橡膠混煉工藝介紹課件

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(diǎn)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,以獲得必要的補(bǔ)強(qiáng)效果;c.膠料應(yīng)具有適當(dāng)而

2、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(shí)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(gè)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(dú)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

3、，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(xiǎn)性大、配合劑飛揚(yáng)損失大、工作環(huán)境條件差、混煉質(zhì)量較差等缺點(diǎn)，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(yàn)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?；鞜捁に囁軣挼亩x：塑煉的目的： 經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸?，使生膠由強(qiáng)韌的高彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浂挥锌伤苄缘?/p>

4、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(shí)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(shí)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.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

5、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(dú)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(dú)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(gè)C-C鍵能。機(jī)械力作用尚未克服大分子鏈之間相互作用之前，早已超過了分子鏈中單個(gè)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

6、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(shí)，機(jī)械塑煉效果與塑煉溫度之間的關(guān)系分為兩個(gè)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(shí)，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(shí)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

7、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

8、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(shí)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(shí)，采用一段塑煉法即可，如膠料的可塑度要求較高，采用一段塑煉時(shí)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

9、低，膠料黏度高，機(jī)械塑煉效果增大(5)塑煉時(shí)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(shí)，可塑度在0.5以內(nèi)時(shí)，膠料的可塑度隨時(shí)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(shí)間、化學(xué)塑解劑等(a).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(shí)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

10、，膠料達(dá)到相同的可塑度要求所需要的塑煉時(shí)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(shí)間 排膠溫度一定，密煉機(jī)塑煉效果最初隨著塑煉時(shí)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)

11、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(shí),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(shí)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(shí)，溫度宜在155 以下，塑煉 時(shí)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(shí)，輥距0.5-1.0mm，輥溫30-45 。用密煉 機(jī)塑煉時(shí)要嚴(yán)格控制塑煉溫度和時(shí)間，若溫度過高或時(shí)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

12、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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)應(yīng)采用低

13、輥溫25-30 ，密煉機(jī)塑煉效果較好，排膠溫度在120 左右?；鞜捁に?.原材料的質(zhì)量檢驗(yàn)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?yàn)樾枰Q量的藥劑太多，有些公司采用混料灌攪拌均勻后再分包稱量，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

14、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上面投加配合劑。在生膠夾帶配合劑通過輥距時(shí)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(gè)混煉過程分為包輥、吃粉、翻煉三個(gè)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(shí)

15、間(見下表)(5)加料順序 混煉時(shí)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(shí)間延長，易發(fā)生焦燒和過煉，降低混煉膠質(zhì)量。加料順序的一般原則是：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?yàn)閷ζ浠旌暇鶆蚨纫蟾?，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

16、機(jī)混煉加料次序?yàn)椋荷z、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(shí)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(yùn)行試剎車，調(diào)

17、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

18、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(shí)間和上頂栓壓力?，F(xiàn)在國內(nèi)最好的混煉方法是通過溫度，時(shí)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160 ，投加硫黃促進(jìn)劑時(shí)的排膠溫度控制在90-125 。(1)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)用密煉時(shí)間長短來控制(2)溫度標(biāo)準(zhǔn)用排膠溫度控制(3)混煉效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)密煉時(shí)間，溫度和功率相互配合控制(1)天然橡膠 密煉機(jī)混煉生熱性小，多采用一段混煉法，排膠溫度控制在140 以下。(2)丁苯橡膠 分兩段混煉，炭黑分批投加，容量適當(dāng)減小，排料溫度要低于130 ，防止高溫產(chǎn)生凝膠。(3)順丁橡膠 密煉機(jī)混煉溫度和容量可適當(dāng)增大，排料溫度控制在130140 以下。(4)丁基橡膠 密煉機(jī)混煉容量可比天然膠大5%10%，要盡可能早加補(bǔ)強(qiáng)填充劑，增加機(jī)械剪切效果，以高溫150 混合分散效果較好。配方填充量高時(shí)可用分段法