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橡膠混煉過程中易出現的問題及解決方法

發布者:admin 時間:2019-07-18 14:51:00
開煉機混煉橡膠時,常常會出現如粘輥和脫輥、配合劑分散不勻、焦燒等問題。這些問題的出現的確令人煩惱。因為他們的出現不僅使混煉的時間大大延長,而且還影響混煉膠的質量,嚴重者造成膠料報廢。因此每個煉膠人員在混煉過程中如何防止和解決這些問題很關鍵。當然,造成這些問題的原因有很多,且各不相同,但要防止和解決這些問題必須弄清楚問題的起因。一旦了解了問題的確切原因,則解決的辦法也就很簡單。

下面就談談如何防止和解決上述問題的一些辦法。

1粘輥和脫輥

橡膠混煉過程中粘輥和脫輥現象是比較常見的,其主要原因有以下幾種:

1)生膠

有些生膠如氯丁橡膠、丙烯酸酯橡膠、聚醚橡膠等在混煉過程中易粘輥。盡管在混煉過程中采取了一些防范措施和處理辦法,但往往卻不能獲得滿意的效果。然而有些生膠如順丁橡膠、乙丙橡膠則不易包輥。在混煉過程中同樣也采取了一些措施,但效果也并不滿意。因此粘輥和脫輥與生膠的品種有著密切的關系。一般來說,大多數極性橡膠易粘輥,非極性橡膠則不易粘輥。因此混煉之前應掌握什么生膠易粘輥而什么生膠不易粘輥,做到心中有數。

2)配合劑

由于配合劑造成的粘輥與脫輥現象非常多。如果配方中軟化劑過多,則混煉膠硬度不高而引起混煉膠易粘輥。但配方中的填充劑過多,混煉極易脫輥。特別是易粘輥的生膠,如果軟化劑用量大,粘輥現象很嚴重,就氯丁橡膠膠料而言,如果硬度(邵爾A)在60以下,粘輥現象比較嚴重,從而使正常的割刀翻煉無法進行,薄通更不用說。遇到這種情況,需要兩個煉膠人員密切配合,一人

割刀,一人用少量滑石粉覆蓋輥筒表面,只有這樣才能使翻煉、薄通正常進行。這里應注意的是千萬不可涂覆得過多,否則會影響膠料質量。當然還有其他方法,如使用酒精或其他溶劑都可使粘輥膠料扒下。盡管這些方法不太科學,但非常實用,用此方法制備的膠料符合技術指標。如果丁腈橡膠膠料中的硬質炭黑比較多,且軟化劑又很少,則其在混煉過程中易脫輥。遇到這種情況,可先在合適的輥距下加完各種配合劑,然后在較小的輥距下使膠料包快輥進行混煉、翻煉,其效果也是非常理想的。上述兩種情況在實際生產中經常

碰到。此外,希望各位同仁應注意下述情況,即在丙烯酸酯橡膠混煉過程中,盡量用硬脂酸涂覆輥筒表面,以減輕粘輥現象,但有時卻達不到所期望的效果,這與配方設計有很大的關系。如果配方中的炭黑品種,硫化劑及促進劑使用得當,其混煉效果比較好。反之,會使混煉難以進行。丁腈橡膠屬于不易粘輥的橡膠,但用沉淀法白炭黑作為補強劑時,往往會出現嚴重粘輥現象。遇到這種情況,不必擔憂,在混煉后期膠料會自行脫輥。有經驗的配方設計人員在設計配方時會注意到哪種膠料易粘輥,以避免給加工工藝帶來許多不利因素,從而使工藝過程能夠順利進行。氟硅橡膠膠料極易粘輥使混煉不能正常進行,因此有經驗的配方設計人員往往在不影響氟硅橡膠膠料性能的前提下加入一些硅橡膠,以減輕氟硅橡膠在混煉過程中的粘輥和脫輥現象,其效果是非常明顯的。

由配合劑引起混煉過程中的粘輥和脫輥現象比較普遍,以上所舉的幾種情況就是這樣,但是只要我們找出問題的癥結所在,就不難找到解決問題的方法。因煉膠工人經驗不足而引起的粘輥和脫輥現象在實際工作中也是司空見慣的。比如固馬隆樹脂、松焦油、松香的加入往往使膠料趨于粘輥,但只要在混煉過程中稍加注意哪些生膠、配合劑易粘輥,哪些不易粘輥,就會在加料順序上稍加變通。只有這樣才能使膠料的粘輥現象大大減輕,從而使混煉能夠正常進行。作為一名煉膠人員,遇到問題時除了尋找客觀原因外,著重還要檢查自身原因,是不是盡最大努力找出問題的癥結,只有這樣才能使自己的技術水平不斷提高。

3)輥溫

掌握好混煉溫度是保證混煉膠質量的一個重要環節。每種生膠在混煉過程中都有其最佳的混煉溫度。如果溫度不適宜,會給混煉帶來許多不利的因素。

比如,氯丁橡膠、氯醚橡膠及丙烯酸酯橡膠在溫度較高的情況下混煉時,粘輥現象嚴重,膠料無法從煉膠機上扒下。嚴重者造成膠料焦燒。為了促使不易包輥的膠料在混煉過程中有良好的包輥性能,往往通過提高混煉溫度來解決。比如:丁基橡膠、乙丙橡膠膠料的實際混煉溫度高于其他膠料。只有這樣,才能夠保證膠料在正常的混煉過程中有較好的包輥性。

有些生膠由于其自身原因,必須在較高的溫度下進行塑化、混煉。粉末狀氯化聚乙烯就是其中的一例,如果溫度較低,則塑化速度慢,且效果不好,此外還直接影響混煉膠質量。對于硅橡膠來說,混煉溫度要低,以避免粘輥。但是,當加入硫化劑尤其是DCP后,混煉溫度應適當提高,一般為40"50℃,因為DCP的熔點是39℃,如果低于這個溫度,DCP不易分散,而使膠料含有大量的DCP粒子,從而影響膠料質量;如果溫度過高,則又會使膠料粘輥。因此,DCP作為硅橡膠硫化劑時,混煉溫度要控制得當。既不能太高又不能過低。

在實際工作中,為了使膠料達到某些特殊性能,常常要加入某些特殊原材料,以達到預期目的。丁腈橡膠中加人大量的樹脂就是其中的一例。如果在混煉過程中仍按丁腈橡膠的一般溫度進行混煉,往往適得其反,甚至事倍功半。實踐證明,在較低的溫度下混煉丁腈橡膠膠料,粘輥現象較為嚴重;在溫度稍高的情況下混煉,粘輥現象反而減輕。因此,在混煉過程中,一定要根據具體情況來確定混煉溫度。

一些生膠在混煉過程中的基本溫度列于下表:

4)加料順序

在橡膠混煉過程中,加料順序的正確與否不僅對混煉膠質量有較大影響,而且對混煉膠工藝性能也有較大的影響。如果加料的順序正確,可在較短時間內獲得滿意結果,反之既費時又費力。當然,各種膠料有不同的加料順序,但是有一點應特別注意:加料開始階段一定要慢,不可操之過急,以天然橡膠為例,天然橡膠在諸多橡膠中的包輥性是較好的,但是在混煉過程中炭黑不能加

太快、太多,否則會很快脫輥。盡管氯丁橡膠在混煉過程中易粘輥,但是也不能加的太快、太少,否則也容易脫輥。

在混煉過程中硬脂酸加入的早晚對膠料的工藝性能影響很大。如果加入得過早,容易引起脫輥,因此在混煉一段時間后加入比較合適。只有這樣,硬脂酸不僅可以減輕脫輥現象,而且還起軟化劑的作用。當然,事情并不是一成不變的。就混煉丙烯酸酯橡膠而言,要求要先加入硬脂酸,因為它可減輕丙烯酸酯橡膠易粘輥現象,如其不然,丙烯酸酯橡膠膠料的混煉則變得十分麻煩。

對于硅橡膠來說,待生膠包輥后即可加入二苯基硅二醇結構控制劑,并混勻。這樣可大大減輕硅橡膠膠料的結構化程度,并使其返煉能夠順利進行。反之。將給返煉帶來極大的困難。

在混煉過程中,各種油類軟化劑通常都是和填充劑、炭黑分批交替加入的,這樣可使混煉操作能夠順利進行。但是在油類軟化劑較多的情況下,最好將其和炭黑、填充劑攪拌一起加入。以避免膠料脫輥和粘輥。

在添加炭黑和填充劑的過程中,一旦出現膠料起包和有脫輥跡象,則應停止加料。否則,會出現大面積的脫輥,影響煉膠工藝的順利進行。

5)混煉方法

經驗豐富的煉膠人員在混煉操作過程中既不費時也不費力,并且混煉膠質量高,其主要原因就是掌握了各種橡膠的混煉方法。只有掌握了正確的混煉方法才能夠在混煉操作中得心應手。

嚴格地講,混煉從生膠塑煉就開始了。因為生膠可塑度的大小直接影響混煉工藝能否順利進行。生膠可塑度小膠料不易包輥,并且使混煉時問大大延長,最終影響膠料的物理、化學性能。因此要制備合格的混煉膠就必須有合乎要求的塑煉膠。

即使有合乎要求的塑煉膠,在混煉伊始,生膠包輥后也要在其壓軟并且表面平整光滑后,方可按照一定的加料順序加料。只有這樣,混煉過程中才能省時省力。

對于各種膠料來說,一定要使生膠先混合均勻并包輥,然后按照一定的加料順序加料。

在混煉過程中,當配合劑投入輥筒問時,嚴禁放輥距和割刀,以免造成脫輥。即使需要割刀,也只能在輥筒兩端割下較窄的膠條,千萬不可大面積割刀,否則會造成嚴重的脫輥或粘輥現象。

輥距大小對整個混煉操作能否順利進行關系極大。一般來說,生膠上煉膠機以后,輥筒間要有一定的堆積膠。隨著各種配合劑、炭黑的加入,輥筒問的堆積膠會不斷增多,此時可采取放輥距或割刀取余膠的方法來減少輥筒問的堆積膠。根據個人的操作習慣可任選上述兩種方法中的一種或兩種兼用兩種方法。但有一點應特別注意:輥距一次不可放得過大;割刀取膠也只能待輥筒兩端

的膠料滾壓光滑后進行,否則會給混煉帶來麻煩。在這里順便強調一句:混煉過程中千萬不要停車放輥距。盡管這樣做省力,但是違反了操作規程。

在混煉過程中,有些膠料會粘在前后兩輥上.這時可扒下任意一輥筒上的膠料,并使其包在另一輥筒上。然后進行翻煉。

對于粘輥比較嚴重的膠料來說,可一手割刀,一手瞬間用力扒下全部膠料。然后將扒下來的膠料重新上輥。這樣粘輥現象會有所減輕。對于粘輥特別嚴重的膠料來說,使用上述辦法仍無法扒下,則可停車扒膠。

一般地說,對易粘輥的膠料,可采用較大的輥距進行翻煉,這樣割刀、扒膠比較容易。對于易脫輥的膠料,最好采用較小的輥距進行翻煉、搗膠。

6)輥筒上的油污或雜魘

如果輥筒上有油污或雜質,膠料極易脫輥或粘輥。因此,在混煉之前應用洗輥膠洗輥或用酒精、汽油等擦洗輥,以避免膠料脫輥或粘輥。更重要的是,如果不擦洗輥筒而進行混煉,往往會影響混煉膠質量。比如,如果不擦洗混煉過帶有發泡劑膠料的設備而進行其他膠料的混煉,就會污染其他膠料,從而造成整輥膠料報廢。

然而在實際工作中,為了避免膠料脫輥和粘輥,往往要采取某些措施來造成人為的輥筒“污染”,比如,混煉丙烯酸酯橡膠時,首先在生膠上車以前用硬脂酸涂覆輥筒表面,然后加生膠進行混煉,這樣可大大地減輕膠料粘輥現象。眾所周知,丁腈橡膠膠料硬度越高,包輥性越差,易脫輥。解決這個問題的辦法是用固體古馬隆樹脂涂覆輥筒表面,然后進行混煉,其效果比較理想。這里應強調的是,丁腈橡膠膠料中一定要有固體古馬隆樹脂,否則不能用上述方法進行混煉。

在混煉過程中,如果因操作不當而使液體配合劑粘在輥筒上,也會造成膠料脫輥??梢?,低分子聚乙烯蠟粘在輥筒上會引起膠料粘輥。因此在混煉過程中一定要根據實際情況確定混煉方法,以避免膠料粘輥或脫輥。

總之,在混煉過程中,膠料的粘輥和脫輥現象比較普遍。然而影響膠料粘輥和脫輥的因素并不是單一的,而是多方面的。但是,只要找出問題的所在,上述問題就會迎刃而解。

2配合劑分散不勻

配合劑分散不勻對混煉膠質量的影響極大,輕微者可通過返煉來解決,嚴重者造成膠料報廢。配合劑在膠料中分散不勻的主要原因有以下幾點:

1)生膠的可塑度

就不同用途的膠料而言,生膠可塑度是不同的。如果生膠的可塑度小,各類配合劑在膠料中的分散就不好,從而造成單位面積內的配合劑含量不一致。因此生膠塑煉是解決配合劑分散不勻的一個重要條件。

2)粉狀配合劑的質量

在配料過程中一定要注意檢查粉狀配合劑是否合乎技術要求。對不合乎要求的配合劑則要停止使用。對有些配合劑來說,一旦受潮,其使用效果就會大受影響,甚至失效報廢。所以粉狀配合荊的保管一定要合乎規范,不能馬虎。受潮、結團或粒徑過大配合劑的加入會使膠料表面、內部存在著大大/J,d、的配合粒子。在這種情況下,采用任何返煉方式都難以排除這些配合劑的粒子。因此,在配料之前就應當對配合劑進行處理,該報廢的就報廢,不能湊合使用;粒徑過大的應當過篩。一般情況下粉碎后的防老劑A不大于4克/塊,硬脂酸、石蠟不大于3克/塊,松香不大于5克/塊。粒徑過大的氫氧化鈣應當過180目的篩子。

3)輥距

在混煉過程中,如果輥距過大,一方面膠料易脫輥,另一方面配合劑加入以后不易混入到橡膠內部,會很快通過輥隙被壓成片狀而落人料盤。重新投到輥筒上的配合劑往往分散性較差。由此制備的膠料存在著大小不等的配合劑粒子,從而影響膠料質量。所以,混煉過程中,輥距的大小要自始至終根據輥筒問的膠料堆積量加以調整,不能過大或過小。

4)裝膠量

每種型號的煉膠機都有一定的裝膠量。因此,混煉要根據煉膠機的裝膠量來確定待混煉膠料的多少。當然,采用同一煉膠機混煉不同品種的生膠,其裝膠量不同。如果裝膠量過大,配合劑難以混入膠中。如果放寬輥距配合劑也極易落人料盤內,從而使混煉膠的質量下降,混煉時間延長。因此,待混煉的膠料量為煉膠機最大裝膠量的60"--'80%為宜。

5)輥溫或加料順序

大多數膠料均采用開煉機混煉,一般情況下輥溫較低為好。因為溫度愈低,橡膠粘度越大,故受剪切作用力也就更大,這樣有利于配合劑的分散。如果溫度高,橡膠易軟化,故受剪切作用力很小。在這種情況下低熔點配合劑熔化后結團,不利于分散,甚至易產生噴霜現象。

加料順序不正確也是導致配合劑分散不勻的一個重要因素。應根據配方中配合劑的特性及用量來考慮加料順序。一般情況下,用量少、難分散的先加,用量多而易分散的后加。

液體軟化劑最好在粉狀配合劑加完后和炭黑、填充劑分批交替加入,以加速它們的分散。如果液體軟化劑和粉狀軟化劑一起加入,粉狀配合劑很可能結團或膠料打滑,從而影響配合荊的分散。

混煉特殊橡膠有特定的操作法。比如,混煉硫黃高達30%~50%的硬質膠時,如果最后加硫黃,則硫黃難以短時間內分散均勻,若長時間混煉,則易導致膠料焦燒。比如,制備海綿膠料時,由于生膠可塑性大,軟化劑用量又特別多,所以粉狀配合劑應在早期加入,而炭黑、填充劑和軟化劑應最后加入,以免膠料流動性太大而影響其他配合劑的分散。

操作方法不當又是影響分散不勻的一個重要因素。比如,在操作過程中,亂割刀、未能及時將落到料盤中的配合劑重新投到輥筒上、不正確地搗膠翻煉、沒有薄通或薄通次數不夠等等都會使配合劑分散不勻。

另外,混煉不均勻的膠料還會出現噴霜、技術性能指標不合格等現象。這對配料員來說,除在工作中認真操作以外,還要做到每次配完料必須認真核對所配原材料是否與配方一致,力爭避免錯配、漏配。此外,煉膠人員在煉膠過程中也要檢查原材料是否與配方一致,發現問題及時解決。

3焦燒

焦燒在橡膠混煉過程中也是容易出現的問題之一。從本質上講,焦燒就是膠料在混煉過程中發生的提前硫化。這一現象的發生與煉膠操作不當有關系。

在橡膠混煉過程中,引起膠料焦燒的因素有以下幾個方面:

1)裝膠量

在混煉過程中,如果裝膠量過大,輥筒溫度上升快,從而導致膠料溫度升高,以至膠料焦燒。尤其是在混煉硬度較高的膠料時,最容易出現焦燒。在添加配合劑、炭黑的過程中一般不會出現焦燒,而在搗膠、薄通過程中容易出現焦燒。因此,裝膠量不宜過大。即使裝膠量過大,可采用邊加炭黑邊抽膠的辦法混煉,但輥筒上始終要有適量的堆積膠。最后將混完配合劑、炭黑的膠料合在一起翻煉、搗膠、薄通。如輥溫、膠料溫度過高,可停機,待稍微冷卻后再翻煉、搗膠、薄通。采用上述方法基本上可解決因裝膠量過大而引起的膠料焦燒問題。

2)輥溫

每種膠料都有最佳的混煉溫度范圍,每個煉膠人員都應該掌握它。如果沒有掌握,輕者會使膠料在混煉過程中脫輥、粘輥;重者引起膠料焦燒。因此,掌握好膠料混煉溫度是整個混煉過程順利進行的關鍵。

氯丁橡膠的輥溫一般控制在40~50℃,如果輥溫高,膠料容易粘輥,配合劑、炭黑也容易結團,從而造成膠料表面既不平整也不光滑,并有輕微膠疙瘩;此時,翻煉、薄通都無濟于事。這種現象可以稱為假焦燒現象。嚴重者膠料焦燒,整輥膠報廢。就丙烯酸酯橡膠、氟橡膠而言,如果輥溫控制不當,也會出現上述假焦燒現象。

在混煉過程中,尤其在薄通階段,如果輥溫過高,膠料最容易出現焦燒。一般情況下,膠料不會出現大面積焦燒,而是局部焦燒。這主要是局部輥溫驟然升高所致。然而,輥距小、膠片越薄、膠料硬度越高,越容易導致膠料焦燒。因此,在薄通硬度較高的膠料時,輥距不可太少,一般為0.5~1mm。

如果輥溫過高,必須停機,待膠料冷卻以后再薄通。這樣可大大減少因輥溫過高而導致膠料焦燒的幾率。

3)硫化劑的加入時間

對于大多數橡膠而言,硫化劑一般在混煉后期加入較為適宜。但是硫化劑和促進劑不可一起加入,其目的是防止膠料早期老化。比如天然橡膠,硫黃一般在混煉后期加入(硬質膠除外),而促進劑在早期加入,不可早期將硫黃和促進荊一起加入。這樣其焦燒的機會就會減少。又如氯丁橡膠、氧化鋅在混煉后期加入,而氧化鎂在前期加入。

在輥溫、膠料溫度較高的情況下,如果加入硫化劑,其操作尤其要小心。搗膠、翻煉的速度要快、薄通時輥距要大一些。最好還是在輥溫、膠料溫度較低情況下加入硫化劑為好。

嚴格地講,硫化齊j加入膠料以后,膠料的硫化歷程就開始了。但是,這一階段的硫化并不是所希望的,應盡可能防止膠料出現早期硫化,千方百計排除一切能夠引起膠料焦燒的因素,以保證混煉順利進行。

然而,對于有些膠料來說,硫黃要在混煉前期加入,丁腈橡膠就是典型的例子,其主要原因是硫黃在丁腈橡膠中的分散性不好。如果加入的過晚,勢必出現硫黃在膠料中分散不勻的現象,但在混煉前期加入會大大減少因分散不勻而給混煉帶來的麻煩,有利于保證混煉膠的質量。只要硫黃在前期加入,硫化促進劑就應該在混煉后期加入。

隨著硫黃的加入,膠料混煉過程中的焦燒趨勢明顯增加。然而混煉階段的輥溫、膠料溫度不能太高,混煉速度要快,以保證混煉膠質量。

4)硫黃、硫化劑及促進劑的分散程度

顯而易見,如果硫黃分散不勻或者硫化劑、促進荊局部集中,就會引起膠料焦燒。這種情況在混煉過程中不該存在。但是,由于混煉大都是在一定的溫度下進行,加之有些硫化劑、促進劑用量大,并且局部集中,所以膠料在這種情況下焦燒也就不足為怪了。因此,在混煉過程中,絕不可將硫化劑、促進劑集中在一點加入,而是將其均勻地撒在膠料表面,由堆積膠帶入膠料的內部。這樣,有助于硫化劑、促進劑的分散。

‘在搗膠、翻煉階段,也絕不允許只對部分膠料割刀翻煉。因為這樣既不利于硫化劑、促進劑的分散,又容易出現膠料焦燒。

5)混煉時間

混煉時間一般不宜過長。要在較短時間內制備出符合性能要求的混煉膠,實踐證明,膠料經過一段時間混煉后,各種配合劑都已均勻的分散在膠料中,若繼續延長混煉時間,則對膠料的性能有百害而無一利,因為這樣做會造成膠料“過煉”,橡膠分子會受到破壞,這不僅使膠料的物理機械性能下降,而且還消耗了能源,既費時又費力。由于長時間混煉會使輥筒、膠料溫度升高,從而使膠料的焦燒幾率大大增加。因此,混煉時間要根據具體情況來確定,不宜過長。

除了上述幾點外,還有許多引起膠料焦燒的因素,如膠料停放得過久、膠料停放場所的溫度過高、膠料受長時間的光照或受到油漬、雜質的污染等等。

4焦燒膠料的處理方法

在混煉過程中,如果發現膠料焦燒,應停止混煉,剔除焦燒部分,以避免整輥膠料有膠疙瘩。而直接影響膠料質量。另外,為了防止膠料進一步焦燒,須待膠料冷卻以后再進行混煉。

對于輕微焦燒的膠料,可在輥距0.5 trim以下,輥溫在40℃左右的煉膠機上薄通,直到膠疙瘩最少為止。對焦燒稍重的膠料,也可進行二段薄通。對于焦燒嚴重的膠粒,在薄通后加入1~1.5%的硬脂酸,使其膨潤,并使交聯鍵破壞。這種膠料只能用于質量要求不高的低級制品。

上面介紹了膠料混煉過程中易出現的幾個問題及解決辦法,下面將介紹膠料保管的幾個措施。

1)混煉完的膠料要迅速冷卻,要避免泥沙、木屑等雜質混人膠料中。

2)冷卻后的膠料最好封裝貯存。

3)膠料應在通風、陰涼、溫度為0~28℃、相對濕度不大于80%、距離熱源1米以上的條件下貯存,并避免日光直接照射。

4)在運輸、貯存中,應防止膠料與油、酸、堿及其他有害物質接觸。

5)貯存的膠料要有記錄檔案,超過貯存期的膠料,使用前要進行全面質量檢查、合格者方可使用,否則不得使用。
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