橡膠混煉工藝

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 1、什么叫混煉？其目的意義如何？

在煉膠上將各種配合劑加入到橡膠中制成混煉膠的工藝過程叫做混煉。

混煉的目的就是使配合劑均勻地分散于生膠中制得先是均勻一致的混合膠，同時使膠料具有適當(dāng)?shù)目伤苄砸源_保加工順利進(jìn)行。

混煉工藝對膠料的性能有很重要的影響。混煉不好，膠料就會出現(xiàn)配合劑分散不勻，膠料的可塑性過高或過低，焦燒、噴霜等現(xiàn)象，這不僅會使壓延，壓出，成型和硫化等工藝不能正常進(jìn)行，而且還會導(dǎo)致成品的性能下降，甚至?xí)�造成產(chǎn)品的早期報廢。因此，混煉是橡膠加工過程中的重要工序之一。

2、混煉操作有哪幾方法，各有何特點？

   混煉操作是指生膠經(jīng)塑煉后，按順序加入各種配合劑，經(jīng)過塑煉達(dá)到均勻分散，然后再出片冷卻以至停放為止的全過程。也就是由各種原材料制備膠料的過程。

   根據(jù)所用設(shè)備不同，混煉操作可分開煉機(jī)混煉和密煉機(jī)混煉。

   開煉機(jī)混煉是橡膠工業(yè)最老的方法，與密煉機(jī)相比，缺點是混煉生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，不安全和環(huán)境污染，并且膠料質(zhì)量不高，優(yōu)點是開煉機(jī)靈活性較大，適合工廠規(guī)模小、膠料批量少、品種多的生產(chǎn)加工。特別適用于海綿膠，硬質(zhì)膠和生熱量較大的合成膠（如丁晴膠）的混煉。

密煉機(jī)混煉特點是在密閉室中的高溫加壓條件下進(jìn)行的。與開煉比較，密煉機(jī)容量大，混煉時間大短，效率高，混煉、排料和投料易于機(jī)械化，自動化，勞動強(qiáng)度低，操作安全，藥品飛揚(yáng)損失小，膠料質(zhì)量和環(huán)境衛(wèi)生條件較好。但密煉室溫度很高，使對溫度敏感的膠料混煉受到限制，不適合淺色制品和品種變換頻繁的膠料混煉，另外，煉得的膠料形狀不規(guī)則，需經(jīng)壓片機(jī)補(bǔ)充加工。

3、開煉機(jī)得混煉過程可分為哪幾個級段？試簡述混煉過程。

開煉機(jī)混煉過程分為包輥，吃粉和翻煉三個階段。

操作過程好下述：將生膠或塑煉膠，母膠等沿大牙輪一側(cè)投入開煉機(jī)兩輥縫中，輥距控制在3—4毫米，滾壓3—4分鐘，使之包于前輥，形成光滑無隙的包輥膠，此時將膠全部取下，將輥距調(diào)到10—11毫米，再把膠投入扎煉1分鐘左右。根據(jù)包輥膠的多少割下部分余膠，使包輥膠的止端保持一定量的堆積膠。

然后按如料順序加入配合劑，將配合劑輥入膠中這個過程為吃粉過程，加填充劑時應(yīng)注意讓粉劑自然地進(jìn)入膠中與橡膠充分混合，勿過早采取割刀，同時要逐步調(diào)寬輥距，以使堆積膠數(shù)量保持在合宜范圍內(nèi)，待粉劑全部聽吃完后，投下割下的余膠，由中央割刀分往兩端，然后徐徐加入液態(tài)軟化劑，繼續(xù)滾壓4-5分鐘，待全部混勻后，割下一卷，減少堆積段，翻煉的目的是使膠料進(jìn)一步混勻均勻，翻煉的方法有斜刀法，（八把刀法）打捆操作法、打三角包法和搗膠法（走刀法）等數(shù)種，比較有效果的是八把刀法即沿輥筒軸向平行的方向以45°角卷切，左右種四次，翻煉3-4分鐘，翻煉完畢后，再一次調(diào)節(jié)輥距到4-5毫米，再用切落法補(bǔ)充翻煉2-3次，下片停放。輥溫室控制在45℃左右。整個混煉過程完成。

4、在開煉機(jī)混煉時會出現(xiàn)哪幾種包輥狀態(tài)？如何取得適合于混煉的最好包輥煉狀態(tài)？

開煉機(jī)混煉時，由于生膠的粘彈性質(zhì)有所不同，生膠會出現(xiàn)甲種包混狀態(tài)：

1）生膠不能進(jìn)入混距，不能包輥，原因是輥溫較低或膠料硬度大，彈性高。如硬丁晴膠或塑煉等，在這種情況下不能進(jìn)行混煉。

2）生膠能包前輥，一般橡膠都能出現(xiàn)這種情況，這是正常混煉的包輥狀態(tài)。

3)生膠通過輥縫后不能緊包前輥上，表現(xiàn)有脫輥（或稱出兜）的現(xiàn)象。在溫度稍高時，混煉順丁膠或三元乙丙橡膠等會出現(xiàn)這種情況，此時使混煉操作發(fā)生困難。

4）呈粘流包輥，在高溫下混煉塑性較大的膠料會出現(xiàn)這種情況，這種情況下混煉可正常進(jìn)行，但對配合劑的分散下利。

在混煉時，一般應(yīng)控制在第二種和第四種情況，而避免出現(xiàn)第一種和第三種情況。為了取得第二種情況，在操作中必須根據(jù)各種生膠的特性來選擇適宜的溫度，如順丁膠的包輥性較差，適宜的混煉溫度范圍較窄當(dāng)輥溫超過50℃時，由于生膠的結(jié)晶溶解，變得無強(qiáng)韌性，就會出現(xiàn)第三種狀態(tài)。天然膠和丁苯膠的包輥性較好，適宜的混煉溫度范圍較寬。

5、用開煉機(jī)混煉時，為什么要在輥筒上留有一定量的堆積膠？堆積膠的高度控制在什么范圍為宜。

   混煉時，通常為輥縫上端保留適當(dāng)量的堆積膠，當(dāng)加入配合劑時，由于堆積膠的不繼翻轉(zhuǎn)和更替，便把配合劑帶進(jìn)輥縫中，并在輥縫間的剪切力作用下被擦入橡膠中。

   在吃粉過程中應(yīng)控制堆積膠量，其高度不能超過接觸角的范圍（接觸角一般為32-45°）。堆積膠過少，加入的粉劑不以被擦入橡膠中，甚至?xí)�被輥筒壓成薄片而掉落在底盤上；過大時，膠料打滾，粉劑不易混入。

6、密煉機(jī)混煉原理及工藝條件有哪些？

混煉原理，膠料和配合劑從加料口加入，經(jīng)上頂栓加壓，壓入密煉室中，膠料被帶入轉(zhuǎn)子突棱和室壁間的間隙中。轉(zhuǎn)子速差所產(chǎn)生的剪切力將配合劑擦入膠中。由于突棱上的各點至轉(zhuǎn)子軸心距離不等，造成不等的線速度和剪切力，使配合劑進(jìn)一步受到混合。此外由于突棱呈不同角度的螺紋狀，故膠料在周轉(zhuǎn)時不僅產(chǎn)生周向運動，而且還軸向移動，使膠料受到充分的混合。混煉時，各配合劑按加料順序先后加入，混煉完畢后，開放下頂栓，將膠料排壓片機(jī)加硫磺。

工藝條件：

1）裝膠容量：一般用密煉機(jī)總?cè)莘e乘上填充系數(shù)f（f在0.48—0.75之澡，一般取0.62）

2）上頂栓壓力：控制在6公斤/厘米2以上，注意加入粉劑后不能馬上加壓，避免粉

劑飛揚(yáng)，結(jié)團(tuán)和電機(jī)負(fù)荷突然增大的現(xiàn)象。

3）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與混煉時間：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可使混煉時間縮短，生產(chǎn)能力提高。混煉時間長，

能改善配合劑的分散，但容易造成過煉。

4）混煉溫度：合宜的溫度范圍為100~130℃。

7、密煉機(jī)混煉時電機(jī)功率曲線是如何變化的？何謂BIT值？

密煉機(jī)的混煉歷程主要是炭黑等配合劑與橡膠的混煉過程。在混煉過程中，電機(jī)負(fù)荷功率發(fā)生著變化，從混煉時測得的電機(jī)負(fù)荷功率曲線，可把混煉歷程分為濕潤，分散和捏煉三個階段。

當(dāng)混煉開始時，由于加入的炭黑收附有大量的空氣，其體積大、在密煉室中的總填充容積就很大，這時的混煉作用因為要破壞橡膠和炭黑顆粒的原有形狀，使之混和在一起，需要消耗很大功率，因此功率曲線迅速上升。隨著橡膠逐漸滲入到炭黑顆粒的間隙之中，膠料總?cè)莘e逐漸下降，故功率曲線達(dá)到峰值后轉(zhuǎn)為下降，下降到最低時，即表示橡膠已充分濕潤炭黑顆粒的表面，變成包容橡膠，這個階段為濕潤階段。

從功率曲線的最低點再次上升至第二峰值的階段。有這個階段中，密煉機(jī)轉(zhuǎn)子凸棱和室壁之間產(chǎn)生的剪切力應(yīng)力，使包容橡膠中的炭黑附聚物進(jìn)一步粉碎變化，與橡膠結(jié)合生成結(jié)合橡膠，因此功率曲再次上升。

分散以后的粘度為捏煉階段，這時繼續(xù)混煉只起均化和塑化作用，膠料的粘度逐漸下降，因此功率曲線下降。

在前面兩個階段中，即混煉開始至功率曲線出現(xiàn)第二個高峰所的經(jīng)歷的時間通常稱為炭黑混入時間，用BIT值表示。BIT是生膠混煉性能工藝參數(shù)。此值越小，表示混煉時間越短。

8、密煉機(jī)的混煉方法有哪些？各有何優(yōu)缺點？

密煉機(jī)混煉的操作方法有以下幾種上：

1）一段混煉法：即從加料，混合到下片冷卻一次完成的混煉操作。混煉程序一般為：橡膠（生膠、塑煉、再生膠等）→小料（固體軟化劑、活性劑、促進(jìn)劑、防老劑）→補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑→液體軟化劑→排膠→壓片機(jī)通過三次以上→割余膠加硫磺超促進(jìn)劑→搗膠或打扭→下片冷卻

2）兩段混煉法：指將混煉過程分為兩段進(jìn)行，在兩段之間要經(jīng)過下片冷卻與停放。混煉程序一般為：第一段：橡膠→小料→補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑→液體軟化劑→排膠至壓片機(jī)壓片→下片、冷卻、停放。第二段：第一段混煉膠捏煉（又稱母煉膠）→排膠→壓片機(jī)加硫磺、超促進(jìn)劑→壓片→冷卻停放。

3）引料法：先在密煉室中加入少量（1.5—2.0公斤）預(yù)混好的（未加硫）膠料，這樣可以加速吃粉。引料法常用于丁基膠的混煉。

4）逆混法：采用與一般混煉法相反的加料順序進(jìn)行混煉，其加料順序一般為：炭黑→生膠→小料軟化劑→加壓混煉→排膠→壓片機(jī)上加硫、超促進(jìn)劑。逆混法優(yōu)點是充公利用裝料容積，減少上頂栓升降次數(shù)，從而減少混煉時間。現(xiàn)在常采用的是一段混煉和兩段混煉法，兩段混煉具有膠料分散均勻性好，硫化膠性能好，可減少由于持續(xù)高溫引起的焦燒傾向等優(yōu)點，但膠料需中間停放，增加了操作工序，需占用停放場地。

9、為什么要嚴(yán)格控制加藥順序，加藥順序一般有什么原則？加硫磺時要注意什么？

混煉時加藥順序是影響開煉機(jī)混煉質(zhì)量的一個重要因素。加藥順序不當(dāng)會導(dǎo)致分散不均勻，脫輥，過煉，甚至發(fā)生焦燒等質(zhì)量問題。

加藥先后順序要從配合劑的作用，用量和分散性等方面考慮，因為促進(jìn)劑，活性劑，防老劑等配合劑用量少，要使之分散均勻，應(yīng)放在前面加。液體軟化劑，要放在補(bǔ)強(qiáng)填充劑后面加，以防止粉料結(jié)團(tuán)或膠料打滑，不利于炭黑等粉料的分散。如果補(bǔ)強(qiáng)填充劑和液化軟化劑較多時，可交替分兩次加入。硫磺和超速促進(jìn)劑一般最后加，而且溫度要控制在100℃以下，所以膠料如從密煉機(jī)排出后，要在壓片機(jī)上先反復(fù)薄通倒煉，然后進(jìn)行加硫作業(yè)。加硫溫度太高，容易引起膠料焦燒，停放時，因溫度下降太大，也易產(chǎn)生噴硫現(xiàn)象。

以上是一般原則，有時實際操作可根據(jù)具體情況來予以更動。例如混煉硫磺含量高（30—50份）的硬質(zhì)膠時，則需先加硫，最后加入促進(jìn)劑母膠或油膏，這樣可避免因硫磺量多而難以在短時間內(nèi)分散均勻，混煉時間加長而引起焦燒的現(xiàn)象。在制造海綿膠時，軟化劑應(yīng)放在最后加，以免因軟化劑用量太多使膠料流動性大而影響其他配合劑的分散。在混煉丁晴膠時，因硫磺在丁晴膠中難分散，所以應(yīng)先加硫磺，最后加促進(jìn)劑。

10、母煉膠和膏劑及其制造方法。

母煉膠是某些配合劑與生膠按一定比例預(yù)先制成的簡單的膠料。常用的母膠有各種促進(jìn)劑母膠，硫磺母膠和炭黑母膠。為了區(qū)別，在母膠加入著色劑，使其具有特殊顏色。母膠制造是將生膠和配合劑在煉膠機(jī)上進(jìn)行混煉均勻而成。配合劑有填充量根據(jù)需要來確定。炭黑的最大填充量應(yīng)根據(jù)其吸值來確定。吸油值表示當(dāng)充滿炭黑粒子之間的空隙所需的體積，例如炭黑吸油值為1.25毫米橡膠，或在100克橡膠中只能填充85克的炭黑。若超過這個填充量時，則會引起母膠分散不均，結(jié)團(tuán)等不良現(xiàn)象。

膏劑是將一些配合劑預(yù)告與軟化劑一起配制而成的。制備時通常是將物料用Z型攪拌攪勻，然后用精研機(jī)研磨。配合劑與軟化劑的配比，根據(jù)配方而定，通常以2.0：1左右為好。

混煉中使用膏劑和母膠可使配合劑易于分散，減少粉狀配合劑的飛揚(yáng)，改善勞動條件。

11、混煉膠片為什么要冷卻和停放？停放時要注要哪些問題？

壓片機(jī)切取下來的混煉膠片溫度很記，如不立即進(jìn)行冷卻容易產(chǎn)生早期硫化，還會粘膠，給下工藝造成麻煩，因此膠片從壓片機(jī)下來后經(jīng)膠片冷卻裝置浸隔離劑，吹片，切片，一般膠片溫度要冷卻到45℃以下。

混煉膠經(jīng)冷卻后一般要停放4小時上才能使用，目的是：1）使膠料恢復(fù)疲勞、松弛混煉時所受的機(jī)械應(yīng)力，減少膠料的收縮；2）使配合劑在停放過程中繼續(xù)擴(kuò)散，促進(jìn)均勻分散；3）使橡膠與炭黑之間進(jìn)一步生成結(jié)合橡膠，提高補(bǔ)強(qiáng)效果。

膠料停放時，要注意停放場所溫度不能過高，空氣要流通，否則會引起“自硫”。停放時間也不能過長。停放時間太長會引起膠料噴霜。膠料必須存放在特制的鐵板上，防止粘上砂石，泥土和木屑等雜物。

12、混煉膠料為什么要進(jìn)行快檢，快檢的項目及其目的有哪些？

為了控制混煉膠的質(zhì)量，以保證膠料在以后加工工序中的工藝性能和最終產(chǎn)品的性能。生產(chǎn)中對每次的混煉膠都要進(jìn)行快檢，快速檢驗的目的是：判斷膠料中的配合劑分散是否良好，有無漏加和錯加，以及操作是否符合工藝要求，以便及時發(fā)現(xiàn)問題和進(jìn)行補(bǔ)救。

快檢的項目一般有可塑性、比重，硬度的測定等三項。

1）可塑性測定：從每個混煉膠的不同部位取三個試樣，然后用威氏可塑計或門尼粘度計測量其可塑性。

可塑性測定主要是檢驗?zāi)z料的混煉程度（如混煉不中或過煉）和原材料（如生膠、填料、軟化劑）是否錯加或漏加等。

2）比重的測定：將混煉膠試樣依次浸入不同比重的氯化鋅水溶液中進(jìn)行測定。

比重測定主要是檢驗?zāi)z料混煉是否均勻，以及是否錯加或漏加生膠，填料等原料。

1）硬度的測定：在規(guī)定的溫度和時間下將混煉膠試樣快速硫化成硫化膠，然后用硬度

計測定硬度值。

硬度測定主要是檢驗填充劑的分散程度，硫化的均勻程度以及原材料（如硫化劑、促進(jìn)劑及生膠、填料、軟化劑等）是否錯加漏加。

13、用硫化儀如何進(jìn)行混煉膠的快速測定？

用硫化儀來檢驗混煉膠的質(zhì)量時，其方法是先將正常配合和混煉的膠料測出一條標(biāo)準(zhǔn)的硫化曲線，然后將每次混煉膠料所測出的硫化曲線與之比較，從而作出判斷。每次混煉中，如出現(xiàn)錯加或漏加配合劑等問題時，必然反映到硫化曲線上直接作出判斷。

如下表是幾種配合的混煉膠料，下圖是混煉膠的硫化曲線圖，A為正常配合和混煉的膠料。可以看出配合和混煉程度不同的膠料的硫化曲線是不同的。

膠料配方組成特征

14、順丁膠和氯丁膠的混煉特點。

順丁膠的彈性恢復(fù)原性小，冷流性大，故混煉加工性能較差。

在開煉機(jī)混煉時，順丁膠容易脫輥，難以進(jìn)行混煉，為了混煉容易進(jìn)行，宜采用小輥距，低輥溫（40~50℃）的工藝條件。配合劑在順丁膠中的分散速度比天然膠慢，為了使配合劑分散均勻，宜采用兩段法，第一段先加生膠，氧化鋅、防老劑，割刀混合并薄通，然后加入三分之一碳黑，硬酯酸和油類。放寬輥溫宜在40℃以下，先加一段膠，割膠后加促進(jìn)劑，割刀混勻，加硫黃，使全部混入后割刀薄通。

在密煉機(jī)混煉時，裝膠量可適當(dāng)增大，輥溫可稍高，排膠溫度一般在130-140℃。可采用一段或二段混煉，但炭黑含量大或配用高結(jié)構(gòu)細(xì)粒子的炭黑時，則須采用二段混煉才能分散均勻。

氯丁橡膠對溫度很敏感，其物理狀態(tài)隨溫度變化而變化。通用型氯丁膠在常溫至70℃時為彈性態(tài)，易包輥，高于70℃則失去彈性，產(chǎn)生嚴(yán)重粘輥，配合劑難于分散。

在開煉機(jī)混煉時，輥溫一般在40-50℃范圍內(nèi)，生膠捏煉時輥距要逐漸由大調(diào)小以免粘輥；輥溫過高時，亦易粘輥，加料時，應(yīng)首先加入氧化鎂，以防焦燒，最后加入氧化鋅。

用密煉機(jī)混煉時，一般采用兩段法，但盡量降低溫度，使排膠溫度不超過100℃。裝膠量應(yīng)較小（填充系數(shù)為0.55），氧化鋅應(yīng)在第二段混煉時的壓片機(jī)上加入。

15、常見的混煉膠質(zhì)量毛病及其產(chǎn)生原因。

(1)配合劑結(jié)團(tuán)，原因是：生膠塑煉不充分；輥距過大；輥溫過高，裝膠容量過大，粉狀配合劑中含有粗粒子或結(jié)團(tuán)物，凝膠太多等。

（2）可塑度過高、過低或不均勻：主要原因是，塑煉膠可塑度不適當(dāng)；混煉時間過長或過短；混煉溫度不當(dāng)；增塑劑多加或少加；炭黑多或少加或品種用錯，混煉不均勻等。

（3）比重過大，過小或不均，造成的原因為配合劑稱量不準(zhǔn)；錯配或漏配、混煉中錯加或添加。例如：炭黑、氧化鋅、碳酸鈣等多加，或生膠、油類軟化劑少加時會出現(xiàn)比重過大。當(dāng)混煉不均時，就會出現(xiàn)比重不均。

（4）硬度過高、過低或不均，主要是硫化劑、促進(jìn)劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、生膠、軟化劑等稱量不準(zhǔn)，錯配或漏配，混煉中錯加或漏加等。混煉不均則造成硬度不均勻。

（5）噴霜：配合劑噴出膠料表面形成一層類似于“白霜”的現(xiàn)象。主要原因是某些配合劑用量過大，超過其常溫下在橡膠中的溶解度所造成的，混煉中如生膠混煉不足，混煉不勻，混煉溫度較高造成配合劑局部溶解，稱量不準(zhǔn)確等也會造成噴霜現(xiàn)象。

16、混煉膠料焦燒原因及防止措施，怎樣處理出現(xiàn)焦燒的膠料？

焦燒是一種膠料早期硫化現(xiàn)象，產(chǎn)生焦燒的原因有：配合不當(dāng)，如硫化劑、促進(jìn)劑用量太多；操作不當(dāng)，如輥溫過高、過早加入硫黃、或加入硫化劑后混煉時間太長。混煉不均造成硫化劑和促進(jìn)劑局部集中；膠料冷卻停放不當(dāng)。如停放過久，停放場地溫度過高或空氣流通等，

出現(xiàn)焦燒現(xiàn)象時，膠料表面不光滑，麻面可塑度降低，嚴(yán)重時膠料表面會出現(xiàn)大小不等的顆粒。

防止焦燒措施有：嚴(yán)重控制輥溫；改進(jìn)冷卻條件；按照操作規(guī)定加料；加強(qiáng)膠料管理；在配方中調(diào)整硫化體系或添加防焦劑。

對于出現(xiàn)焦燒的膠料，應(yīng)及時處理。輕微焦燒的膠料，可通過在低溫下（45℃以下）薄通4—6次。使其恢復(fù)可塑性，摻加好膠料中使用，摻用量控制在20%以下，焦燒較重的膠料在薄通時加入1—1.5%的硬脂酸或2-3%的油類軟化劑，在好膠料中摻用量不高于10%。嚴(yán)重焦燒的膠料只能做廢料處理，供做再生膠。