【橡膠技術(shù)網(wǎng) - 基礎(chǔ)知識】

 1、膠料為什么要塑煉？塑煉的目的有哪些？

   橡膠具有良好的彈性，但這種寶貴性能給制品生產(chǎn)帶來極大的困難，如果不首先降低生膠的彈性，在加工過程中，大部分機械能就被消耗在彈性變形上，且不能獲得甩需要的形狀橡膠加工工藝對生膠可塑性有一定要求，例如混煉一般需要門尼粘度在60左右，擦膠要求膠料門尼粘度在40左右，否則無法順利操作，有些生膠很硬，粘度很高，缺乏基本的，必需的工藝性能——良好的可塑性。為了滿足各項工藝要求，必須進行塑煉，使生膠在機械、熱、化學(xué)等作用下切斷分子鏈，降低分子量。使橡膠暫時失去彈性而變成柔軟的可塑的塑煉膠�？梢哉f，生膠塑煉是其他工藝過程的基礎(chǔ)。

   生膠塑煉的目的在于：一是使生膠獲得一定的可塑性，使之適合混煉，壓延、壓出、成型，硫化以及膠漿，海綿膠制造等工藝加工過程的要求；二是使生膠的可塑性均勻化，以便制得質(zhì)量均勻的膠料。

2、生膠經(jīng)塑煉后，其物理化學(xué)性質(zhì)有什么變化？加工工藝對生膠的可塑性有什么要求？過大或過小有何不好？

    生膠經(jīng)塑煉后，由于受著強的機械力作用和氧化作用，橡膠的分子結(jié)構(gòu)和分子量都會發(fā)生一定的變化，因而物理化學(xué)性質(zhì)也會發(fā)生變化。表現(xiàn)在：彈性降低、可塑性增加，溶解度增大，橡膠溶液的粘度降低，膠料的粘著性能提高。但隨著生膠可塑性增大，硫化膠的機械強度降低，永久變形增大，耐磨耗和耐老化性能都降低。因此生膠的塑煉只對橡膠的加工過程有利，而對硫化膠的性能不利。

生膠的可塑性要求適當，過大或過小都會產(chǎn)生不好的效果。生膠的可塑性過大，會使硫化膠的物理機械性能降低，影響制品的使用性能。生膠的可塑性過低，則會造成工藝加工困難，使膠料不易混煉均勻；壓延，壓出時半成品表面不光滑；收縮罰大，不易掌握半成品尺寸；壓延時膠布難于擦進織物中，造成掛膠簾布掉皮等現(xiàn)象，大大降低與料層間的附著力。可塑性如果不均也會造成膠料的工藝性能和物理機械性能不一致。

因而，橡膠加工工藝對生膠的可塑性都有一定的要求。一般來說：供涂膠、浸膠、刮膠和制造海綿膠等用的膠料，要求可塑度較高；要求物理機械性能高，半成品挺性好的膠料及模壓用膠料，可塑性宜低；壓出膠料的可塑性度則介于兩者之間。以下是常用塑煉膠的可塑性。

3、確定生膠的塑煉程度時要考慮哪些因素？

生膠的塑煉程度主要是根據(jù)各種工藝和制品對塑煉膠的可塑性要求來確定的。生膠的可塑性是關(guān)系到制品整個制造過程進行的難易，直接影響到硫化膠的物理機械性能及制品使用性能的重要性質(zhì)。因而把生膠的可塑性作為塑煉膠的主要質(zhì)量標準。也作為確定生膠的塑煉程度的工藝標準。塑煉就是要求制造具有適當可塑度的塑煉膠。在實際生產(chǎn)中對生膠的塑煉要適可而止，在保證滿足工藝加工過程需要的前提下，盡量避免作過度的塑煉。

在確定生膠的塑煉程度時，同時也要考慮到生膠具有初始可塑性，一種生身都具有一定的可塑性，不同的生膠其可塑性大小不同。因此要根據(jù)其初始可塑性大小來確定其是否在進行塑煉和塑煉程度。如軟丁苯膠，軟丁晴以及恒粘，低粘系列的標準膠，它們的門尼粘度在60以下，可塑性較大，這些生膠就不需要進行塑煉或需輕微塑煉。

塑煉膠的制成混煉膠后，可塑度在有一定的增加，在確定生膠的可塑度時也必須考慮這個因素的影響。

4、可塑度的測定方法有哪些？各是如何表示的？

膠料的可塑度有測定通常采用的方法有三種：威廉氏法，門尼粘度法和德費硬度法。

1）威廉氏法是根據(jù)試樣在兩平行板間受負荷作用所發(fā)生的高度可塑變化來確定，測定時將直徑為16毫米，高10毫米的圓柱體試樣在70℃溫度下，先預(yù)熱30分鐘，然后在兩平板負荷（5公斤）下壓縮3分鐘。除去負荷后在室溫下經(jīng)3分鐘恢復(fù)。然后根據(jù)高度的壓縮變形量及除掉負荷后的變形恢復(fù)量，來計算試樣的可塑度P。

P=(h0-h2)/ (h0+h1)

式中：ho—試樣原高

      h₁—試樣壓縮3分鐘后高度

      h₂—去掉負荷恢復(fù)3分鐘后的高度。

      如果：h₂=h₁=0   則P=1為絕對流體

            h₂=ho     則P=O是絕對彈性體

  故威氏可塑度的取值范圍在0-1之前，數(shù)值越大表示可塑度越大。

2）門尼粘度法是根據(jù)試樣在一定溫度，時間和壓力下，在轉(zhuǎn)子和模腔之間變形時所受的扭力來確定可塑度。測量結(jié)果用門尼粘度表示。符號為ML1+4100℃.其中M為門尼粘度，L為測量時采用大轉(zhuǎn)子，數(shù)字分別表示在100℃下預(yù)熱1分鐘。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動4分鐘時所取讀數(shù)。門尼粘度值在0-200之間，數(shù)值越大，則可塑度越大。

門尼粘度法還可簡便地側(cè)出膠料的焦燒時間

3）德費硬度法是根據(jù)標準試樣在一定溫度和時間內(nèi)壓至規(guī)定高度所需要的重荷（克）來確定。數(shù)值范圍在0-2000之間，數(shù)值越大表示可塑性越低，

5、生膠塑煉獲得可塑性的基本原理是什么？

橡膠的可塑性與其分子量有著密切的關(guān)系。分子量越小，粘度越低，則可塑度越大，生膠在塑煉可分塑度增加是通過分子量的降低來獲得的，因此，塑煉的基本原理就是：橡膠在氧、熱和機械力等因素的作用下，分子鏈發(fā)生斷裂，大分子變小，分為量降低，因而使其彈性降低，塑性增加。

橡膠塑煉一般是將生膠置于煉膠中進行扎煉，其機理可歸納兩方面：一是機械作用使分子鏈斷裂，二是氧的作用使分子鏈氧化裂解。橡膠在塑煉過程中以下兩種情況同時存在，在低溫時以機械作用為主，高溫時以氧化作用為主。

6、影響橡膠塑煉效果的因素有哪些？

塑煉過程實質(zhì)上是橡膠的大分子斷裂，大分子鏈由長變短的過程。因此，塑煉效果與分子鏈斷裂的影響因素有關(guān)。影響因素如下：

1）機械力的作用：塑煉時，生膠在塑煉機械劇烈的拉伸，擠壓和剪切力作用下，分子鏈被拉直，致使分子在中央部位發(fā)生斷裂。機械力主要對分子量大的部分起作用，對分子量大的部分不起作用。因此在機械力作用下，橡膠的平均分子量變小，分子量分布變窄，但下降一定程度時，再經(jīng)塑煉，分子量分布變化就下大了。

2）氧的作用：氧在橡膠塑煉過程中起著重要作用，其作用有兩方面：一是穩(wěn)定由機械力切斷所生成的游離基，二是直接使橡膠的分子鏈產(chǎn)生氧化斷鏈。

3）靜電作用：在塑煉中，生膠和輥筒之間的摩擦產(chǎn)生靜電，并在生膠表面形成很高的電壓，通過與輥筒表面的放電作用而產(chǎn)生電火花，致使鄰近處空氣中的氧活化，變?yōu)樵�子態(tài)氧和臭氧，結(jié)果加速橡膠分子的氧化斷鏈反應(yīng)。

4）熱的作用：熱對塑煉效果具有重要影響、以天然膠為例：在低溫時（110℃以下）塑煉效果不隨升溫而增大，而相反減少。在高溫時（110℃以上），溫度升高，塑煉效果增加。溫度對塑煉效果的影響曲線是“V”形的，中間范圍（110℃）塑煉效果最低，其他橡膠也一樣，只是由于特性不同，最低塑煉效果的溫度范圍不同，但塑煉溫度——效果曲線基本形狀是相似的。

5）化學(xué)塑解劑的影響：化學(xué)塑解劑即化學(xué)增塑劑，是通過化學(xué)塑解作用用來使橡膠增加塑性的。在塑煉中添加一些化學(xué)塑解劑，能提高塑煉效率，其作用原理與氧相似，但本身不參加反應(yīng)，也不會被消耗。在塑煉晨常常加促進劑M，DM，這時，它們就是起化學(xué)塑解劑的作用。

7、溫度對塑煉效果的影響曲線為什么呈“V”形？

在低溫，主要是靠機械破壞作用引起橡膠大分子降解，從而獲得塑煉效果，溫度越低，生膠的粘度越大，塑煉時所受的作用力也越大，機械作用對橡膠分子鏈的斷鏈也越劇烈。隨著溫度升高，膠料變軟，橡膠所受到的機械力作用減少。使塑煉效果降低，因而塑煉效果曲線下降。

當曲線下降到100℃左右時，曲線開始上升，這時因為在高溫時（100℃以上稱高溫區(qū)），氧化作用開始變得劇烈，此時，生膠的塑煉以氧化作用為主，機械力作用為付。隨著溫度升高，氧化作用越來越劇烈，增加了橡膠分子鏈的斷裂反應(yīng)，使塑煉效率增加。

在低溫區(qū)和高溫區(qū)界的溫度范圍，氧化作用不顯著，而生膠又變得很軟，機械力作用不顯著，因而，塑煉效果最低。溫度對塑煉效果曲線呈“V”形。掌握這個規(guī)律，可以避免在最低塑料效果的溫度范圍內(nèi)進行塑煉。

8、叫熱可塑性？何謂發(fā)段塑煉？

當溫度升高時，生膠因軟化而呈現(xiàn)一定的可塑性，但這種由于加熱作用而獲得的可塑性，并非真實的可塑性，它是不穩(wěn)定的，可逆的，當溫度下降時它又會隨之消失，這種可塑性通常稱為熱可塑煉或假可塑性。

在進行壓延、壓出時，膠料通常要進行熱煉，其目的之一就是提高膠料的熱可塑性，使之便于壓延壓出。但在塑煉中要獲得的是真實的可塑性。在低溫區(qū)塑煉時，溫度升高，膠料變軟，橡膠分子鏈所受到的機械作用力減小，因而會出現(xiàn)熱可塑性。因此用開煉機塑煉時，溫度應(yīng)盡量低，塑煉時間也宜短，不超過20分鐘，因生膠的溫度會隨塑煉時間增高，因此生膠要取得較大的可塑性時，最好采取分段塑煉的方法。分段塑煉即將塑煉過程分為若干段完成，每段塑煉后生膠需充分停放冷卻（4-8小時）。這樣可得到較高的塑煉效果。

9、各種塑煉設(shè)備的塑煉原理及其優(yōu)缺點。

生膠塑煉通�？梢杂瞄_塑機，密塑機或螺桿塑煉機等設(shè)備進行。

開煉機塑煉，是將生膠置于開煉機輥筒之間，借助輥筒的剪切力作用使橡膠分子鏈受到拉伸斷裂，從而獲得可塑性。用開煉機塑煉屬低溫塑煉，塑煉膠質(zhì)量好，收縮小，適用于膠種變化多和耗膠量少的工廠。比較靈活，投資較少，但生膠效率低，操作條件差。

密煉機塑煉：生膠在密煉中受高溫和強機作用產(chǎn)生劇烈氧化，使分子鏈斷裂而獲得可塑性。與開塑機比較，機械作用復(fù)雜，生膠在密煉室中不僅在轉(zhuǎn)子與腔壁之間受剪切力和摩擦力作用，而且還受上頂栓的外壓，屬高溫塑煉，塑煉效果較大，不能從外部觀察塑煉狀況，只能憑借負荷電流或溫度計來控制，操作較安全。密煉機塑煉的膠料可塑性一比較均勻一致，生產(chǎn)能力大，勞動強度低，耗電少，選用于耗膠量大，膠種變化少的工廠。但膠料會受到高溫氧化裂解作用，使硫化膠的物理機械性能有所下降。

螺扦機塑煉：與塑煉機大致適同，特點是產(chǎn)率高，而且連續(xù)化，耗電少，設(shè)備成本低，但易產(chǎn)生可塑性不均勻的現(xiàn)象，常需開煉機補充加工。螺扦機塑煉時由于螺桿旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生強烈的機械攪拌和剪切作用，同時溫度迅速升高（150℃—180℃），產(chǎn)生高溫度氧化作用，使生膠分子鏈斷裂，從而獲得塑煉效果。

10、開煉機塑煉的操作方法有哪些？

1）薄通法：生膠不包輥，通過0.5—1毫米的輥距，然后讓其自然地落到開煉機的低秀盤上，再將底盤上的膠拿起扭轉(zhuǎn)90°投入輥筒上，反復(fù)多次，直到可塑性達到要求為止。薄通法對各種橡膠的塑煉都普遍適用。而且塑煉效果好，膠料質(zhì)地均勻。

2）包輥塑煉，將生膠包在前輥上讓其自然反復(fù)過輥塑煉，直至規(guī)定的時間為止。這種方法由于輥距較大（5—10毫米）膠料不易散熱，溫度容易升高。塑煉效果較差，塑煉膠質(zhì)量不大均勻。但勞動強度較小，易于操作。

3）爬架子法：將生膠在煉機上過輥后即引上一個裝有運輸帶的架子上，運行一段距離再返回塑煉。特點是膠料散熱較好。塑煉效果比包輥法好。

4）機組連續(xù)塑煉法：將幾如開煉排列組成機組，用運輸帶連接進行連續(xù)塑煉。此法塑煉效果高，生產(chǎn)能力大，可連續(xù)法地操作。但需用的設(shè)備多。

11、開煉機塑煉的工藝條件有哪些？

輥溫：盡可能低，通常宜控制在45—55℃以下，采用塑解劑時，輥溫可適當高些（70—75℃）。

輥距：輥距越小，塑煉效率越高。因此，宜采用較小的輥距。通常采用薄通法比較合理。

塑煉時間，一般不宜超過20分鐘。因為經(jīng)過一段時間塑煉，生膠溫度逐漸升高，生膠變得較軟,從而使塑煉效率降低。如需要較大可塑性時，則可采用分段塑煉的方法。

輥速和速比：輥速大生產(chǎn)效率高，但操作不安全，速比越大，剪切力越大，塑煉效率越高，但速比太大，膠溫下升得快，而且電機的負荷大。因此一般控制在1：1.25-1：1.27之間為宜。

裝膠容量：裝膠容量過大時，存在輥筒上的堆積膠過多，膠料不能進入輥縫中，塑煉效果差。裝膠容量可根據(jù)開煉機規(guī)格確定（V=KDL）。合成膠塑煉時生熱較大，裝膠容量應(yīng)比天然膠少。

12、密煉機塑煉應(yīng)掌握哪些工藝條件？

  密煉機塑煉時，主要控制的工藝條件如下：

1） 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)還：轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)速快，塑煉效率高，可以縮短時間，應(yīng)盡可能選用快速密煉機。

2） 溫度：一般控制在140-160℃為宜，丁苯膠控制在140℃以下。溫度太低達不到預(yù)期

效果，太高易產(chǎn)生解或凝膠。

   3）時間:密煉機塑煉以氧化作用為主，隨時間的增加，塑煉效果增加。因此可根據(jù)塑煉膠的塑煉要求來確定塑煉時間，但丁苯膠和丁晴膠的塑煉時間過長會產(chǎn)生凝膠，可塑度反而會降低，因此要嚴格控制它們的塑煉時間。

   4）裝膠容量：裝膠容量過小，生膠會密煉室中打滾，不能得到有效的塑煉；容量過大；生膠如密煉室中得不到充分攪拌，而且電機負荷過大。通常最適合膠容量為密煉室容積的48-62%。

   5）上頂栓壓力：密煉機塑煉時上頂栓必須加壓，以增加對膠料的剪切力，壓力過小，不能使膠料壓緊，減少對膠料的剪切力作用，但壓力過大，又會造成設(shè)備負荷過大。一般控制上頂?shù)娘L(fēng)壓在6-8公斤/厘米²范圍內(nèi)。