橡膠混煉根據(jù)所用設(shè)備不同，混煉操作可分開(kāi)煉機(jī)混煉和密煉機(jī)混煉。今天我們著重講一下開(kāi)煉機(jī)混煉。

首先：什么叫橡膠混煉？其目的意義如何？

橡膠混煉與混煉工藝主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)配方，準(zhǔn)確稱(chēng)量生膠、各種配合劑的用量，將配合劑與生膠混合均勻并達(dá)到一定分散度，制備符合性能要求的混煉膠。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在煉膠上將各種配合劑加入到橡膠中制成混煉膠的工藝過(guò)程叫做混煉。

混煉的目的就是使配合劑均勻地分散于生膠中制得先是均勻一致的混合膠，同時(shí)使膠料具有適當(dāng)?shù)目伤苄砸源_保后期的加工順利進(jìn)行。

混煉工藝對(duì)膠料的性能有很重要的影響?；鞜挷缓?，膠料就會(huì)出現(xiàn)配合劑分散不勻，膠料的可塑性過(guò)高或過(guò)低，焦燒、噴霜等現(xiàn)象，這不僅會(huì)使壓延，壓出，成型和硫化等工藝不能正常進(jìn)行，而且還會(huì)導(dǎo)致成品的性能下降，甚至?xí)斐僧a(chǎn)品的早期報(bào)廢。因此，混煉是橡膠加工過(guò)程中的重要工序之一。

其次：混煉操作有哪幾方法，各有何特點(diǎn)？

   混煉操作是指生膠經(jīng)塑煉后，按順序加入各種配合劑，經(jīng)過(guò)塑煉達(dá)到均勻分散，然后再出片冷卻以至停放為止的全過(guò)程。也就是由各種原材料制備膠料的過(guò)程。

根據(jù)所用設(shè)備不同，混煉操作可分開(kāi)煉機(jī)混煉和密煉機(jī)混煉。

開(kāi)煉機(jī)混煉是橡膠工業(yè)最老的方法，與密煉機(jī)相比，缺點(diǎn)是混煉生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不安全和環(huán)境污染，并且膠料質(zhì)量不高，優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)煉機(jī)靈活性較大，適合工廠規(guī)模小、膠料批量少、品種多的生產(chǎn)加工。特別適用于海綿膠，硬質(zhì)膠和生熱量較大的合成膠（如丁晴膠）的混煉。

密煉機(jī)混煉特點(diǎn)是在密閉室中的高溫加壓條件下進(jìn)行的。與開(kāi)煉比較，密煉機(jī)容量大，混煉時(shí)間大短，效率高，混煉、排料和投料易于機(jī)械化，自動(dòng)化，勞動(dòng)強(qiáng)度低，操作安全，藥品飛揚(yáng)損失小，膠料質(zhì)量和環(huán)境衛(wèi)生條件較好。但密煉室溫度很高，使對(duì)溫度敏感的膠料混煉受到限制，不適合淺色制品和品種變換頻繁的膠料混煉，另外，煉得的膠料形狀不規(guī)則，需經(jīng)壓片機(jī)補(bǔ)充加工。

現(xiàn)在我們著重進(jìn)入開(kāi)煉機(jī)混煉的知識(shí)講解階段：

1開(kāi)煉機(jī)混煉原理

開(kāi)煉機(jī)混煉的工作原理是利用兩個(gè)平行排列的中空輥筒，以不同的線速度相對(duì)回轉(zhuǎn)，加膠包輥后，在輥距上方留有一定量的堆積膠，堆積膠擁擠、縐塞產(chǎn)生許多縫隙，配合劑顆粒進(jìn)入到縫隙中，被橡膠包住，形成配合劑團(tuán)塊，隨膠料一起通過(guò)輥距時(shí)，由于輥筒線速度不同產(chǎn)生速度梯度，形成剪切力，橡膠分子鏈在剪切力的作用下被拉伸，產(chǎn)生彈性變形，同時(shí)配合劑團(tuán)塊也會(huì)受到剪切力作用而破碎成小團(tuán)塊，膠料通過(guò)輥距后，由于流道變寬，被拉伸的橡膠分子鏈恢復(fù)卷曲狀態(tài)，將破碎的配合劑團(tuán)塊包住，使配合劑團(tuán)塊穩(wěn)定在破碎的狀態(tài)，配合劑團(tuán)塊變小。膠料再次通過(guò)輥距時(shí)，配合劑團(tuán)塊進(jìn)一步減小，膠料多次通過(guò)輥距后，配合劑在膠料中逐漸分散開(kāi)來(lái)。采取左右割刀、薄通、打三角包等翻膠操作，配合劑在膠料中進(jìn)一步分布均勻，從而制得配合劑分散均勻并達(dá)一定分散度的混煉膠。

2、開(kāi)煉機(jī)得混煉過(guò)程可分為哪幾個(gè)級(jí)段？試簡(jiǎn)述混煉過(guò)程。

開(kāi)煉機(jī)混煉過(guò)程分為包輥，吃粉和翻煉三個(gè)階段。

操作過(guò)程好下述：將生膠或塑煉膠，母膠等沿大牙輪一側(cè)投入開(kāi)煉機(jī)兩輥縫中，輥距控制在3—4毫米，滾壓3—4分鐘，使之包于前輥，形成光滑無(wú)隙的包輥膠，此時(shí)將膠全部取下，將輥距調(diào)到10—11毫米，再把膠投入扎煉1分鐘左右。根據(jù)包輥膠的多少割下部分余膠，使包輥膠的止端保持一定量的堆積膠。

然后按如料順序加入配合劑，將配合劑輥入膠中這個(gè)過(guò)程為吃粉過(guò)程，加填充劑時(shí)應(yīng)注意讓粉劑自然地進(jìn)入膠中與橡膠充分混合，勿過(guò)早采取割刀，同時(shí)要逐步調(diào)寬輥距，以使堆積膠數(shù)量保持在合宜范圍內(nèi)，待粉劑全部聽(tīng)吃完后，投下割下的余膠，由中央割刀分往兩端，然后徐徐加入液態(tài)軟化劑，繼續(xù)滾壓4-5分鐘，待全部混勻后，割下一卷，減少堆積段，翻煉的目的是使膠料進(jìn)一步混勻均勻，翻煉的方法有斜刀法，（八把刀法）打捆操作法、打三角包法和搗膠法（走刀法）等數(shù)種，比較有效果的是八把刀法即沿輥筒軸向平行的方向以45°角卷切，左右種四次，翻煉3-4分鐘，翻煉完畢后，再一次調(diào)節(jié)輥距到4-5毫米，再用切落法補(bǔ)充翻煉2-3次，下片停放。輥溫室控制在45℃左右。整個(gè)混煉過(guò)程完成。

3、在開(kāi)煉機(jī)混煉時(shí)會(huì)出現(xiàn)哪幾種包輥狀態(tài)？如何取得適合于混煉的最好包輥煉狀態(tài)？

開(kāi)煉機(jī)混煉時(shí)，由于生膠的粘彈性質(zhì)有所不同，生膠會(huì)出現(xiàn)甲種包混狀態(tài)：

1）生膠不能進(jìn)入混距，不能包輥，原因是輥溫較低或膠料硬度大，彈性高。如硬丁晴膠或塑煉等，在這種情況下不能進(jìn)行混煉。

2）生膠能包前輥，一般橡膠都能出現(xiàn)這種情況，這是正?；鞜挼陌仩顟B(tài)。

3)生膠通過(guò)輥縫后不能緊包前輥上，表現(xiàn)有脫輥（或稱(chēng)出兜）的現(xiàn)象。在溫度稍高時(shí)，混煉順丁膠或三元乙丙橡膠等會(huì)出現(xiàn)這種情況，此時(shí)使混煉操作發(fā)生困難。

4）呈粘流包輥，在高溫下混煉塑性較大的膠料會(huì)出現(xiàn)這種情況，這種情況下混煉可正常進(jìn)行，但對(duì)配合劑的分散下利。

在混煉時(shí)，一般應(yīng)控制在第二種和第四種情況，而避免出現(xiàn)第一種和第三種情況。為了取得第二種情況，在操作中必須根據(jù)各種生膠的特性來(lái)選擇適宜的溫度，如順丁膠的包輥性較差，適宜的混煉溫度范圍較窄當(dāng)輥溫超過(guò)50℃時(shí)，由于生膠的結(jié)晶溶解，變得無(wú)強(qiáng)韌性，就會(huì)出現(xiàn)第三種狀態(tài)。天然膠和丁苯膠的包輥性較好，適宜的混煉溫度范圍較寬。

4、用開(kāi)煉機(jī)混煉時(shí)，為什么要在輥筒上留有一定量的堆積膠？堆積膠的高度控制在什么范圍為宜。

   混煉時(shí)，通常為輥縫上端保留適當(dāng)量的堆積膠，當(dāng)加入配合劑時(shí)，由于堆積膠的不繼翻轉(zhuǎn)和更替，便把配合劑帶進(jìn)輥縫中，并在輥縫間的剪切力作用下被擦入橡膠中。

   在吃粉過(guò)程中應(yīng)控制堆積膠量，其高度不能超過(guò)接觸角的范圍（接觸角一般為32-45°）。堆積膠過(guò)少，加入的粉劑不以被擦入橡膠中，甚至?xí)惠佂矇撼杀∑袈湓诘妆P(pán)上；過(guò)大時(shí)，膠料打滾，粉劑不易混入。

5、開(kāi)煉機(jī)混煉的影響因素

影響開(kāi)煉機(jī)混煉效果的因素主要有膠料的包輥性、裝膠容量、輥溫、輥距、輥筒的速比、加料順序、加料方式及混煉時(shí)間等。

1、膠料的包輥性

膠料的包輥性好壞會(huì)影響混煉時(shí)吃粉快慢、配合劑分散，如果包輥性太差，甚至無(wú)法混煉。膠料的包輥性與生膠的性質(zhì)（如格林強(qiáng)度、斷裂拉伸比、******松弛時(shí)間等）、輥溫和剪切速率有關(guān)，格林強(qiáng)度高、斷裂拉伸比大、******松弛時(shí)間長(zhǎng)的生膠包輥性好，如NR；格林強(qiáng)度低、斷裂拉伸比小、******松弛時(shí)間短的生膠包輥性差，如BR。影響生膠這些性質(zhì)的因素都會(huì)影響生膠的包輥性，如加入補(bǔ)強(qiáng)劑，提高膠料的格林強(qiáng)度，增大松弛時(shí)間，會(huì)明顯改善BR的包輥性；膠料中過(guò)多加入液體軟化劑，降低格林強(qiáng)度，縮短松弛時(shí)間，包輥性變差，甚至脫輥。輥溫在膠料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）以下，無(wú)法包輥，在粘流溫度（Tf）以上，膠料粘輥，也不能混煉，只有在Tg~ Tf之間某一溫度范圍內(nèi)，膠料才有良好的包輥性，適于混煉。如采取減小輥距、增大速比或提高輥筒轉(zhuǎn)速等方法增大剪切速率，可提高膠料的斷裂拉伸比、延長(zhǎng)******松弛時(shí)間，因而也能改善膠料的包輥性。

2、裝膠容量

裝膠容量過(guò)大，增加了堆積膠量，使堆積膠在輥縫上方自行打轉(zhuǎn)，失去了起折紋夾粉作用，影響配合劑的吃入和分散效果，延長(zhǎng)混煉時(shí)間，膠料的物性下降，同時(shí)會(huì)增大能耗，增加煉膠機(jī)的負(fù)荷，易使設(shè)備損壞。如果裝膠量過(guò)少，堆積膠沒(méi)有或太少，吃粉困難，生產(chǎn)效率太低。因此，開(kāi)煉機(jī)混煉時(shí)裝膠量要合適?？筛鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)用下列公式計(jì)算裝膠容量：

Q=K•D•L••ρ

Q—裝膠量，Kg；

K—裝料系數(shù)，K取0.0065～0.0085L/cm2；

D—滾筒致敬，cm；

L—輥筒工作部分的長(zhǎng)度，cm；

ρ—膠料的密度，g/cm3。

當(dāng)煉膠量較少時(shí)，為了保證輥距上方留有適量的堆積膠，可通過(guò)調(diào)整擋膠板的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3、輥距

膠料通過(guò)輥距時(shí)受到的剪切變形速率，與輥距、輥筒轉(zhuǎn)速和速比之間的關(guān)系為：

γ——機(jī)械切變速率，s-1；

f——滾筒的速比，f=V1/V2；

V2——前輥筒表面旋轉(zhuǎn)線速度，m/min；

V1——后輥筒表面旋轉(zhuǎn)線速度，m/min；

    e——輥距，mm；

減小輥距，剪切變形速率增大，橡膠分子鏈和配合劑團(tuán)塊受到的剪切作用增大，配合劑團(tuán)塊容易破碎，因此有利于配合劑的分散，但橡膠分子鏈?zhǔn)芗羟袛嗔训臋C(jī)會(huì)也增大，容易使分子鏈過(guò)度斷裂，造成過(guò)煉，橡膠分子量降得過(guò)低，使膠料的物理機(jī)械性能降低。輥距過(guò)大，剪切作用太小，配合劑不易分散，給混煉操作帶來(lái)困難。因此開(kāi)煉機(jī)混煉時(shí)，輥距要合適。合適的輥距大小與裝膠量有關(guān)，如表1-1所示。天然膠與合成膠并用時(shí)，并用比例相等，總膠量可按天然膠來(lái)定輥距；合成膠大于天然膠比例時(shí)，總膠量可按合成膠定輥距。

表1-1 輥距大小與裝膠量的關(guān)系

4、速比與輥速

速比和輥速增大，對(duì)混煉效果的影響與減小輥距的規(guī)律一致，會(huì)加快配合劑的分散，但對(duì)橡膠分子鏈剪切也加劇，易過(guò)煉，使膠料物性降低，使膠料升溫加快，能耗增加。速比過(guò)小，配合劑不易分散，生產(chǎn)效率低。開(kāi)煉機(jī)混煉的輥筒速比一般在1.15～1.27范圍內(nèi)。

5、輥溫

表1-2 不同膠料開(kāi)煉機(jī)混煉時(shí)輥筒溫度

隨輥溫升高，膠料的粘度降低，有利于膠料在固體配合劑表面的濕潤(rùn)，吃粉加快；但配合劑團(tuán)塊在柔軟的膠料中受到的剪切作用會(huì)減弱，不容易破碎，不利于配合劑的分散，結(jié)合橡膠的生成量也會(huì)減少。因此開(kāi)煉機(jī)混煉時(shí)輥筒的溫度要合適。由于溫度對(duì)不同膠料包輥性的影響不同，因此不同膠料混煉時(shí)輥溫也應(yīng)不同。NR包熱輥，前輥溫度要高于后輥；而大多數(shù)合成橡膠包冷輥，前輥溫度要低于后輥。常用的橡膠開(kāi)煉機(jī)混煉時(shí)輥溫如表1-2所示。

6、加料順序

混煉時(shí)加料順序不當(dāng)，輕則影響配合劑分散不均，重則導(dǎo)致焦燒、脫輥或過(guò)煉，加料順序是關(guān)系到混煉膠質(zhì)量的重要因素之一，因此加料必須有一個(gè)合理的順序。加料順序的確定一般遵循用量小、作用大、難分散的配合劑先加，用量多、易分散的配合劑后加，對(duì)溫度敏感的配合劑后加，硫化劑與促進(jìn)劑分開(kāi)加等原則。因此開(kāi)煉機(jī)混煉時(shí)，最先加入生膠、再生膠、母煉膠等包輥，如果配方中有固體軟化劑如石蠟，可在膠料包輥后加入，再加入小料如活化劑（氧化鋅、硬脂酸）、促進(jìn)劑、防老劑、防焦劑等，再次加炭黑、填充劑，加完炭黑和填充劑后，再加液體軟化劑，如果炭黑和液體軟化劑用量均較大時(shí)，兩者可交替加入，最后加硫化劑。如果配方中有超速級(jí)促進(jìn)劑，應(yīng)在后期和硫化劑一起加。配方中如有白炭黑，因白炭黑表面吸附性很強(qiáng)，粒子之間易形成氫鍵，難分散，應(yīng)在小料之前加入，而且要分批加入。對(duì)NBR，由于硫黃與其相容性差，難分散，因此要在小料之前加，將小料中的促進(jìn)劑放到最后加。

7、加料方式

加料方式不同也會(huì)影響吃粉速度和分散效果。如果配合劑連續(xù)加在某一固定位置，其它部位膠料不吃粉，相當(dāng)于減少了吃粉面積，吃粉時(shí)間延長(zhǎng)，吃粉慢，配合劑由吃入位置分散到其他地方需要的時(shí)間延長(zhǎng)，因此也不利于配合劑的分散。加料時(shí)應(yīng)將配合劑沿輥筒軸線方向均勻撒在堆積膠上，使堆積膠上都覆蓋有配合劑，這樣會(huì)縮短吃粉時(shí)間，也有利于配合劑在膠料中的分散，縮短混煉時(shí)間，較小對(duì)橡膠分子鏈的剪切破壞。