橡膠的塑煉及混煉

一、橡膠的塑煉

對(duì)于橡膠制品來(lái)說(shuō)，要求生膠具有一定的可塑度。例如，對(duì)于模壓工業(yè)制品的橡膠要求生膠可塑度在0.25～0.35左右。對(duì)于壓延、壓出、海綿膠、膠漿等膠料的可塑度要求在0.4～0.6左右。如果升膠達(dá)不到所需的可塑度，會(huì)給混煉帶來(lái)很大的困難，同時(shí)無(wú)法保證制品的質(zhì)量。因此，對(duì)于門(mén)尼粘度較高的生膠必須進(jìn)行塑煉，并獲得所需的可塑度，保證其后各項(xiàng)工序的順利進(jìn)行?？伤芏冗^(guò)高或過(guò)低會(huì)對(duì)橡膠加工和制品有何不良影響呢?如果生膠混煉不足，可塑度達(dá)不到要求，則混煉困難，會(huì)發(fā)生脫輥等現(xiàn)象;另外膠料的收縮率增大。生膠過(guò)度塑煉則混煉膠的硬度、拉伸強(qiáng)度下降，則耐介質(zhì)耐老化性能下降。所以，按照不同的制品要求，來(lái)搞好生膠的塑煉，是非常重要的。

并非每種生膠都要進(jìn)行塑煉。這是視橡膠塑煉特性、門(mén)尼粘度等等情況而定。一般情況下，門(mén)尼粘度(ML100℃1+4)在80以下的除特殊用途的膠料外可不必進(jìn)行塑煉，在混煉以前薄通幾次就可以進(jìn)行混煉了。門(mén)尼粘度(ML100℃1+4)80以上的生膠則要進(jìn)行塑煉，但也不完全是這樣。如氟橡膠盡管它的門(mén)尼粘度為65～180.但它的分子鏈剛性大，性質(zhì)穩(wěn)定，生膠經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的塑煉，不但粘度下降極少，有時(shí)還會(huì)增大。所以，氟橡膠不經(jīng)塑煉可直接進(jìn)行混煉。

從國(guó)內(nèi)橡膠加工工業(yè)來(lái)看，目前主要塑煉的是不飽和天然膠和硬丁腈膠。對(duì)于三元乙丙膠、丁基膠、氯丁膠、順丁膠和丙烯酸酯膠，如果用于模壓制品則不需進(jìn)行塑煉，可直接進(jìn)行混煉。但對(duì)于壓延、壓出、海綿制品，為了保證制品的收縮率小，制品表面光滑，即使不需塑煉就可以混煉的生膠，也要進(jìn)行多段塑煉，以提高生膠的可塑度，生產(chǎn)出合格的制品。近年來(lái)，從國(guó)外進(jìn)口的軟丁橡膠如日本丁腈240S、俄羅斯的CKH-26等，因其門(mén)尼粘度值較低。一般不必進(jìn)行塑煉，而直接進(jìn)行混煉。

下面就天然膠和丁腈膠的塑煉方法和注意事項(xiàng)略加表速。

天然膠由于它的生膠門(mén)尼粘度值大，機(jī)械強(qiáng)度高，如果不經(jīng)塑煉則混煉十分困難(這里主要指1#～5#煙片膠)。所以，天然膠在混煉以前必須進(jìn)行塑煉，以便得到適宜的可塑度。

天然橡膠由于是結(jié)晶性橡膠，尤其在冬季如果不解除結(jié)晶，那么會(huì)給切膠帶來(lái)很大的困難，并且損害設(shè)備。所以在切膠以前，要進(jìn)行烘膠。烘膠一般在烘膠房進(jìn)行，溫度約為60℃左右，時(shí)間48小時(shí)為宜。

生膠自烘房取出后，首先清除生膠表面的雜質(zhì)，然后用切膠機(jī)切成約5公斤左右的小塊備用。最好將膠塊用隔離劑隔開(kāi)，以免相互粘連，并保持清潔。切好的膠塊需要破膠，一般工廠是在煉膠機(jī)上進(jìn)行。以14寸煉膠機(jī)為例，首先調(diào)窄擋板(工作面約占輥筒長(zhǎng)度的2/3)，調(diào)小輥距(0.5㎜)，目的是防止煉膠機(jī)負(fù)載過(guò)大，而發(fā)生“跳閘”和損壞設(shè)備。然后將膠塊一塊一塊地靠大牙輪一端投入煉膠機(jī)中，裝膠量約為20公斤左右。裝膠時(shí)應(yīng)側(cè)身對(duì)著煉膠機(jī)或站在煉膠機(jī)側(cè)面，以防止膠彈出傷人，與此同時(shí)打開(kāi)冷卻水。破好的生膠要及時(shí)塑煉，不要長(zhǎng)時(shí)間停放。因?yàn)橥７艜r(shí)間一長(zhǎng)，生膠會(huì)重新粘成一團(tuán)。還要重新進(jìn)行切膠、破膠比較麻煩。

塑煉時(shí)，將生膠放入塑煉機(jī)中，任其自然通過(guò)輥距直接落入料盤(pán)中，不要包輥。反復(fù)進(jìn)行，時(shí)間約為30分鐘左右，輥溫控制在50℃以下。如果溫度過(guò)高，則會(huì)出現(xiàn)假可塑度現(xiàn)象(一旦塑煉膠冷卻后，又會(huì)發(fā)生復(fù)原現(xiàn)象)。為了避免這種現(xiàn)象，輥筒溫度越低越好，同時(shí)機(jī)械剪切力增大利于橡膠大分子降解，從而獲得塑煉效果。

在塑煉開(kāi)始后的前十分鐘內(nèi)，天然橡膠塑煉效果十分明顯。隨著時(shí)間延長(zhǎng)可塑度增加會(huì)減慢。如果這個(gè)時(shí)候停止混煉，在混煉的時(shí)候，會(huì)很快的反映出來(lái)：塑煉膠不易包輥，即使是包輥，表面也是不平滑，粉料不能加入。這個(gè)時(shí)候要對(duì)塑煉膠進(jìn)行重新薄通塑煉。直至獲得滿(mǎn)意的效果。

從以上情況看，盡管時(shí)間不斷延長(zhǎng)，天然膠可塑度增長(zhǎng)沒(méi)有前十分鐘內(nèi)效果顯著。但不等于說(shuō)只塑煉十分鐘就行了。相反，以后的塑煉是十分必要的。否則混煉時(shí)會(huì)增大勞動(dòng)強(qiáng)度及延長(zhǎng)混煉時(shí)間，混煉膠的質(zhì)量也無(wú)法保證。

塑煉程度的高低，質(zhì)量的好壞，有操作經(jīng)驗(yàn)的人通過(guò)肉眼就可以觀察到。塑煉好的生膠表面平整光滑，是半透明的。這個(gè)時(shí)候，生膠就基本上達(dá)到了可塑度。如果經(jīng)驗(yàn)不足，也可放寬輥距(2～3㎜)，使其包于前輥。生膠如果表面不光滑，則說(shuō)明塑煉還不夠，如果表面光滑，說(shuō)明塑煉好了。當(dāng)然，塑煉不夠還得重新塑煉，直至獲得滿(mǎn)意的塑煉效果。

塑煉好的生膠輥距放寬至2～3㎜下片。膠片長(zhǎng)80公分、寬40公分、厚0.4公分。自然冷卻，然后打隔劑待用。也可將下好的膠片直接用磅秤秤好混煉膠所需的數(shù)量。塑煉好的生膠一般停放8小時(shí)后使用。

丁腈膠，這里主要指硬丁腈膠，初始門(mén)尼粘度90～120.可塑性及工藝性能極差，如果不經(jīng)塑煉，則混煉無(wú)法進(jìn)行。其生膠韌性大、塑煉生熱大，故塑煉特別困難。丁腈膠的塑煉與天然膠比較，塑煉時(shí)溫度比天然膠還要低(約40℃)，裝膠容量要少15公斤左右(是天然橡膠的70%)。丁腈橡膠隨著丙烯腈含量的增加，混煉越容易。通常情況下，丁腈-26.丁腈-40這些用于模壓制品的丁腈膠料，生膠經(jīng)一段塑煉就可以了，時(shí)間約40分鐘。特殊要求的丁腈橡膠要進(jìn)行多段塑煉，以便獲得滿(mǎn)意的可塑度。對(duì)于丁腈-18.經(jīng)過(guò)一段塑煉，可塑度只有0.18左右，這對(duì)于橡膠制品來(lái)說(shuō)，可塑度太低了，必須要進(jìn)行多段塑煉。再經(jīng)過(guò)35分鐘塑煉的丁腈膠-18.可塑度可達(dá)0.23左右，基本滿(mǎn)足加工要求。

塑煉丁腈膠和塑煉天然膠的方法基本一致。通常采用的是低溫薄通法和分段塑煉法。塑煉好的生膠表面光滑發(fā)亮，包輥以后表面沒(méi)有大大小小的窟窿。

在塑煉過(guò)程中，影響生膠塑煉效果的因素固然很多。但對(duì)于具體操作人員來(lái)說(shuō)，無(wú)外乎是煉膠機(jī)的溫度、輥距、時(shí)間、裝膠容量和操作熟練程度的影響。

實(shí)踐證明，輥溫越低，塑煉的效果越好。但在實(shí)際操作中，輥筒的冷卻又受到各種客觀原因的限制，不可能完全達(dá)到理想的效果。因此，多采用分段塑煉法來(lái)彌補(bǔ)其不足。也可采用冷風(fēng)循環(huán)爬架裝置來(lái)加快膠片的冷卻，提高塑煉效果。

輥距越小，塑煉效果越好。生膠在較小的輥距下通過(guò)輥筒。一方面，生膠所受的剪切力大，使橡膠大分子迅速降解;另一方面，膠片越薄散發(fā)熱量也越快。這對(duì)塑煉效果是大有好處。我們?cè)鲞^(guò)對(duì)比試驗(yàn)，輥距0.5㎜和輥距1㎜相比較，輥距越大，塑煉時(shí)間越長(zhǎng)，大約長(zhǎng)10分鐘左右。且沒(méi)有小輥距的塑煉質(zhì)量好。

同樣，裝膠量的多少，也直接影響了生膠的塑煉效果?？梢韵胂螅b膠量多生膠通過(guò)輥縫間的時(shí)間長(zhǎng)，在同樣的塑煉時(shí)間內(nèi)，裝膠量少的要比裝膠量多的塑煉效果好。有些操作人員在塑煉時(shí)貪圖快，裝膠量大大高于規(guī)定要求，這是十分錯(cuò)誤的。裝膠量太多，首先設(shè)備承受不了，超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下，極易發(fā)生“跳閘”同時(shí)也增加了損害設(shè)備的危險(xiǎn)性;其次，塑煉時(shí)間延長(zhǎng)，即加大了勞動(dòng)強(qiáng)度，塑煉膠質(zhì)量也不好。所以，裝膠量要視設(shè)備和膠種而定，不可任意加大裝膠量。通常情況下，合成膠的裝膠量要比天然膠少20%左右。

有些合成膠在合成時(shí)質(zhì)量不穩(wěn)定，每塊膠的質(zhì)量差異比較大。有操作經(jīng)驗(yàn)的人一眼就可看出哪一塊塑煉時(shí)所需時(shí)間相對(duì)短一些，哪一塊膠塑煉時(shí)時(shí)間要長(zhǎng)一些。有經(jīng)驗(yàn)的操作人員在塑煉時(shí)往往不太注意時(shí)間的概念，而以塑煉效果為依據(jù)。合成質(zhì)量不好的生膠，塑煉時(shí)間往往大于所規(guī)定的時(shí)間。我們有一個(gè)不太成熟的經(jīng)驗(yàn)，以丁腈-26為例，如果生膠塊發(fā)烏，那么這塊膠就容易塑煉。如果生膠發(fā)白則塑煉就不太容易。至于以上兩種膠塊是不是丙烯腈含量不同呢?還是合成時(shí)的其他問(wèn)題，我們沒(méi)有做過(guò)這方面的測(cè)試，不能妄下結(jié)論。塑煉時(shí)只是感覺(jué)到發(fā)白的生膠“水分”較大，生膠通過(guò)輥縫比較困難，這樣就增加了混煉時(shí)間。如果采用相同的混煉時(shí)間，混煉膠的質(zhì)量肯定不好。國(guó)產(chǎn)三元乙丙膠同樣存在上述問(wèn)題，混煉時(shí)發(fā)烏的生膠容易包輥，發(fā)白的生膠包輥就比較困難。有的生膠要經(jīng)過(guò)近20分鐘左右才能包輥，無(wú)形中混煉時(shí)間就延長(zhǎng)了。

二、橡膠的混煉

混煉是橡膠加工過(guò)程中最重要、最復(fù)雜的工序之一。同時(shí)也是最容易產(chǎn)生質(zhì)量波動(dòng)的工序之一。混煉膠質(zhì)量的高低直接影響了制品質(zhì)量。因此搞好橡膠的混煉是至關(guān)重要的。

作為一個(gè)煉膠工如何搞好橡膠的混煉呢?我認(rèn)為出除嚴(yán)格掌握各個(gè)膠種的混煉特性、加藥順序等等必備知識(shí)外，還要勤動(dòng)腦、勤思考、用心煉膠。只有這樣才是一個(gè)比較合格的煉膠工。

在混煉過(guò)程中要保證混煉膠的質(zhì)量應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

1、各種用量少、但作用大的配合劑要充分混煉均勻，否則會(huì)引起膠料焦燒或硫化不熟。

2、要嚴(yán)格按照混煉工藝規(guī)程、加料順序進(jìn)行混煉。

3、混煉時(shí)間要嚴(yán)格掌握，時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，只有這樣才能保證混煉膠的可塑度。

4、對(duì)用量大的炭黑和填充劑不要隨意拋撤，一定要用完。而且要把料盤(pán)打掃干凈。

影響混煉膠質(zhì)量的因素固然很多。但具體表現(xiàn)在配合劑分散不均、噴霜、焦燒等方面，這些都是可以目測(cè)到的。

配合劑分散不均勻除膠料表面有配合劑的粒子外，用刀割開(kāi)膠片，膠料斷面也會(huì)發(fā)現(xiàn)有大小不等的配合劑粒子。混煉均勻的膠料，斷面處是光滑的。對(duì)于配合劑分散不均勻現(xiàn)象如果經(jīng)多次返煉還不能解決，這輥膠就要報(bào)廢了。所以煉膠工在操作過(guò)程中要嚴(yán)格遵守工藝規(guī)程，并不時(shí)地從輥筒的兩端和中間部位取膠片觀察配合劑是否分散均勻。

噴霜，如果不是配方設(shè)計(jì)的問(wèn)題，那么就是在混煉過(guò)程中加藥順序不當(dāng)引起的，或者是混煉不均勻，配合劑結(jié)團(tuán)引起的。所以在混煉過(guò)程中要嚴(yán)格把關(guān)，避免這類(lèi)現(xiàn)象的發(fā)生。

焦燒，是混煉過(guò)程中最應(yīng)注意的問(wèn)題之一。膠料焦燒以后，表面或內(nèi)部局部具有彈性的熟膠粒。如果焦燒輕微的話(huà)，可以通過(guò)薄通的方法來(lái)解決。若焦燒嚴(yán)重，則膠料報(bào)廢。從工藝因素看，膠料的焦燒主要是溫度的影響，如果膠料溫度過(guò)高，生膠、硫化劑、促進(jìn)劑就會(huì)在混煉過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)，即焦燒。一般情況下，混煉時(shí)裝膠量過(guò)大，輥筒溫度太高，都會(huì)使膠料溫度升高，導(dǎo)致焦燒。當(dāng)然，加料順序不當(dāng)，硫化劑和促進(jìn)劑同時(shí)加入也容易引起焦燒。

硬度的波動(dòng)也是影響混煉膠質(zhì)量的一個(gè)重要因素。同一硬度的膠料，往往混煉出的硬度不一樣，有些甚至相差甚遠(yuǎn)。這主要因?yàn)槟z料混煉不均勻、配合劑分散不好造成的。同時(shí)，炭黑少加或多加也會(huì)引起膠料硬度的波動(dòng)。另一方面，配合劑秤量不準(zhǔn)同樣也會(huì)引起膠料硬度的波動(dòng)。如硫化劑、促進(jìn)劑炭黑的多加，膠料硬度變大。軟化劑、生膠稱(chēng)量多，而炭黑等少加，則膠料硬度變小?；鞜挄r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則膠料硬度變小?；鞜挄r(shí)間太短，膠料就變硬。所以說(shuō)，混煉時(shí)間不要太長(zhǎng)和太短。混煉太長(zhǎng)，除膠料硬度變小外，膠料的拉伸強(qiáng)度下降，扯斷伸長(zhǎng)率上升，耐老化性能下降等等。同時(shí)也增大了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，空耗了能源。

所以，混煉只要能夠使各種配合劑在膠料中充分分散，并保證獲得所需的物理機(jī)械性能和壓延、壓出等工藝操作的要求就行了。

作為一個(gè)合格的煉膠工即不但有很強(qiáng)的工作責(zé)任心，同時(shí)，還必須熟悉各種生膠和原材料。即不但了解它們的作用和特性，還要能夠在無(wú)標(biāo)簽的情況下，準(zhǔn)確說(shuō)出他們的名稱(chēng)，尤其是外觀差不多的配合劑。比如，氧化鎂、氧化硝和氫氧化鈣、高耐磨炭黑、快壓出炭黑和半補(bǔ)強(qiáng)炭黑以及國(guó)產(chǎn)丁腈—18、丁腈—26、丁腈—40等等。

橡膠的混煉。一般單位和工廠大都采用開(kāi)放式煉膠機(jī)。它的最大特點(diǎn)是，靈活機(jī)動(dòng)性大，對(duì)于橡膠變種頻繁、硬質(zhì)膠、海綿膠等的混煉特別適用。

用開(kāi)煉機(jī)混煉，加藥順序就顯得特別重要了。通常情況下，生膠沿壓輪一端投入輥縫間，輥距控制在2㎜左右(以14寸煉膠機(jī)為例)滾壓5分鐘。生膠成光滑無(wú)隙膠片包在前輥上，輥筒上有一定量的堆積膠。堆積膠大約占生膠總量的1/4.接著加入防老劑、促進(jìn)劑，并搗膠數(shù)次。這樣做的目的是使防老劑和促進(jìn)劑在膠中分散均勻。同時(shí)，防老劑先加入能防止高溫?zé)捘z時(shí)發(fā)生的熱老化現(xiàn)象。而有些促進(jìn)劑對(duì)膠料有增塑作用。隨后加氧化鋅。加炭黑時(shí)開(kāi)始要加入極少量的，因?yàn)橛行┥z一加炭黑就脫輥。如若有脫輥跡象，則停止加炭黑，待膠料重新光滑的包在輥筒上，再加入炭黑。加炭黑的方法有多種。主要有：1、將炭黑沿輥筒的工作長(zhǎng)度全面加入;2、往輥筒中間部位加炭黑;3、緊靠檔板一端加入。我認(rèn)為，后兩種加炭黑的方法比較可取，即是脫輥也只脫膠一部分，不可能全部脫輥。膠料脫輥以后，炭黑易被壓成片狀，再上輥以后不容易分散。特別是混煉硬質(zhì)膠時(shí)，硫黃壓成片狀，在膠中特別難以分散。無(wú)論是返煉、薄通都不能改變膠片存在的黃色的“麻”點(diǎn)?？傊?，加炭黑時(shí)要少加、勤加。不要圖省事將炭黑全部倒在輥筒上。加炭黑的初期是“吃料”最快的時(shí)候。此時(shí)不要加軟化劑，待加入一半炭黑后，加入一半軟化劑，這樣又可使“吃料”加快。另一半軟化劑，同剩余的炭黑一起加入。在加粉料的過(guò)程中要逐步放寬輥距使埋積膠保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，讓粉料自然進(jìn)入膠中與橡膠最大限度的混合。在這個(gè)階段，嚴(yán)禁割刀，以免影響混煉膠的質(zhì)量。在軟化劑過(guò)多的情況下，也可將炭黑與軟化劑制成膏狀加入。硬脂酸不可過(guò)早加入，過(guò)早易引起脫輥，最好是在輥筒還有部分炭黑時(shí)加入，硫化劑也應(yīng)該在后期加入。有些硫化劑還要在輥筒上還有少許炭黑時(shí)加入。如硫化劑DCP。如果待炭黑全部吃完后，再加DCP就會(huì)受熱熔化成液狀，落入料盤(pán)。這樣，膠料中的硫化劑份數(shù)就會(huì)減少。從而影響了混煉膠的質(zhì)量，很可能造成硫化不熟。所以，硫化劑要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，視不同的品種適時(shí)加入。待各種配合劑全部加完后，就要進(jìn)一步翻煉，使膠料混煉均勻。通常翻煉操作方法有“八把刀”、“三角包”、“打卷”、“薄通”等方法。

“八把刀”是沿輥筒平行方向以45°角割刀，左右各四次。剩下來(lái)的膠扭轉(zhuǎn)90°后加入輥筒。目的是膠料在縱、橫方向受到滾壓，利于混煉均勻。“三角包”是借輥筒之力，在其上打成三角形的膠包，“打卷”是一手割刀，一手將膠料卷成筒狀，然后投入輥中。這樣做的目的是為了使膠料混煉均勻。但是，“三角包”、“打卷”不利于膠料散熱，易造成焦燒，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以這兩種方法都不宜提倡。翻煉時(shí)間5～6分鐘。

膠料翻煉完后，要對(duì)膠料進(jìn)行薄通。實(shí)踐證明，膠料薄通對(duì)配合劑在膠料中的分散是非常行之有效的。薄通方法是將輥距調(diào)整在0.1～0.5㎜，將膠料投入輥筒中，任其自然落入料盤(pán)。待其落完后，再將膠料扭轉(zhuǎn)90°上輥。如此反復(fù)進(jìn)行5～6次。如果膠料溫度過(guò)高，則要停止薄通，待膠料冷卻后再薄通，以防膠料焦燒。

薄通完畢，放寬輥距到4～5㎜。膠料上車(chē)前，先將膠料撕下一小塊投入輥中，目的是沖開(kāi)輥距，避免大量膠料入輥后，使煉膠機(jī)猛烈受到較大力的作用，而損壞設(shè)備。膠料上車(chē)后，要全部通過(guò)輥縫一次，然后再包于前輥，繼續(xù)翻煉2～3分鐘，及時(shí)下片、冷卻。膠片長(zhǎng)80公分、寬40公分、厚0.4公分。冷卻的方法有自然冷卻和冷水槽冷卻，這要視各單位的條件而定。同時(shí)，要避免膠片與土、砂粒等污物接觸，以免影響混煉膠的質(zhì)量。

在混煉過(guò)程中要嚴(yán)格控制輥距。不同生膠的混煉和各種硬度膠料的混煉所需溫度都不相同，所以，要根據(jù)具體情況來(lái)掌握好輥筒溫度。

有些煉膠工人存在以下兩種不正確的想法：1、認(rèn)為混煉時(shí)間越長(zhǎng)，膠的質(zhì)量就越高。實(shí)際情況并非如此，其原因前文已經(jīng)作過(guò)敘述。2、認(rèn)為輥筒上方堆積膠少粉料加的快，混煉速度就會(huì)加快。其實(shí)不然，如果輥筒間沒(méi)有堆積膠或堆積膠太小，粉料易被壓成片狀落入料盤(pán)，這樣除對(duì)混煉膠質(zhì)量有影響之外，還要重新打掃料盤(pán)，再次將落入的粉料加入輥筒間，如此反復(fù)多次，大大延長(zhǎng)了混煉時(shí)間，且增大了勞動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)然，如果堆積膠太多，粉料混入速度就會(huì)減慢。可見(jiàn)堆積膠太多或太少對(duì)混煉都是不利的。所以說(shuō)，混煉時(shí)輥筒間要有一定量的堆積膠?；鞜挄r(shí)粉料一方面靠機(jī)械力的作用擠入膠中，另一方面，膠料在機(jī)械力的作用下易形成折子，粉料極易隨著折子而被卷入膠中。其結(jié)果是混煉時(shí)間縮短，勞動(dòng)強(qiáng)度減小，且混煉膠質(zhì)量好。