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混煉膠常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案
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作者:ffkmcn
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混煉膠常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案
1 硫黃分散不均，有麻點(diǎn)(凝集物)現(xiàn)象
這是一個(gè)既老又新的問(wèn)題，我們的前輩理應(yīng)解決了的問(wèn)題現(xiàn)在又舊事重提。
將入庫(kù)的硫黃放置在水泥板上，從防潮的角度看不是好辦法，一定要將它放在席子或墊板上，在計(jì)量前將其過(guò)篩是預(yù)防產(chǎn)生結(jié)塊的有效方法，這時(shí)不必用太細(xì)的篩子，用40目或20目的即可，只要能將粉末狀硫黃中的結(jié)塊打碎就可以了。另外，在一次硫黃添加量較少的情況下，在開(kāi)煉機(jī)上面邊過(guò)篩邊添加為好，在這種場(chǎng)合，即使篩目粗一些也是可以的。
在使用傳統(tǒng)的方法時(shí)，先將盛在盤(pán)子中的硫黃擱在一邊，再放入等容積的輕質(zhì)碳酸鈣或白呈粉，攪拌均勻后在開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行添加，雖然這是一種簡(jiǎn)便的做法，但沒(méi)有痹燴更好的方法。此處簡(jiǎn)單介紹一下什么是白呈粉，將牡蝠殼、貝殼堆放在室外的水泥板上，任其風(fēng)吹曰曬雨淋，放置2-3年后，里面的有機(jī)物質(zhì)被分解除去，成為雪白的只有鈣成分的物質(zhì)，將其粉碎后就是白呈粉，該粉料除了可用于橡膠外，還可用于其他方面。
在配合了大量硬質(zhì)陶土的橡膠中，不知是何種原因造成硫黃分散不均。盡管人們想出了許多辦法，但仍未奏效。我們將配合了與硫黃等質(zhì)量份的硬質(zhì)陶土之母煉膠用捏和機(jī)進(jìn)行混合，再用該公司自制的40L捏煉機(jī)(轉(zhuǎn)速約為30rpm /m in)進(jìn)行約1h的混和，使用這樣的母煉膠，未發(fā)現(xiàn)硫黃顆粒，可以說(shuō)這是僥幸成功的實(shí)例。
自制的硫黃母煉膠是供該公司本身使用的。但是，公司內(nèi)所有橡膠一旦都使用母煉膠的話(huà)，則其用量會(huì)過(guò)大，品種繁多，需要專(zhuān)門(mén)加工母煉膠的煉膠機(jī)，這樣做費(fèi)時(shí)費(fèi)力。于是，除了目前尚未發(fā)生問(wèn)題的混煉膠及允許有少許硫黃顆粒的混煉膠外，只對(duì)確實(shí)有需要的膠料才使用硫黃母煉膠。我們使用含100質(zhì)量份橡膠，50質(zhì)量份硫黃的母煉膠，因此，母煉膠中含有三分之一的硫黃，相當(dāng)于三倍的硫黃添加量。
制備母煉膠用的橡膠，起始是使用NR，但一到冬季，橡膠就變硬，不易切成小塊。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們采用NR50份，BR50份進(jìn)行共混，使該問(wèn)題得以解決。
現(xiàn)在市場(chǎng)上已有硫黃母煉膠出售，使用非常方便，雖然成本略有提高，但可根據(jù)其性?xún)r(jià)比來(lái)決定是否采用。
另外，還有一種稱(chēng)之為多硫化物(東洋化學(xué)公司制造)的樹(shù)脂狀硫黃，該硫黃為黃色脆塊，在開(kāi)煉機(jī)上熔融后再分散到橡膠中去，常被用于膠球等橡膠制品。
用密煉機(jī)煉畢的膠料排到壓片機(jī)上時(shí)，其溫度可達(dá)到140℃以上，若膠料處于高溫狀態(tài)下添加硫黃，則會(huì)有一部份硫黃在橡膠中熔融，成液態(tài)狀，如果硫黃以液態(tài)分散于橡膠中是沒(méi)有問(wèn)題的，但是一旦膠料在壓片機(jī)上由于冷卻作用使膠溫下降，熔融的硫黃就會(huì)成為塊狀，以結(jié)塊的形式進(jìn)入膠料中，形成象火柴頭大小的硫黃顆粒。這樣一來(lái)，硫黃顆粒就不會(huì)進(jìn)行更進(jìn)一步的分散，而以小塊形狀存在于膠料中，即使重新煉膠也不會(huì)改變。因此，要等到橡膠溫度降到70℃以下時(shí)再添加硫黃為宜。
市場(chǎng)上出售的硫黃粉，有200目與300目之分。300目的粒子細(xì)，人們往往認(rèn)為它分散性良好而喜歡采用。但是是否確實(shí)如此要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)加以證明。
我們?cè)谠囼?yàn)中對(duì)100質(zhì)量份的NR進(jìn)行塑煉，(盡量采用當(dāng)片膠或SM RSL)，向該塑煉膠中添加3質(zhì)量份硫黃。然后再將該膠料投入試驗(yàn)用開(kāi)煉機(jī)上，將輥距調(diào)至最小狀態(tài)。把包在前輥上的膠片切下，膠片收縮，得不到表觀良好的膠片。為此，可停下煉膠機(jī)，在包在前輥上的膠片上貼一張約10 cm見(jiàn)方的玻璃紙，然后切下該膠片，這樣即可防止膠片收縮，制成顯微鏡用試片，若用400倍左右倍率的顯微鏡即能夠觀察到硫黃粒子。按照300目硫黃的性?xún)r(jià)比其作用已不言而喻，該文作者認(rèn)為，就橡膠制品的多半用途而言，采用200目的硫黃即能滿(mǎn)足要求。
30多年前橡膠用硫黃粉末的原料是從硫黃礦山中采集的硫黃，統(tǒng)稱(chēng)為礦物硫黃;現(xiàn)在用的硫黃幾乎全部是從石油精煉中得到的回收硫黃，礦物硫黃的結(jié)晶粒子大且柔軟，容易粉碎;回收硫黃由于結(jié)晶粒子小且堅(jiān)硬，因而難以粉碎。由于回收硫黃的硫黃粉容易結(jié)塊，所以要添加微量的防粘劑。另外，也有面向輪胎廠的一種添加了3%操作油的包裹硫黃。眾所周知，硫黃在NBR中分散性較差，制造黑色制品時(shí)并不怎么引人注意，但在制造淺色橡膠制品時(shí)會(huì)出現(xiàn)黑褐色斑點(diǎn)，十分難看。也許這是一個(gè)老問(wèn)題，但現(xiàn)在可以從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)硫黃母煉膠，如果具有要求洽談中不能解決，可試用以下方法。
把NBR投入開(kāi)煉機(jī)，添加硫黃混煉，輥筒溫度上升，硫黃溶解于橡膠之中。然后將該膠料出片冷卻，到第二天重新再用開(kāi)煉機(jī)回?zé)挘闯Ｒ?guī)方法添加各種配合劑，未尾添加硫化促進(jìn)劑均勻混煉，若采用該方法可消除斑點(diǎn)。
2硫黃噴霜
橡膠中的硫黃向其表面遷移并在表面形成結(jié)晶，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為噴霜。不論是未硫化膠或硫化膠都會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。未硫化膠發(fā)生噴霜時(shí)，對(duì)膠料的粘接會(huì)帶來(lái)困難，導(dǎo)致粘接不良;若噴霜現(xiàn)象嚴(yán)重，在制造模壓制品或移模注片制品時(shí)，噴出的硫黃會(huì)滯留在橫具的凹陷部，這樣，容易形成缺膠。這是由于硫黃在短時(shí)間內(nèi)不能溶解于橡膠中造成的。
防止未硫化橡膠噴霜的第一項(xiàng)措施是減少硫黃的配合量，但減少硫黃配合量后，硫化膠的彈性模量會(huì)急劇下降，硬度也降低。因此，減少硫黃配合量要慎重。該文作者認(rèn)為半成品膠料的硫黃配合量可降低到2份這樣的臨界點(diǎn)。
假如不減少硫黃量，則可以通過(guò)添加不溶性硫黃來(lái)解決該問(wèn)題。若不能把全部硫黃換成不溶性硫黃，可將一半硫黃置換成不溶性硫黃。這樣幾乎可達(dá)到預(yù)期的目的。
以上方法，適用于面向外加工的工廠所用的未硫化膠。外加工工廠，不會(huì)象作者本公司的工廠那樣嚴(yán)格管理，入庫(kù)的原材料經(jīng)過(guò)數(shù)曰后仍存放在庫(kù)房里未使用，尤其存放在寒冷的庫(kù)房里，這樣會(huì)誘發(fā)噴霜，產(chǎn)生不溶性硫黃的效果。
硫化后的橡膠制品經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后也會(huì)發(fā)生噴霜。作為預(yù)防措施，在計(jì)劃減少硫黃配合量以前，就應(yīng)該留意完全硫化問(wèn)題。硫化溫度、硫化時(shí)間是否適宜，不要寄希望于考慮稍微延長(zhǎng)一點(diǎn)硫化時(shí)間為好。但是無(wú)論如何，高溫短時(shí)間硫化是不合適的。
橡膠制品在硫化后應(yīng)避免曰光直射與急劇冷卻，應(yīng)注意存放在自然通風(fēng)的地方。在這種情況下，在容器上蓋上由帆布等制成的布套，這樣可以防止噴霜現(xiàn)象的發(fā)生。在硫化后產(chǎn)生的噴霜現(xiàn)象中，不溶性硫黃是不起作用的。
與噴霜稍有不同的是，冬季橡膠膠漿中會(huì)出現(xiàn)肉眼看得見(jiàn)的硫黃結(jié)晶，若用放大鏡看，則能清楚地看出這是一些斜方晶體。一旦有這樣的結(jié)晶產(chǎn)生，在用毛刷涂布膠漿時(shí)會(huì)在毛刷的端部附著結(jié)晶體，在膠漿涂面上形成凹痕;而用涂膠機(jī)進(jìn)行涂膠時(shí)，則在刮膠刀的刀刃部位形成結(jié)晶，像一條條縱向膠痕。
防止措施是，在硫黃配合中加入相當(dāng)于硫黃所需量半數(shù)的不溶性硫黃，在使用膠漿時(shí)僅從膠漿槽中取所需的量，暫時(shí)不用的膠漿存放在膠漿槽內(nèi)，慢慢攪拌以備待用。
3膠料焦燒
混煉膠的焦燒多見(jiàn)于梅雨季節(jié)開(kāi)始。由于有了門(mén)尼粘度計(jì)及硫化儀，不論是新煉的混煉膠還是返煉膠料都能隨時(shí)進(jìn)行測(cè)定，這樣就能防止膠料焦燒。在大批量生產(chǎn)混煉膠的工廠里，沒(méi)有必要進(jìn)行全面測(cè)定，僅對(duì)規(guī)定要注意的膠料可采用一種測(cè)定方法。以下介紹防止焦燒的方法。
首先要減少硫化促進(jìn)劑的配合量，但這樣會(huì)導(dǎo)致橡膠制品的物理性能下降，了解這一點(diǎn)是非常重要的，硫化促進(jìn)劑單獨(dú)使用的情況很少，多半是采用二種、三種促進(jìn)劑并用的方式。一旦配合出了問(wèn)題，就不能防止膠料焦燒，一般來(lái)說(shuō)，通用橡膠用的主促進(jìn)劑為曝pill類(lèi)或次磺酞胺類(lèi)促進(jìn)劑。主促進(jìn)劑DM是萬(wàn)能型促進(jìn)劑;促進(jìn)劑M的焦燒性高，次磺酞胺類(lèi)促進(jìn)劑雖然有耐焦燒性，但由于硫化的起步速度慢，所以要根據(jù)膠料使用要求進(jìn)行選擇。橡膠技術(shù)網(wǎng)，肌類(lèi)、秋蘭姆類(lèi)系輔助促進(jìn)劑。在盛夏高溫季節(jié)，輔助促進(jìn)劑要減量使用，而主促進(jìn)劑則盡量不減少其配合量。
將10-20質(zhì)量份的再生膠加入通用橡膠中，經(jīng)共混后制成的膠料，具有防止焦燒的作用。另外，對(duì)共混膠料，要考慮設(shè)計(jì)加成性配方，在研究焦燒性與硫化膠物理性能的基礎(chǔ)上作一些必要的修正。
在配合白炭黑膠料中，要添加二甘醇、聚乙二醇、有機(jī)胺助促進(jìn)劑SL等。但添加以上配合劑過(guò)量的話(huà)也會(huì)導(dǎo)致焦燒，因此必須加以注意。標(biāo)準(zhǔn)的配合量應(yīng)該是(與白炭黑相比)二甘醇與聚乙二醇(分子量為400)60%，有機(jī)胺促進(jìn)劑SL為2.5%。
在配合方面盡管如上所述，作了許多探討，但是如果仍不能防止焦燒時(shí)，可添加防焦劑(硫化延遲劑)。硫化延遲劑是無(wú)水鄰苯二甲酸及苯甲酸類(lèi)的有機(jī)酸、亞硝基化合物及鄰苯二甲酞胺等有機(jī)合成化合物。因亞硝基二苯胺具有污染性，所以不能用于淺色橡膠制品。
防焦劑在延遲硫化的同時(shí)，也減慢了硫化速度，因?yàn)樗鼤?huì)降低交聯(lián)度，所以不要大量使用。根據(jù)該作者的經(jīng)驗(yàn)，用量不應(yīng)超過(guò)0.4%。如果必須超過(guò)0.4%，則首先應(yīng)該減少硫化促進(jìn)劑的用量。不宜使用高促進(jìn)劑，高防焦劑的配合方法。
以下就操作工序中防止焦燒應(yīng)注意的問(wèn)題作一介紹，就每批混煉膠料而言，在原有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，設(shè)定焦燒時(shí)間的范圍，在此范圍內(nèi)不斷調(diào)整解決。例如，設(shè)定為門(mén)尼焦燒時(shí)間，125℃ , MS、15一25m in.
對(duì)混煉膠可用水冷、風(fēng)冷或兩者并用的方式使膠片冷卻到室溫。即使是壓延卷取的膠料，如果存在焦燒的危險(xiǎn)，可對(duì)其進(jìn)行邊風(fēng)冷邊卷取，或者按一定長(zhǎng)度裁斷后再進(jìn)行風(fēng)冷。按照需要也可以用空調(diào)房、冷藏庫(kù)進(jìn)行貯存。
對(duì)多數(shù)需返煉的膠料，首先將需返煉的膠料投入熱煉機(jī)上熱煉，在確認(rèn)該膠料未發(fā)生焦燒的情況后，再添加新的混煉膠進(jìn)行混煉，若操作程序與此相反，則會(huì)導(dǎo)致全部膠料焦燒。
4有異物混入膠料的混煉
在煉膠時(shí)有時(shí)會(huì)混入導(dǎo)物，這樣的膠料就不能使用，其原因有多種多樣，沒(méi)有定論，需要區(qū)別對(duì)待。
在生膠中有用取乙烯薄膜包裝的，也有未包裝的。用聚乙烯薄膜包裝的橡膠極少混入異物，未包裝的橡膠在運(yùn)輸過(guò)程中容易粘上砂土等異物。另外，在用托板運(yùn)輸?shù)南鹉z中最近發(fā)現(xiàn)，托板的木片會(huì)嵌入橡膠，這類(lèi)附著在橡膠上的異物必須用鋼絲刷除去。
RSS3號(hào)或4號(hào)等大多數(shù)生膠是由小橡膠園生產(chǎn)的，所以經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)在生膠片之間夾雜著殘枝、枯葉、死亡的昆蟲(chóng)等，若用鋼絲刷除去當(dāng)然好。但若未能清除干凈，就投入煉膠機(jī)。這樣，由于相當(dāng)一部分異物會(huì)在煉膠時(shí)落到存膠盤(pán)上，因此這類(lèi)異物要收集起來(lái)丟棄。無(wú)論如何，將這些生膠作為高等級(jí)的橡膠使用是不合適的。
過(guò)去，為了除去生膠中的異物系采用濾膠機(jī)過(guò)濾或手工方法去除異物。所謂手工方法，就是將生膠塑煉后，把煉膠機(jī)輥距調(diào)節(jié)為約lmm，再進(jìn)行薄通，再把薄通出來(lái)的膠片置于強(qiáng)烈光線的照射下，由人工通過(guò)肉眼觀察將異物除去。由于濾膠法與手工方法都會(huì)降低生膠的韌性、使硫化膠的彈性模量下降，因此有必要加以注意。另外，由于現(xiàn)在的勞務(wù)費(fèi)用相當(dāng)高，租金等費(fèi)用也據(jù)高不下，采購(gòu)雜質(zhì)較少的一、二級(jí)上等生膠是明智的。
生膠被雨淋濕后會(huì)產(chǎn)生霉變，輕度霉變尚無(wú)大礙，若嚴(yán)重的話(huà)，生膠會(huì)產(chǎn)生發(fā)白現(xiàn)象，即使用煉膠機(jī)塑煉也不會(huì)使之塑化，會(huì)產(chǎn)生與焦燒膠料相同的狀態(tài)。這樣，只有將霉變部分的生膠切掉廢棄方可避免。
即使是SBR，也會(huì)發(fā)生熱硬化物混入的情況。在生產(chǎn)過(guò)程中把生膠堆放在煉房烘膠時(shí)，靠近烘房壁的生膠，因長(zhǎng)時(shí)間烘烤形成熱硬化，演變成黑褐色的樹(shù)脂狀物，這些樹(shù)脂狀物會(huì)從生膠包上脫落下來(lái)，混入生膠中。在此情況下，唯一的辦法是將樹(shù)脂化部分切除。
5橡膠共混不均
天然橡膠與合成橡膠或合成橡膠與合成橡膠的共混是人們經(jīng)常議論的話(huà)題，進(jìn)一步講，就是塑料與橡膠的共混。如果用密煉機(jī)共混，在操作工藝上沒(méi)有多大的麻煩，一下子就能混合。但是，這樣共混的膠料批量小，而且也有不能用密煉機(jī)煉的橡膠。這樣一來(lái)，就必須用開(kāi)煉機(jī)進(jìn)行混煉，以下就用開(kāi)煉機(jī)混煉的方法作一敘述。
一般的操作程序是先將硬質(zhì)橡膠A放在開(kāi)煉機(jī)上煉，然后再投入軟質(zhì)橡膠B進(jìn)行共混。如果反之，混煉出來(lái)的膠料就象豆腐渣一樣。
若想得到質(zhì)量好的共混膠料，應(yīng)該首先完成薄通橡膠B。再將硬質(zhì)橡膠A放入開(kāi)煉機(jī)，并將橡膠B按硬質(zhì)橡膠A的5%質(zhì)量份投入開(kāi)煉機(jī)中，并不斷地用煉膠用小刀反復(fù)切割，這一步至關(guān)重要。然后再投入10%質(zhì)量份軟質(zhì)橡膠B進(jìn)行混煉。再繼續(xù)依次增加軟質(zhì)橡膠B的投放量，直至混煉完畢。當(dāng)觀察到混煉膠的顏色及透明度達(dá)到要求后，即可判斷共混完成。當(dāng)高苯乙烯樹(shù)脂及聚乙烯與橡膠共混時(shí)，首先要將融熔點(diǎn)高的樹(shù)脂投入煉膠機(jī)中，這時(shí)是否將輥筒溫度設(shè)定在某一較佳范圍內(nèi)，由于多數(shù)情況下不甚清楚設(shè)定溫度的**點(diǎn)，所以較好一邊對(duì)輥筒加熱，一邊添加少量的樹(shù)脂進(jìn)行觀察。如果溫度低，則樹(shù)脂會(huì)七零八落地落入接膠盤(pán)中，如果過(guò)一會(huì)兒再添加樹(shù)脂，則會(huì)有一定比例的樹(shù)脂附著在輥筒上。其中附著在輥筒上的樹(shù)脂呈橡膠狀，像包卷在輥筒上一樣。這時(shí)，再將剩余的樹(shù)脂添加到煉膠機(jī)上，達(dá)到整體均勻后，即可停止加熱。停止加熱的理由是要防止兩點(diǎn)一是若超過(guò)以上溫度，樹(shù)脂的粘度就會(huì)過(guò)度下降，共混的膠料因熱老化而被著色。此時(shí)，即使停止加熱，由于煉膠機(jī)已進(jìn)行過(guò)預(yù)熱，故煉膠機(jī)輥筒溫度不會(huì)迅速下降。
向包卷在煉膠機(jī)輥筒上的樹(shù)脂添加5%左右的薄通了的橡膠，再進(jìn)行充分的共混，依照前述之方法，依次逐步增加投膠量并繼續(xù)充分共混。如果一次投入的生膠太多，會(huì)導(dǎo)致失敗，因此要多加注意。共混完成后，通過(guò)觀察混煉膠的顏色與透明度即可判斷共混是否成功。如果是用電加熱的煉膠機(jī)，則可進(jìn)行高融點(diǎn)的樹(shù)脂與橡膠的共混。