橡胶加工中的问题及其解决方法

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橡胶加工中的问题及其解决方法
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5 V7 R4 V( f9 u/ m. e      摘要: 该文对橡胶加工过程中出现的硫黄分散不均、硫黄喷霜、胶料焦烧，混炼胶中混入异物及橡胶混炼不均等问题，提出了相应的解决对策。
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    在橡胶加工过程中，会经常产生某些质量问题，妨碍了生产作业的顺利进行。由于现在的劳务费用高，在停工待料期间的损失颇大。若对大部分属于同一类型的问题采取相应的措施，就可解决这些问题。以下就笔者的经验介绍解决的方法。
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) S! Y! V6 n; [* ?) z    下文主要介绍硫黄分散不均，喷霜，焦烧等质量问题的处理方法。

! t1 u4 N' C  r1  硫黄分散不均，有麻点(凝集物)现象
" X1 K& l* ]) E( k. [& w" r    这是一个既老又新的问题，我们的前辈理应解决了的问题现在又旧事重提。

, P$ o* W- W- S5 r    将入库的硫黄放置在水泥板上，从防潮的角度看不是好办法，一定要将它放在席子或垫板上，在计量前将其过筛是预防产生结块的有效方法，这时不必用太细的筛子，用40目或20目的即可，只要能将粉末状硫黄中的结块打碎就可以了。另外，在一次硫黄添加量较少的情况下，在开炼机上面边过筛边添加为好，在这种场合，即使筛目粗一些也是可以的。

( e8 {. L$ {$ q    在使用传统的方法时，先将盛在盘子中的硫黄搁在一边，再放入等容积的轻质碳酸钙或白呈粉，搅拌均匀后在开炼机上进行添加，虽然这是一种简便的做法，但没有痹烩更好的方法。    此处简单介绍一下什么是白呈粉，将牡蝠壳、贝壳堆放在室外的水泥板上，任其风吹曰晒雨淋，放置2-3年后，里面的有机物质被分解除去，成为雪白的只有钙成分的物质，将其粉碎后就是白呈粉，该粉料除了可用于橡胶外，还可用于其他方面。
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    在配合了大量硬质陶土的橡胶中，不知是何种原因造成硫黄分散不均。尽管人们想出了许多办法，但仍未奏效。我们将配合了与硫黄等质量份的硬质陶土之母炼胶用捏和机进行混合，再用该公司自制的40L捏炼机(转速约为30 rpm /m in)进行约1h的混和，使用这样的母炼胶，未发现硫黄颗粒，可以说这是侥幸成功的实例。
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    自制的硫黄母炼胶是供该公司本身使用的。但是，公司内所有橡胶一旦都使用母炼胶的话，则其用量会过大，品种繁多，需要专门加工母炼胶的炼胶机，这样做费时费力。于是，除了目前尚未发生问题的混炼胶及允许有少许硫黄颗粒的混炼胶外，只对确实有需要的胶料才使用硫黄母炼胶。我们使用含100质量份橡胶，50质量份硫黄的母炼胶，因此，母炼胶中含有三分之一的硫黄，相当于三倍的硫黄添加量。
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  ], Z* ]# t3 Y9 G    制备母炼胶用的橡胶，起始是使用NR，但一到冬季，橡胶就变硬，不易切成小块。根据经验，我们采用NR 50份，BR 50份进行共混，使该问题得以解决。

2 C( y" `( i/ n  n( U! z    现在市场上已有硫黄母炼胶出售，使用非常方便，虽然成本略有提高，但可根据其性价比来决定是否采用。

    另外，还有一种称之为多硫化物(东洋化学公司制造)的树脂状硫黄，该硫黄为黄色脆块，在开炼机上熔融后再分散到橡胶中去，常被用于胶球等橡胶制品。

    用密炼机炼毕的胶料排到压片机上时，其温度可达到140℃以上，若胶料处于高温状态下添加硫黄，则会有一部份硫黄在橡胶中熔融，成液态状，如果硫黄以液态分散于橡胶中是没有问题的，但是一旦胶料在压片机上由于冷却作用使胶温下降，熔融的硫黄就会成为块状，以结块的形式进入胶料中，形成象火柴头大小的硫黄颗粒。这样一来，硫黄颗粒就不会进行更进一步的分散，而以小块形状存在于胶料中，即使重新炼胶也不会改变。因此，要等到橡胶温度降到70℃以下时再添加硫黄为宜。
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    市场上出售的硫黄粉，有200目与300目之分。300目的粒子细，人们往往认为它分散性良好而喜欢采用。但是是否确实如此要通过试验来加以证明。
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    我们在试验中对100质量份的NR进行塑炼，(尽量采用当片胶或SM RSL)，向该塑炼胶中添加3质量份硫黄。然后再将该胶料投入试验用开炼机上，将辊距调至最小状态。把包在前辊上的胶片切下，胶片收缩，得不到表观良好的胶片。为此，可停下炼胶机，在包在前辊上的胶片上贴一张约10 cm见方的玻璃纸，然后切下该胶片，这样即可防止胶片收缩，制成显微镜用试片，若用400倍左右倍率的显微镜即能够观察到硫黄粒子。按照300目硫黄的性价比其作用已不言而喻，该文作者认为，就橡胶制品的多半用途而言，采用200目的硫黄即能满足要求。
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4 y3 z# i4 B; y' w) A    30多年前橡胶用硫黄粉末的原料是从硫黄矿山中采集的硫黄，统称为矿物硫黄;现在用的硫黄几乎全部是从石油精炼中得到的回收硫黄，矿物硫黄的结晶粒子大且柔软，容易粉碎;回收硫黄由于结晶粒子小且坚硬，因而难以粉碎。由于回收硫黄的硫黄粉容易结块，所以要添加微量的防粘剂。另外，也有面向轮胎厂的一种添加了3%操作油的包裹硫黄。
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    众所周知，硫黄在NBR中分散性较差，制造黑色制品时并不怎么引人注意，但在制造浅色橡胶制品时会出现黑褐色斑点，十分难看。也许这是一个老问题，但现在可以从市场上购买硫黄母炼胶，如果具有要求洽谈中不能解决，可试用以下方法。
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* ?2 v$ F; ^; T    把NBR投入开炼机，添加硫黄混炼，辊筒温度上升，硫黄溶解于橡胶之中。然后将该胶料出片冷却，到第二天重新再用开炼机回炼，按常规方法添加各种配合剂，最后添加硫化促进剂均匀混炼，若采用该方法可消除斑点。
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. ]4 [) `8 G7 P8 S& B2  硫黄喷霜
    橡胶中的硫黄向其表面迁移并在表面形成结晶，这种现象称之为喷霜。不论是未硫化胶或硫化胶都会发生这种现象。
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- n$ n2 @' \9 E' O4 t/ z    未硫化胶发生喷霜时，对胶料的粘接会带来困难，导致粘接不良;若喷霜现象严重，在制造模压制品或移模注片制品时，喷出的硫黄会滞留在横具的凹陷部，这样，容易形成缺胶。这是由于硫黄在短时间内不能溶解于橡胶中造成的。

, h" f* @: j& L1 [; g; [/ Y# Y    防止未硫化橡胶喷霜的第一项措施是减少硫黄的配合量，但减少硫黄配合量后，硫化胶的弹性模量会急剧下降，硬度也降低。因此，减少硫黄配合量要慎重。该文作者认为半成品胶料的硫黄配合量可降低到2份这样的临界点。

1 W7 h1 x  O& l( w  V3 p+ I, v    假如不减少硫黄量，则可以通过添加不溶性硫黄来解决该问题。若不能把全部硫黄换成不溶性硫黄，可将一半硫黄置换成不溶性硫黄。这样几乎可达到预期的目的。

3 h; j- r: ]7 T, ~    以上方法，适用于面向外加工的工厂所用的未硫化胶。外加工工厂，不会象作者本公司的工厂那样严格管理，入库的原材料经过数曰后仍存放在库房里未使用，尤其存放在寒冷的库房里，这样会诱发喷霜，产生不溶性硫黄的效果。
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    硫化后的橡胶制品经过一段时间后也会发生喷霜。作为预防措施，在计划减少硫黄配合量以前，就应该留意完全硫化问题。硫化温度、硫化时间是否适宜，不要寄希望于考虑稍微延长一点硫化时间为好。但是无论如何，高温短时间硫化是不合适的。
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    橡胶制品在硫化后应避免曰光直射与急剧冷却，应注意存放在自然通风的地方。在这种情况下，在容器上盖上由帆布等制成的布套，这样可以防止喷霜现象的发生。在硫化后产生的喷霜现象中，不溶性硫黄是不起作用的。
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    与喷霜稍有不同的是，冬季橡胶胶浆中会出现肉眼看得见的硫黄结晶，若用放大镜看，则能清楚地看出这是一些斜方晶体。一旦有这样的结晶产生，在用毛刷涂布胶浆时会在毛刷的端部附着结晶体，在胶浆涂面上形成凹痕;而用涂胶机进行涂胶时，则在刮胶刀的刀刃部位形成结晶，像一条条纵向胶痕。

    防止措施是，在硫黄配合中加入相当于硫黄所需量半数的不溶性硫黄，在使用胶浆时仅从胶浆槽中取所需的量，暂时不用的胶浆存放在胶浆槽内，慢慢搅拌以备待用。

- B+ {$ G) q5 D+ z: c$ n3  胶料焦烧
! U/ ?7 g. b% {+ n/ p    混炼胶的焦烧多见于梅雨季节开始。

- U8 ^) f- j2 m4 t( m6 S. N& L    由于有了门尼粘度计及硫化仪，不论是新炼的混炼胶还是返炼胶料都能随时进行测定，这样就能防止胶料焦烧。在大批量生产混炼胶的工厂里，没有必要进行全面测定，仅对规定要注意的胶料可采用一种测定方法。以下介绍防止焦烧的方法。

    首先要减少硫化促进剂的配合量，但这样会导致橡胶制品的物理性能下降，了解这一点是非常重要的，硫化促进剂单独使用的情况很少，多半是采用二种、三种促进剂并用的方式。一旦配合出了问题，就不能防止胶料焦烧，一般来说，通用橡胶用的主促进剂为曝pill类或次磺酞胺类促进剂。主促进剂DM是万能型促进剂;促进剂M的焦烧性高，次磺酞胺类促进剂虽然有耐焦烧性，但由于硫化的起步速度慢，所以要根据胶料使用要求进行选择。肌类、秋兰姆类系辅助促进剂。在盛夏高温季节，辅助促进剂要减量使用，而主促进剂则尽量不减少其配合量。

    将10- 20质量份的再生胶加入通用橡胶中，经共混后制成的胶料，具有防止焦烧的作用。另外，对共混胶料，要考虑设计加成性配方，在研究焦烧性与硫化胶物理性能的基础上作一些必要的修正。

0 N7 I  W: ]* K! v    在配合白炭黑胶料中，要添加二甘醇、聚乙二醇、有机胺助促进剂SL等。但添加以上配合剂过量的话也会导致焦烧，因此必须加以注意。标准的配合量应该是(与白炭黑相比)二甘醇与聚乙二醇(分子量为400) 60%，有机胺促进剂SL为2.5%。
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    在配合方面尽管如上所述，作了许多探讨，但是如果仍不能防止焦烧时，可添加防焦剂(硫化延迟剂)。硫化延迟剂是无水邻苯二甲酸及苯甲酸类的有机酸、亚硝基化合物及邻苯二甲酞胺等有机合成化合物。因亚硝基二苯胺具有污染性，所以不能用于浅色橡胶制品。
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5 t1 ?& W& x: A1 s" ^; v2 N. n& H    防焦剂在延迟硫化的同时，也减慢了硫化速度，因为它会降低交联度，所以不要大量使用。根据该作者的经验，用量不应超过0.4%。如果必须超过0.4%，则首先应该减少硫化促进剂的用量。不宜使用高促进剂，高防焦剂的配合方法。
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    以下就操作工序中防止焦烧应注意的问题作一介绍，就每批混炼胶料而言，在原有数据的基础上，设定焦烧时间的范围，在此范围内不断调整解决。例如，设定为门尼焦烧时间，125℃ ,
* q* p& ?9 L% V# ZMS、15一25m in.

1 x# R' J5 ]& N5 W    对混炼胶可用水冷、风冷或两者并用的方式使胶片冷却到室温。即使是压延卷取的胶料，如果存在焦烧的危险，可对其进行边风冷边卷取，或者按一定长度裁断后再进行风冷。按照需要也可以用空调房、冷藏库进行贮存。
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    对多数需返炼的胶料，首先将需返炼的胶料投入热炼机上热炼，在确认该胶料未发生焦烧的情况后，再添加新的混炼胶进行混炼，若操作程序与此相反，则会导致全部胶料焦烧。

4  有异物混入胶料的混炼
    在炼胶时有时会混入导物，这样的胶料就不能使用，其原因有多种多样，没有定论，需要区别对待。
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    在生胶中有用取乙烯薄膜包装的，也有未包装的。用聚乙烯薄膜包装的橡胶极少混入异物，未包装的橡胶在运输过程中容易粘上砂土等异物。另外，在用托板运输的橡胶中最近发现，托板的木片会嵌入橡胶，这类附着在橡胶上的异物必须用钢丝刷除去。

    RSS 3号或4号等大多数生胶是由小橡胶园生产的，所以经常会发现在生胶片之间夹杂着残枝、枯叶、死亡的昆虫等，若用钢丝刷除去当然好。但若未能清除干净，就投入炼胶机。这样，由于相当一部分异物会在炼胶时落到存胶盘上，因此这类异物要收集起来丢弃。无论如何，将这些生胶作为高等级的橡胶使用是不合适的。

    过去，为了除去生胶中的异物系采用滤胶机过滤或手工方法去除异物。所谓手工方法，就是将生胶塑炼后，把炼胶机辊距调节为约lmm，再进行薄通，再把薄通出来的胶片置于强烈光线的照射下，由人工通过肉眼观察将异物除去。由于滤胶法与手工方法都会降低生胶的韧性、使硫化胶的弹性模量下降，因此有必要加以注意。另外，由于现在的劳务费用相当高，租金等费用也据高不下，采购杂质较少的一、二级上等生胶是明智的。

    生胶被雨淋湿后会产生霉变，轻度霉变尚无大碍，若严重的话，生胶会产生发白现象，即使用炼胶机塑炼也不会使之塑化，会产生与焦烧胶料相同的状态。这样，只有将霉变部分的生胶切掉废弃方可避免。
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  N. }7 s" |% |8 K4 g# N) V' Q: Z    即使是SBR，也会发生热硬化物混入的情况。在生产过程中把生胶堆放在炼房烘胶时，靠近烘房壁的生胶，因长时间烘烤形成热硬化，演变成黑褐色的树脂状物，这些树脂状物会从生胶包上脱落下来，混入生胶中。在此情况下，唯一的办法是将树脂化部分切除。

1 C! k9 b/ L" m4 U2 f5  橡胶共混不均
; ?1 [; M5 a0 T. Y) _2 B    天然橡胶与合成橡胶或合成橡胶与合成橡胶的共混是人们经常议论的话题，进一步讲，就是塑料与橡胶的共混。如果用密炼机共混，在操作工艺上没有多大的麻烦，一下子就能混合。但是，这样共混的胶料批量小，而且也有不能用密炼机炼的橡胶。这样一来，就必须用开炼机进行混炼，以下就用开炼机混炼的方法作一叙述。

    一般的操作程序是先将硬质橡胶A放在开炼机上炼，然后再投入软质橡胶B进行共混。如果反之，混炼出来的胶料就象豆腐渣一样。

    若想得到质量好的共混胶料，应该首先完成薄通橡胶B。再将硬质橡胶A放入开炼机，并将橡胶B按硬质橡胶A的5%质量份投入开炼机中，并不断地用炼胶用小刀反复切割，这一步至关重要。然后再投入10%质量份软质橡胶B进行混炼。再继续依次增加软质橡胶B的投放量，直至混炼完毕。当观察到混炼胶的颜色及透明度达到要求后，即可判断共混完成。
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    当高苯乙烯树脂及聚乙烯与橡胶共混时，首先要将融熔点高的树脂投入炼胶机中，这时是否将辊筒温度设定在某一较佳范围内，由于多数情况下不甚清楚设定温度的最佳点，所以最好一边对辊筒加热，一边添加少量的树脂进行观察。如果温度低，则树脂会七零八落地落入接胶盘中，如果过一会儿再添加树脂，则会有一定比例的树脂附着在辊筒上。其中附着在辊筒上的树脂呈橡胶状，像包卷在辊筒上一样。这时，再将剩余的树脂添加到炼胶机上，达到整体均匀后，即可停止加热。停止加热的理由是要防止两点一是若超过以上温度，树脂的粘度就会过度下降，共混的胶料因热老化而被着色。此时，即使停止加热，由于炼胶机已进行过预热，故炼胶机辊筒温度不会迅速下降。
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* X8 v$ d, e" B  E    向包卷在炼胶机辊筒上的树脂添加5%左右的薄通了的橡胶，再进行充分的共混，依照前述之方法，依次逐步增加投胶量并继续充分共混。如果一次投入的生胶太多，会导致失败，因此要多加注意。共混完成后，通过观察混炼胶的颜色与透明度即可判断共混是否成功。如果是用电加热的炼胶机，则可进行高融点的树脂与橡胶的共混。

lhx0309

这个好像原来发过，不过还要支持楼主一下！

剑走偏锋

谢谢LZ，向你致敬！！(至少你没要钱呀）

ZLF1978

打得很辛苦，谢谢了！！！！

昆达

感谢您的分享  一次免费的午餐  哈哈

zsgqust

感谢楼主分享好资料！！！

haoweigang

论坛里早就有的资料
不过还是谢谢楼主
毕竟不用积分和胶币啊

shixue022

谢谢分享
: e! B* n6 @) ~0 x8 T0 x辛苦了