无锡市吉象橡塑机械有限公司

 橡胶混炼根据所用设备不同，混炼操作可分开炼机混炼和密炼机混炼。今天我们着重讲一下开炼机混炼。

首先：什么叫橡胶混炼？其目的意义如何？

橡胶混炼与混炼工艺主要是根据实验配方，准确称量生胶、各种配合剂的用量，将配合剂与生胶混合均匀并达到一定分散度，制备符合性能要求的混炼胶。简单来说，在炼胶上将各种配合剂加入到橡胶中制成混炼胶的工艺过程叫做混炼。

混炼的目的就是使配合剂均匀地分散于生胶中制得先是均匀一致的混合胶，同时使胶料具有适当的可塑性以确保后期的加工顺利进行。

混炼工艺对胶料的性能有很重要的影响。混炼不好，胶料就会出现配合剂分散不匀，胶料的可塑性过高或过低，焦烧、喷霜等现象，这不仅会使压延，压出，成型和硫化等工艺不能正常进行，而且还会导致成品的性能下降，甚至会造成产品的早期报废。因此，混炼是橡胶加工过程中的重要工序之一。

其次：混炼操作有哪几方法，各有何特点？

   混炼操作是指生胶经塑炼后，按顺序加入各种配合剂，经过塑炼达到均匀分散，然后再出片冷却以至停放为止的全过程。也就是由各种原材料制备胶料的过程。

根据所用设备不同，混炼操作可分开炼机混炼和密炼机混炼。

开炼机混炼是橡胶工业最老的方法，与密炼机相比，缺点是混炼生产效率低，劳动强度大，不安全和环境污染，并且胶料质量不高，优点是开炼机灵活性较大，适合工厂规模小、胶料批量少、品种多的生产加工。特别适用于海绵胶，硬质胶和生热量较大的合成胶（如丁晴胶）的混炼。

密炼机混炼特点是在密闭室中的高温加压条件下进行的。与开炼比较，密炼机容量大，混炼时间大短，效率高，混炼、排料和投料易于机械化，自动化，劳动强度低，操作安全，药品飞扬损失小，胶料质量和环境卫生条件较好。但密炼室温度很高，使对温度敏感的胶料混炼受到限制，不适合浅色制品和品种变换频繁的胶料混炼，另外，炼得的胶料形状不规则，需经压片机补充加工。

现在我们着重进入开炼机混炼的知识讲解阶段：

1开炼机混炼原理

开炼机混炼的工作原理是利用两个平行排列的中空辊筒，以不同的线速度相对回转，加胶包辊后，在辊距上方留有一定量的堆积胶，堆积胶拥挤、绉塞产生许多缝隙，配合剂颗粒进入到缝隙中，被橡胶包住，形成配合剂团块，随胶料一起通过辊距时，由于辊筒线速度不同产生速度梯度，形成剪切力，橡胶分子链在剪切力的作用下被拉伸，产生弹性变形，同时配合剂团块也会受到剪切力作用而破碎成小团块，胶料通过辊距后，由于流道变宽，被拉伸的橡胶分子链恢复卷曲状态，将破碎的配合剂团块包住，使配合剂团块稳定在破碎的状态，配合剂团块变小。胶料再次通过辊距时，配合剂团块进一步减小，胶料多次通过辊距后，配合剂在胶料中逐渐分散开来。采取左右割刀、薄通、打三角包等翻胶操作，配合剂在胶料中进一步分布均匀，从而制得配合剂分散均匀并达一定分散度的混炼胶。

2、开炼机得混炼过程可分为哪几个级段？试简述混炼过程。

开炼机混炼过程分为包辊，吃粉和翻炼三个阶段。

操作过程好下述：将生胶或塑炼胶，母胶等沿大牙轮一侧投入开炼机两辊缝中，辊距控制在3—4毫米，滚压3—4分钟，使之包于前辊，形成光滑无隙的包辊胶，此时将胶全部取下，将辊距调到10—11毫米，再把胶投入扎炼1分钟左右。根据包辊胶的多少割下部分余胶，使包辊胶的止端保持一定量的堆积胶。

然后按如料顺序加入配合剂，将配合剂辊入胶中这个过程为吃粉过程，加填充剂时应注意让粉剂自然地进入胶中与橡胶充分混合，勿过早采取割刀，同时要逐步调宽辊距，以使堆积胶数量保持在合宜范围内，待粉剂全部听吃完后，投下割下的余胶，由中央割刀分往两端，然后徐徐加入液态软化剂，继续滚压4-5分钟，待全部混匀后，割下一卷，减少堆积段，翻炼的目的是使胶料进一步混匀均匀，翻炼的方法有斜刀法，（八把刀法）打捆操作法、打三角包法和捣胶法（走刀法）等数种，比较有效果的是八把刀法即沿辊筒轴向平行的方向以45°角卷切，左右种四次，翻炼3-4分钟，翻炼完毕后，再一次调节辊距到4-5毫米，再用切落法补充翻炼2-3次，下片停放。辊温室控制在45℃左右。整个混炼过程完成。

3、在开炼机混炼时会出现哪几种包辊状态？如何取得适合于混炼的最好包辊炼状态？

开炼机混炼时，由于生胶的粘弹性质有所不同，生胶会出现甲种包混状态：

1）生胶不能进入混距，不能包辊，原因是辊温较低或胶料硬度大，弹性高。如硬丁晴胶或塑炼等，在这种情况下不能进行混炼。

2）生胶能包前辊，一般橡胶都能出现这种情况，这是正常混炼的包辊状态。

3)生胶通过辊缝后不能紧包前辊上，表现有脱辊（或称出兜）的现象。在温度稍高时，混炼顺丁胶或三元乙丙橡胶等会出现这种情况，此时使混炼操作发生困难。

4）呈粘流包辊，在高温下混炼塑性较大的胶料会出现这种情况，这种情况下混炼可正常进行，但对配合剂的分散下利。

在混炼时，一般应控制在第二种和第四种情况，而避免出现第一种和第三种情况。为了取得第二种情况，在操作中必须根据各种生胶的特性来选择适宜的温度，如顺丁胶的包辊性较差，适宜的混炼温度范围较窄当辊温超过50℃时，由于生胶的结晶溶解，变得无强韧性，就会出现第三种状态。天然胶和丁苯胶的包辊性较好，适宜的混炼温度范围较宽。

4、用开炼机混炼时，为什么要在辊筒上留有一定量的堆积胶？堆积胶的高度控制在什么范围为宜。

   混炼时，通常为辊缝上端保留适当量的堆积胶，当加入配合剂时，由于堆积胶的不继翻转和更替，便把配合剂带进辊缝中，并在辊缝间的剪切力作用下被擦入橡胶中。

   在吃粉过程中应控制堆积胶量，其高度不能超过接触角的范围（接触角一般为32-45°）。堆积胶过少，加入的粉剂不以被擦入橡胶中，甚至会被辊筒压成薄片而掉落在底盘上；过大时，胶料打滚，粉剂不易混入。

5、开炼机混炼的影响因素

影响开炼机混炼效果的因素主要有胶料的包辊性、装胶容量、辊温、辊距、辊筒的速比、加料顺序、加料方式及混炼时间等。

1、胶料的包辊性

胶料的包辊性好坏会影响混炼时吃粉快慢、配合剂分散，如果包辊性太差，甚至无法混炼。胶料的包辊性与生胶的性质（如格林强度、断裂拉伸比、******松弛时间等）、辊温和剪切速率有关，格林强度高、断裂拉伸比大、******松弛时间长的生胶包辊性好，如NR；格林强度低、断裂拉伸比小、******松弛时间短的生胶包辊性差，如BR。影响生胶这些性质的因素都会影响生胶的包辊性，如加入补强剂，提高胶料的格林强度，增大松弛时间，会明显改善BR的包辊性；胶料中过多加入液体软化剂，降低格林强度，缩短松弛时间，包辊性变差，甚至脱辊。辊温在胶料玻璃化转变温度（Tg）以下，无法包辊，在粘流温度（Tf）以上，胶料粘辊，也不能混炼，只有在Tg~ Tf之间某一温度范围内，胶料才有良好的包辊性，适于混炼。如采取减小辊距、增大速比或提高辊筒转速等方法增大剪切速率，可提高胶料的断裂拉伸比、延长******松弛时间，因而也能改善胶料的包辊性。

2、装胶容量

装胶容量过大，增加了堆积胶量，使堆积胶在辊缝上方自行打转，失去了起折纹夹粉作用，影响配合剂的吃入和分散效果，延长混炼时间，胶料的物性下降，同时会增大能耗，增加炼胶机的负荷，易使设备损坏。如果装胶量过少，堆积胶没有或太少，吃粉困难，生产效率太低。因此，开炼机混炼时装胶量要合适。可根据经验用下列公式计算装胶容量：

Q=K•D•L••ρ

Q—装胶量，Kg；

K—装料系数，K取0.0065～0.0085L/cm2；

D—滚筒致敬，cm；

L—辊筒工作部分的长度，cm；

ρ—胶料的密度，g/cm3。

当炼胶量较少时，为了保证辊距上方留有适量的堆积胶，可通过调整挡胶板的距离来实现。

3、辊距

胶料通过辊距时受到的剪切变形速率，与辊距、辊筒转速和速比之间的关系为：

γ——机械切变速率，s-1；

f——滚筒的速比，f=V1/V2；

V2——前辊筒表面旋转线速度，m/min；

V1——后辊筒表面旋转线速度，m/min；

    e——辊距，mm；

减小辊距，剪切变形速率增大，橡胶分子链和配合剂团块受到的剪切作用增大，配合剂团块容易破碎，因此有利于配合剂的分散，但橡胶分子链受剪切断裂的机会也增大，容易使分子链过度断裂，造成过炼，橡胶分子量降得过低，使胶料的物理机械性能降低。辊距过大，剪切作用太小，配合剂不易分散，给混炼操作带来困难。因此开炼机混炼时，辊距要合适。合适的辊距大小与装胶量有关，如表1-1所示。天然胶与合成胶并用时，并用比例相等，总胶量可按天然胶来定辊距；合成胶大于天然胶比例时，总胶量可按合成胶定辊距。

表1-1 辊距大小与装胶量的关系

4、速比与辊速

速比和辊速增大，对混炼效果的影响与减小辊距的规律一致，会加快配合剂的分散，但对橡胶分子链剪切也加剧，易过炼，使胶料物性降低，使胶料升温加快，能耗增加。速比过小，配合剂不易分散，生产效率低。开炼机混炼的辊筒速比一般在1.15～1.27范围内。

5、辊温

表1-2 不同胶料开炼机混炼时辊筒温度

随辊温升高，胶料的粘度降低，有利于胶料在固体配合剂表面的湿润，吃粉加快；但配合剂团块在柔软的胶料中受到的剪切作用会减弱，不容易破碎，不利于配合剂的分散，结合橡胶的生成量也会减少。因此开炼机混炼时辊筒的温度要合适。由于温度对不同胶料包辊性的影响不同，因此不同胶料混炼时辊温也应不同。NR包热辊，前辊温度要高于后辊；而大多数合成橡胶包冷辊，前辊温度要低于后辊。常用的橡胶开炼机混炼时辊温如表1-2所示。

6、加料顺序

混炼时加料顺序不当，轻则影响配合剂分散不均，重则导致焦烧、脱辊或过炼，加料顺序是关系到混炼胶质量的重要因素之一，因此加料必须有一个合理的顺序。加料顺序的确定一般遵循用量小、作用大、难分散的配合剂先加，用量多、易分散的配合剂后加，对温度敏感的配合剂后加，硫化剂与促进剂分开加等原则。因此开炼机混炼时，最先加入生胶、再生胶、母炼胶等包辊，如果配方中有固体软化剂如石蜡，可在胶料包辊后加入，再加入小料如活化剂（氧化锌、硬脂酸）、促进剂、防老剂、防焦剂等，再次加炭黑、填充剂，加完炭黑和填充剂后，再加液体软化剂，如果炭黑和液体软化剂用量均较大时，两者可交替加入，最后加硫化剂。如果配方中有超速级促进剂，应在后期和硫化剂一起加。配方中如有白炭黑，因白炭黑表面吸附性很强，粒子之间易形成氢键，难分散，应在小料之前加入，而且要分批加入。对NBR，由于硫黄与其相容性差，难分散，因此要在小料之前加，将小料中的促进剂放到最后加。

7、加料方式

加料方式不同也会影响吃粉速度和分散效果。如果配合剂连续加在某一固定位置，其它部位胶料不吃粉，相当于减少了吃粉面积，吃粉时间延长，吃粉慢，配合剂由吃入位置分散到其他地方需要的时间延长，因此也不利于配合剂的分散。加料时应将配合剂沿辊筒轴线方向均匀撒在堆积胶上，使堆积胶上都覆盖有配合剂，这样会缩短吃粉时间，也有利于配合剂在胶料中的分散，缩短混炼时间，较小对橡胶分子链的剪切破坏。