橡胶的配合与开炼机混炼工艺

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,橡胶工艺实验,Experiment of Rubber Technology,橡胶的配合与开炼机混炼工艺,主讲人,吴明生,一、 实验目的,（1）使学生熟悉并掌握橡胶配合方法；,（2）熟练掌握开炼机混炼的操作方法、加料顺序；,（3）了解开炼机混炼的工艺条件及影响因素；,（4）培养学生独立进行混炼操作的能力；,（5）掌握混炼胶的质量检验方法。,二、实验设备及工作原理,1、实验设备,160320mm双辊筒开炼机，上海机械技术研究所产品。,前辊筒（慢辊）转速：（241） r/min,辊筒速比: 前辊转速:后辊转速=1.01.4,两辊筒间隙（可调）： 0.28.0 mm,开炼机结构示意图,橡胶开炼机,2、工作原理,两个平行排列的中空辊筒，以不同的线速度相对回转，加胶包辊后，在辊距上方留有一定量的堆积胶，堆积胶拥挤、绉塞产生许多缝隙，配合剂颗粒进入到缝隙中，被橡胶包住，形成配合剂团块，随胶料一起通过辊距时，由于辊筒线速度不同产生速度梯度，形成剪切力，橡胶分子链在剪切力的作用下被拉伸，产生弹性变形，同时配合剂团块也会受到剪切力作用而破碎成小团块，胶料通过辊距后，由于流道变宽，被拉伸的橡胶分子链恢复卷曲状态，将破碎的配合剂团块包住，使配合剂团块稳定在破碎的状态，配合剂团块变小。胶料再次通过辊距时，配合剂团块进一步减小，胶料多次通过辊距后，配合剂在胶料中逐渐分散开来。采取左右割刀、薄通、打三角包等翻胶操作，配合剂在胶料中进一步分布均匀，从而制得配合剂分散均匀并达到一定分散度的混炼胶。,3、开炼机混炼过程,（1）包辊,胶料的包辊性取决于：,胶料的性质，如格林强度、断裂拉伸比、最大松弛时间等；,辊筒温度，在胶料Tg以上几十度的范围内包辊性好；,剪切速率：剪切速率提高（减小辊距）可改善胶料的包辊性。,（2）吃粉,影响吃粉快慢的因素：,生胶的黏度低，易吃粉；,辊筒温度高，易吃粉；,配合剂的粒径大，结构低，用量少，易吃粉；,左右摆动加料，吃粉快；,堆积胶适量，吃粉快。,（3）翻炼（捣胶）,目的：,加快配合剂分散，提高配合剂分散均匀性。,方法：,斜切法、直切法、抽胶法、三角包法等。,影响配合剂分散性的因素：,胶料的黏度低，分散性差；,辊筒温度高，分散性差；,配合剂粒径小，结构低，分散性差；,配合剂与生胶的相容性差，分散性差；,辊距大，分散性差。,三、实验步骤,1、根据实验配方，准确称量生胶和除液体软化剂以外的各种配合剂的量，观察生胶和各种配合剂的颜色与形态；,2、检查开炼机辊筒及接料盘上有无杂物，如有先清除杂物；,3、开动机器，检查设备运转是否正常，通热水预热辊筒至规定的温度（由胶种确定）；,不同胶料开炼机混炼时辊筒温度,胶 种,辊 温,前辊,后辊,天然胶,5560,5055,丁苯胶,4550,5055,氯丁胶,3545,4050,丁基胶,4045,5560,丁腈胶,40,45,顺丁胶,4060,4060,三元乙丙胶,6075,85左右,氯磺化聚乙烯,4070,4070,氟橡胶2327,7787,7787,丙烯酸酯橡胶,4055,3050,4、将辊距调至规定大小（根据炼胶量确定），调整并固定挡胶板的位置；,辊距大小与装胶量的关系,胶量（克）,300,500,700,1000,1200,天然胶/mm,1.40.2,2.20.2,2.80.2,3.80.2,4.30.2,合成胶/mm,1.10.2,1.80.2,2.00.2,5、将塑炼好的生胶沿辊筒的一侧放入开炼机辊缝中，采用捣胶、打卷、打三角包等方法使胶均匀连续的包于前辊，在辊距上方留适量的堆积胶，经过23分钟的滚压、翻炼，形成光滑无隙的包辊胶；,6、按下列加料顺序依次沿辊筒轴线方向均匀加入各种配合剂，每次加料后，待其全部吃进去后，左右3/4割刀各两次，两次割刀间隔20秒钟；,加料顺序：,胶料小料（固体软化剂、活化剂、促进剂、防老剂、防焦剂等）大料（炭黑、填充剂等）液体软化剂硫黄和超速级促进剂,7、割断并取下胶料，将辊距调整到0.5mm，加入胶料薄通，并打三角包，薄通5遍；,8、按试样要求，将胶料压成所需厚度，下片称量质量并放置于平整、干燥的存胶板上(记好压延方向、配方编号)待用。,9、关机，清洗机台。,四、影响因素,1、胶料的包辊性,胶料的包辊性好坏会影响混炼时吃粉快慢、配合剂分散，如果包辊性太差，甚至无法混炼。,2、装胶容量,装胶容量过大，增加了堆积胶量，使堆积胶在辊缝上方自行打转，失去了起折纹夹粉作用，影响配合剂的吃入和分散效果，延长混炼时间，胶料的物性下降，同时会增大能耗，增加炼胶机的负荷，易使设备损坏。如果装胶量过少，堆积胶没有或太少，吃粉困难，生产效率太低。,3、辊距,减小辊距,，剪切变形速率增大，橡胶分子链和配合剂团块受到的剪切作用增大，配合剂团块容易破碎，因此有,利于配合剂的分散,，但橡胶分子链受剪切断裂的机会也增大，容易使分子链过度断裂，,造成过炼,，橡胶分子量降得过低，使胶料的物理机械性能降低。辊距过大，剪切作用太小，配合剂不易分散，给混炼操作带来困难。,4、速比与辊速,速比和辊速增大，会加快配合剂的分散，但对橡胶分子链剪切也加剧，易过炼，使胶料物性降低，使胶料升温加快，能耗增加。,5、辊温,随辊温升高，胶料的粘度降低，有利于胶料在固体配合剂表面的湿润，吃粉加快；但配合剂团块在柔软的胶料中受到的剪切作用会减弱，不容易破碎，不利于配合剂的分散，结合橡胶的生成量也会减少。,6、加料顺序,混炼时加料顺序不当，轻则影响配合剂分散不均，重则导致焦烧、脱辊或过炼，加料顺序是关系到混炼胶质量的重要因素之一,。,7、加料方式,固定位置吃粉，吃粉时间延长，吃粉慢，配合剂由吃入位置分散到其他地方需要的时间延长，不利于配合剂的分散。沿辊筒轴线方向均匀撒在堆积胶上，使堆积胶上都覆盖有配合剂，这样会缩短吃粉时间。,五、混炼胶的质量检验,1、观察法,看混炼胶表面是否光滑发亮，观察切割断面是否有疙瘩或气孔。,2、性能测试法,（1）取不同部位的三块胶料测门尼黏度及门尼应力松弛,时间。门尼值或松弛时间接近，混炼胶质量均匀。,（2）取不同部位的三块胶料测硫化特性参数。,（3）取不同部位的三块胶料测密度或硬度；,（4）测硫化胶的拉伸性能和撕裂性能，数据集中的，质,量好；,3、炭黑分散度的检验,方法1：ASTM A法、ASTM B法；,方法2：炭黑分散度仪检测；,方法3：表面粗糙度仪检测。,六、复习思考题,1、说明开炼机混炼的加料顺序。,2、简述开炼机混炼的工作原理。,3、开炼机混炼工艺包括哪几个过程？,4、影响胶料包辊性的因素有哪些？,5、影响吃粉和分散的因素各有哪些？,6、影响开炼机混炼的因素有哪些？各是如何影响的？,7、如何鉴定混炼胶的质量？,七、实验报告,开炼机每批混炼工艺试验报表，应记录：,开始混炼时辊筒温度、辊筒转速、辊距、混炼时间、加料顺序、混炼胶质量与原材料总质量的差值及开炼机类型、操作者姓名、日期。,实验报告内容：,实验目的；实验设备名称、型号、生产厂家；实验原理；实验步骤；实验结果（含配方）及误差分析；影响因素；复习思考题。,八、参考标准,GB 6038-93,ISO/DIS 2393-1989,HG/T 3-1615,