīng)在混煉后期降溫添加；硫化劑和促進(jìn)劑必須分開添加，若混煉開始加入 促進(jìn)劑，則硫化劑放在最后添加，或者相反。天然膠配方開煉機(jī)混煉加料次 序為：生膠、塑煉膠、母煉膠、再生膠 固體軟化劑（如古馬降樹脂、 松香、固體石蠟等） 促進(jìn)劑、活性劑、防老劑和防焦劑 填 料（炭黑、陶土、碳酸鈣等） 液體油料（石蠟、環(huán)烷油和

17、芳烴油等） 硫黃 密煉機(jī)混煉操作是開始提起上頂栓，將配方 的各種原材料按規(guī)定加料順序依次投入密煉室中，每 次投料后都必須放下上頂栓加壓混煉一定時間，然后 再提起上頂栓投加下一批物料，直到混煉完畢，打開 下頂栓，排料至下片機(jī)出片、冷卻、停放。 密煉機(jī)混煉分為一段膠混煉和二段膠混煉甚至多段混 煉。多段混煉膠料比一段膠混煉要均勻，測試數(shù)據(jù)性 能穩(wěn)定. 混煉前先核對配合劑的品種用量是否正確，檢查設(shè)備部件及輥筒上 面無異物，空車運行試剎車，調(diào)節(jié)輥距(3-4mm)，然后按下列步驟操作： a.在開煉機(jī)輥筒靠近驅(qū)動一端投入生膠或塑煉膠、母煉膠，捏煉3-4min，使 其形成光滑的包輥膠后將膠料割下; b.放寬輥

18、距至810mm，將膠料投入輥距壓煉1min并抽取余膠，使輥筒上面 只留包輥膠和適量積存膠，其余膠料全部取下，按規(guī)定加料順序向積存膠上 投加配合劑(小料)，待小料全部吃粉后將填料和油類分批交替加入，等配合 劑全部吃入膠料后，再將抽取的生膠全部投入混煉4-5min，其間不得切割翻 煉; c.切割取下余膠，加入硫黃繼續(xù)混煉，待吃粉完畢再將余膠投入翻煉1-2min; d.將輥距調(diào)至1mm以下薄通3-4次并90調(diào)頭; e.最后調(diào)整輥距至10mm左右下片，并割取快檢試樣，膠片經(jīng)浸涂隔離劑液冷 卻1-2min，取出掛架風(fēng)吹干，冷卻至40 以下再疊放8h以上方可供下道工 序使用。 密煉機(jī)混煉的膠料質(zhì)量好壞，除了加料順序 外，主要取決于混煉溫度、裝料容量、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、混 煉時間和上頂栓壓力。現(xiàn)在國內(nèi)最好的混煉方法是通 過溫度，時間和功率一起配合控制. 密煉機(jī)排膠溫度范圍在90-160以下，不加 促進(jìn)劑的母膠溫度可以達(dá)到16