橡胶的塑炼及混炼

一、橡胶的塑炼

  对于橡胶制品来说，要求生胶具有一定的可塑度。例如，对于模压工业制品的橡胶要求生胶可塑度在0.25～0.35左右。对于压延、压出、海绵胶、胶浆等胶料的可塑度要求在0.4～0.6左右。如果升胶达不到所需的可塑度，会给混炼带来很大的困难，同时无法保证制品的质量。因此，对于门尼粘度较高的生胶必须进行塑炼，并获得所需的可塑度，保证其后各项工序的顺利进行。可塑度过高或过低会对橡胶加工和制品有何不良影响呢?如果生胶混炼不足，可塑度达不到要求，则混炼困难，会发生脱辊等现象;另外胶料的收缩率增大。生胶过度塑炼则混炼胶的硬度、拉伸强度下降，则耐介质耐老化性能下降。所以，按照不同的制品要求，来搞好生胶的塑炼，是非常重要的。

  并非每种生胶都要进行塑炼。这是视橡胶塑炼特性、门尼粘度等等情况而定。一般情况下，门尼粘度(ML100℃1+4)在80以下的除特殊用途的胶料外可不必进行塑炼，在混炼以前薄通几次就可以进行混炼了。门尼粘度(ML100℃1+4)80以上的生胶则要进行塑炼，但也不完全是这样。如氟橡胶尽管它的门尼粘度为65～180，但它的分子链刚性大，性质稳定，生胶经长时间的塑炼，不但粘度下降极少，有时还会增大。所以，氟橡胶不经塑炼可直接进行混炼。

  从国内橡胶加工工业来看，目前主要塑炼的是不饱和天然胶和硬丁腈胶。对于三元乙丙胶、丁基胶、氯丁胶、顺丁胶和丙烯酸酯胶，如果用于模压制品则不需进行塑炼，可直接进行混炼。但对于压延、压出、海绵制品，为了保证制品的收缩率小，制品表面光滑，即使不需塑炼就可以混炼的生胶，也要进行多段塑炼，以提高生胶的可塑度，生产出合格的制品。近年来，从国外进口的软丁橡胶如日本丁腈240S、俄罗斯的CKH-26等，因其门尼粘度值较低。一般不必进行塑炼，而直接进行混炼。

  下面就天然胶和丁腈胶的塑炼方法和注意事项略加表速。

  天然胶由于它的生胶门尼粘度值大，机械强度高，如果不经塑炼则混炼十分困难(这里主要指1#～5#烟片胶)。所以，天然胶在混炼以前必须进行塑炼，以便得到适宜的可塑度。

  天然橡胶由于是结晶性橡胶，尤其在冬季如果不解除结晶，那么会给切胶带来很大的困难，并且损害设备。所以在切胶以前，要进行烘胶。烘胶一般在烘胶房进行，温度约为60℃左右，时间48小时为宜。

  生胶自烘房取出后，首先清除生胶表面的杂质，然后用切胶机切成约5公斤左右的小块备用。最好将胶块用隔离剂隔开，以免相互粘连，并保持清洁。切好的胶块需要破胶，一般工厂是在炼胶机上进行。以14寸炼胶机为例，首先调窄挡板(工作面约占辊筒长度的2/3)，调小辊距(0.5㎜)，目的是防止炼胶机负载过大，而发生“跳闸”和损坏设备。然后将胶块一块一块地靠大牙轮一端投入炼胶机中，装胶量约为20公斤左右。装胶时应侧身对着炼胶机或站在炼胶机侧面，以防止胶弹出伤人，与此同时打开冷却水。破好的生胶要及时塑炼，不要长时间停放。因为停放时间一长，生胶会重新粘成一团。还要重新进行切胶、破胶比较麻烦。

  塑炼时，将生胶放入塑炼机中，任其自然通过辊距直接落入料盘中，不要包辊。反复进行，时间约为30分钟左右，辊温控制在50℃以下。如果温度过高，则会出现假可塑度现象(一旦塑炼胶冷却后，又会发生复原现象)。为了避免这种现象，辊筒温度越低越好，同时机械剪切力增大利于橡胶大分子降解，从而获得塑炼效果。

  在塑炼开始后的前十分钟内，天然橡胶塑炼效果十分明显。随着时间延长可塑度增加会减慢。如果这个时候停止混炼，在混炼的时候，会很快的反映出来：塑炼胶不易包辊，即使是包辊，表面也是不平滑，粉料不能加入。这个时候要对塑炼胶进行重新薄通塑炼。直至获得满意的效果。

  从以上情况看，尽管时间不断延长，天然胶可塑度增长没有前十分钟内效果显著。但不等于说只塑炼十分钟就行了。相反，以后的塑炼是十分必要的。否则混炼时会增大劳动强度及延长混炼时间，混炼胶的质量也无法保证。

  塑炼程度的高低，质量的好坏，有操作经验的人通过肉眼就可以观察到。塑炼好的生胶表面平整光滑，是半透明的。这个时候，生胶就基本上达到了可塑度。如果经验不足，也可放宽辊距(2～3㎜)，使其包于前辊。生胶如果表面不光滑，则说明塑炼还不够，如果表面光滑，说明塑炼好了。当然，塑炼不够还得重新塑炼，直至获得满意的塑炼效果。

  塑炼好的生胶辊距放宽至2～3㎜下片。胶片长80公分、宽40公分、厚0.4公分。自然冷却，然后打隔剂待用。也可将下好的胶片直接用磅秤秤好混炼胶所需的数量。塑炼好的生胶一般停放8小时后使用。

  丁腈胶，这里主要指硬丁腈胶，初始门尼粘度90～120，可塑性及工艺性能极差，如果不经塑炼，则混炼无法进行。其生胶韧性大、塑炼生热大，故塑炼特别困难。丁腈胶的塑炼与天然胶比较，塑炼时温度比天然胶还要低(约40℃)，装胶容量要少15公斤左右(是天然橡胶的70%)。丁腈橡胶随着丙烯腈含量的增加，混炼越容易。通常情况下，丁腈-26，丁腈-40这些用于模压制品的丁腈胶料，生胶经一段塑炼就可以了，时间约40分钟。特殊要求的丁腈橡胶要进行多段塑炼，以便获得满意的可塑度。对于丁腈-18，经过一段塑炼，可塑度只有0.18左右，这对于橡胶制品来说，可塑度太低了，必须要进行多段塑炼。再经过35分钟塑炼的丁腈胶-18，可塑度可达0.23左右，基本满足加工要求。

  塑炼丁腈胶和塑炼天然胶的方法基本一致。通常采用的是低温薄通法和分段塑炼法。塑炼好的生胶表面光滑发亮，包辊以后表面没有大大小小的窟窿。

  在塑炼过程中，影响生胶塑炼效果的因素固然很多。但对于具体操作人员来说，无外乎是炼胶机的温度、辊距、时间、装胶容量和操作熟练程度的影响。

  实践证明，辊温越低，塑炼的效果越好。但在实际操作中，辊筒的冷却又受到各种客观原因的限制，不可能完全达到理想的效果。因此，多采用分段塑炼法来弥补其不足。也可采用冷风循环爬架装置来加快胶片的冷却，提高塑炼效果。

  辊距越小，塑炼效果越好。生胶在较小的辊距下通过辊筒。一方面，生胶所受的剪切力大，使橡胶大分子迅速降解;另一方面，胶片越薄散发热量也越快。这对塑炼效果是大有好处。我们曾做过对比试验，辊距0.5㎜和辊距1㎜相比较，辊距越大，塑炼时间越长，大约长10分钟左右。且没有小辊距的塑炼质量好。

  同样，装胶量的多少，也直接影响了生胶的塑炼效果。可以想象，装胶量多生胶通过辊缝间的时间长，在同样的塑炼时间内，装胶量少的要比装胶量多的塑炼效果好。有些操作人员在塑炼时贪图快，装胶量大大高于规定要求，这是十分错误的。装胶量太多，首先设备承受不了，超负荷运转下，极易发生“跳闸”同时也增加了损害设备的危险性;其次，塑炼时间延长，即加大了劳动强度，塑炼胶质量也不好。所以，装胶量要视设备和胶种而定，不可任意加大装胶量。通常情况下，合成胶的装胶量要比天然胶少20%左右。

  有些合成胶在合成时质量不稳定，每块胶的质量差异比较大。有操作经验的人一眼就可看出哪一块塑炼时所需时间相对短一些，哪一块胶塑炼时时间要长一些。有经验的操作人员在塑炼时往往不太注意时间的概念，而以塑炼效果为依据。合成质量不好的生胶，塑炼时间往往大于所规定的时间。我们有一个不太成熟的经验，以丁腈-26为例，如果生胶块发乌，那么这块胶就容易塑炼。如果生胶发白则塑炼就不太容易。至于以上两种胶块是不是丙烯腈含量不同呢？还是合成时的其他问题，我们没有做过这方面的测试，不能妄下结论。塑炼时只是感觉到发白的生胶“水分”较大，生胶通过辊缝比较困难，这样就增加了混炼时间。如果采用相同的混炼时间，混炼胶的质量肯定不好。国产三元乙丙胶同样存在上述问题，混炼时发乌的生胶容易包辊，发白的生胶包辊就比较困难。有的生胶要经过近20分钟左右才能包辊，无形中混炼时间就延长了。

二、橡胶的混炼

  混炼是橡胶加工过程中最重要、最复杂的工序之一。同时也是最容易产生质量波动的工序之一。混炼胶质量的高低直接影响了制品质量。因此搞好橡胶的混炼是至关重要的。

  作为一个炼胶工如何搞好橡胶的混炼呢？我认为除严格掌握各个胶种的混炼特性、加药顺序等等必备知识外，还要勤动脑、勤思考、用心炼胶。只有这样才是一个比较合格的炼胶工。

  在混炼过程中要保证混炼胶的质量应做到以下几点：

    1、各种用量少、但作用大的配合剂要充分混炼均匀，否则会引起胶料焦烧或硫化不熟。

    2、要严格按照混炼工艺规程、加料顺序进行混炼。

    3、混炼时间要严格掌握，时间不能过长或过短，只有这样才能保证混炼胶的可塑度。

    4、对用量大的炭黑和填充剂不要随意抛撤，一定要用完。而且要把料盘打扫干净。

  影响混炼胶质量的因素固然很多。但具体表现在配合剂分散不均、喷霜、焦烧等方面，这些都是可以目测到的。

  配合剂分散不均匀除胶料表面有配合剂的粒子外，用刀割开胶片，胶料断面也会发现有大小不等的配合剂粒子。混炼均匀的胶料，断面处是光滑的。对于配合剂分散不均匀现象如果经多次返炼还不能解决，这辊胶就要报废了。所以炼胶工在操作过程中要严格遵守工艺规程，并不时地从辊筒的两端和中间部位取胶片观察配合剂是否分散均匀。

  喷霜，如果不是配方设计的问题，那么就是在混炼过程中加药顺序不当引起的，或者是混炼不均匀，配合剂结团引起的。所以在混炼过程中要严格把关，避免这类现象的发生。

  焦烧，是混炼过程中最应注意的问题之一。胶料焦烧以后，表面或内部局部具有弹性的熟胶粒。如果焦烧轻微的话，可以通过薄通的方法来解决。若焦烧严重，则胶料报废。从工艺因素看，胶料的焦烧主要是温度的影响，如果胶料温度过高，生胶、硫化剂、促进剂就会在混炼过程中发生反应，即焦烧。一般情况下，混炼时装胶量过大，辊筒温度太高，都会使胶料温度升高，导致焦烧。当然，加料顺序不当，硫化剂和促进剂同时加入也容易引起焦烧。

  硬度的波动也是影响混炼胶质量的一个重要因素。同一硬度的胶料，往往混炼出的硬度不一样，有些甚至相差甚远。这主要因为胶料混炼不均匀、配合剂分散不好造成的。同时，炭黑少加或多加也会引起胶料硬度的波动。另一方面，配合剂秤量不准同样也会引起胶料硬度的波动。如硫化剂、促进剂炭黑的多加，胶料硬度变大。软化剂、生胶称量多，而炭黑等少加，则胶料硬度变小。混炼时间过长，则胶料硬度变小。混炼时间太短，胶料就变硬。所以说，混炼时间不要太长和太短。混炼太长，除胶料硬度变小外，胶料的拉伸强度下降，扯断伸长率上升，耐老化性能下降等等。同时也增大了操作人员的劳动强度，空耗了能源。

  所以，混炼只要能够使各种配合剂在胶料中充分分散，并保证获得所需的物理机械性能和压延、压出等工艺操作的要求就行了。

  作为一个合格的炼胶工即不但有很强的工作责任心，同时，还必须熟悉各种生胶和原材料。即不但了解它们的作用和特性，还要能够在无标签的情况下，准确说出他们的名称，尤其是外观差不多的配合剂。比如，氧化镁、氧化硝和氢氧化钙、高耐磨炭黑、快压出炭黑和半补强炭黑以及国产丁腈—18、丁腈—26、丁腈—40等等。

  橡胶的混炼。一般单位和工厂大都采用开放式炼胶机。它的最大特点是，灵活机动性大，对于橡胶变种频繁、硬质胶、海绵胶等的混炼特别适用。

  用开炼机混炼，加药顺序就显得特别重要了。通常情况下，生胶沿压轮一端投入辊缝间，辊距控制在2㎜左右(以14寸炼胶机为例)滚压5分钟。生胶成光滑无隙胶片包在前辊上，辊筒上有一定量的堆积胶。堆积胶大约占生胶总量的1/4，接着加入防老剂、促进剂，并捣胶数次。这样做的目的是使防老剂和促进剂在胶中分散均匀。同时，防老剂先加入能防止高温炼胶时发生的热老化现象。而有些促进剂对胶料有增塑作用。随后加氧化锌。加炭黑时开始要加入极少量的，因为有些生胶一加炭黑就脱辊。如若有脱辊迹象，则停止加炭黑，待胶料重新光滑的包在辊筒上，再加入炭黑。加炭黑的方法有多种。主要有：1、将炭黑沿辊筒的工作长度全面加入;2、往辊筒中间部位加炭黑;3、紧靠档板一端加入。我认为，后两种加炭黑的方法比较可取，即是脱辊也只脱胶一部分，不可能全部脱辊。胶料脱辊以后，炭黑易被压成片状，再上辊以后不容易分散。特别是混炼硬质胶时，硫黄压成片状，在胶中特别难以分散。无论是返炼、薄通都不能改变胶片存在的黄色的“麻”点。总之，加炭黑时要少加、勤加。不要图省事将炭黑全部倒在辊筒上。加炭黑的初期是“吃料”最快的时候。此时不要加软化剂，待加入一半炭黑后，加入一半软化剂，这样又可使“吃料”加快。另一半软化剂，同剩余的炭黑一起加入。在加粉料的过程中要逐步放宽辊距使埋积胶保持在适当的范围内，让粉料自然进入胶中与橡胶最大限度的混合。在这个阶段，严禁割刀，以免影响混炼胶的质量。在软化剂过多的情况下，也可将炭黑与软化剂制成膏状加入。硬脂酸不可过早加入，过早易引起脱辊，最好是在辊筒还有部分炭黑时加入，硫化剂也应该在后期加入。有些硫化剂还要在辊筒上还有少许炭黑时加入。如硫化剂DCP。如果待炭黑全部吃完后，再加DCP就会受热熔化成液状，落入料盘。这样，胶料中的硫化剂份数就会减少。从而影响了混炼胶的质量，很可能造成硫化不熟。所以，硫化剂要在适当的时候，视不同的品种适时加入。待各种配合剂全部加完后，就要进一步翻炼，使胶料混炼均匀。通常翻炼操作方法有“八把刀”、“三角包”、“打卷”、“薄通”等方法。

  “八把刀”是沿辊筒平行方向以45°角割刀，左右各四次。剩下来的胶扭转90°后加入辊筒。目的是胶料在纵、横方向受到滚压，利于混炼均匀。“三角包”是借辊筒之力，在其上打成三角形的胶包，“打卷”是一手割刀，一手将胶料卷成筒状，然后投入辊中。这样做的目的是为了使胶料混炼均匀。但是，“三角包”、“打卷”不利于胶料散热，易造成焦烧，且劳动强度大，所以这两种方法都不宜提倡。翻炼时间5～6分钟。

  胶料翻炼完后，要对胶料进行薄通。实践证明，胶料薄通对配合剂在胶料中的分散是非常行之有效的。薄通方法是将辊距调整在0.1～0.5㎜，将胶料投入辊筒中，任其自然落入料盘。待其落完后，再将胶料扭转90°上辊。如此反复进行5～6次。如果胶料温度过高，则要停止薄通，待胶料冷却后再薄通，以防胶料焦烧。

  薄通完毕，放宽辊距到4～5㎜。胶料上车前，先将胶料撕下一小块投入辊中，目的是冲开辊距，避免大量胶料入辊后，使炼胶机猛烈受到较大力的作用，而损坏设备。胶料上车后，要全部通过辊缝一次，然后再包于前辊，继续翻炼2～3分钟，及时下片、冷却。胶片长80公分、宽40公分、厚0.4公分。冷却的方法有自然冷却和冷水槽冷却，这要视各单位的条件而定。同时，要避免胶片与土、砂粒等污物接触，以免影响混炼胶的质量。

  在混炼过程中要严格控制辊距。不同生胶的混炼和各种硬度胶料的混炼所需温度都不相同，所以，要根据具体情况来掌握好辊筒温度。

  有些炼胶工人存在以下两种不正确的想法：1、认为混炼时间越长，胶的质量就越高。实际情况并非如此，其原因前文已经作过叙述。2、认为辊筒上方堆积胶少粉料加的快，混炼速度就会加快。其实不然，如果辊筒间没有堆积胶或堆积胶太小，粉料易被压成片状落入料盘，这样除对混炼胶质量有影响之外，还要重新打扫料盘，再次将落入的粉料加入辊筒间，如此反复多次，大大延长了混炼时间，且增大了劳动强度。当然，如果堆积胶太多，粉料混入速度就会减慢。可见堆积胶太多或太少对混炼都是不利的。所以说，混炼时辊筒间要有一定量的堆积胶。混炼时粉料一方面靠机械力的作用挤入胶中，另一方面，胶料在机械力的作用下易形成折子，粉料极易随着折子而被卷入胶中。其结果是混炼时间缩短，劳动强度减小，且混炼胶质量好。