仲 亮，劉天中

（南京七四二五橡塑有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210028）

橡膠軟管膠料的配合和混煉工藝分析

Analysis of compounding and mixing process for rubber hose

仲 亮，劉天中

（南京七四二五橡塑有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210028）

由于近年來橡膠軟管使用事故頻發(fā)，其安全質(zhì)量問題逐漸受到使用者和相關(guān)從業(yè)人員關(guān)注。膠料配合與混煉工藝是橡膠軟管生產(chǎn)過程中最值得注意的兩方面，其進(jìn)展順利與否直接關(guān)系到軟管成品質(zhì)量高低和用戶使用感受好壞，因此生產(chǎn)者應(yīng)對兩步驟進(jìn)行過程中的溫度、時(shí)間、配合度等因素進(jìn)行綜合考量，以實(shí)現(xiàn)膠管產(chǎn)品質(zhì)量的快速提升。

橡膠軟管；膠料；貯存；配合；混煉

橡膠軟管即鋼絲編織膠管，由內(nèi)膠層、鋼絲編織層和外膠層組成，適用于輸送燃油、潤滑油、乳化液等液壓流體，根據(jù)尺寸、壓力、重量、彎曲度、化學(xué)耐用性等常用參數(shù)的不同需求，膠管生產(chǎn)過程中對膠料配合及混煉工藝的要求均不相同。近年來，由于市場需求擴(kuò)大以及聚合物系列的增多、彈性體與新型材料的發(fā)現(xiàn)，膠管生產(chǎn)的加工方法更趨向高生產(chǎn)效率與高節(jié)能水平，因此高質(zhì)量膠料的應(yīng)用及其與混煉工藝的配合尤為重要。本文對橡膠軟管加工中的膠料配合與混煉工藝進(jìn)行系統(tǒng)分析，以期為膠管生產(chǎn)的工藝進(jìn)步和產(chǎn)品質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。

1 原材料貯存與膠料配合

橡膠軟管生產(chǎn)的原材料一般應(yīng)存放于方便送至混煉車間稱量的位置，其貯存溫度應(yīng)保持常溫（23~ 25 ℃）恒定，空氣濕度則應(yīng)低于60%，這是由于某些輔料吸濕性過強(qiáng)，易導(dǎo)致性質(zhì)變化而影響生產(chǎn)。粉末類材料的儲(chǔ)存及稱重地通常位于一樓，其稱重后再經(jīng)升降機(jī)、運(yùn)輸帶等運(yùn)至密煉機(jī)，上述操作的機(jī)械化、自主化程度取決于生產(chǎn)條件和規(guī)模。

膠管工業(yè)的膠料配合體系中，混煉膠主要為五種組分：聚合物（天然膠、氯丁膠和丁腈膠等）、硫化體系（硫化劑和促進(jìn)劑等）、防護(hù)體系（抗氧劑、抗臭氧劑和光穩(wěn)定劑等）、補(bǔ)強(qiáng)體系（炭黑、無機(jī)填料和有機(jī)填料等）以及操作配合體系（增塑劑、塑解劑和防焦劑等），其中橡膠需在加溫（40~60 ℃）條件下切塊；粉末類配合劑應(yīng)根據(jù)粗細(xì)程度予以篩選，并除去雜質(zhì)；固體軟化劑與防老劑應(yīng)予以粉碎；液體軟化劑應(yīng)適度加溫去水分、降低黏性后使用，必要時(shí)過濾[1]。助劑與膠料配合時(shí)，可將油直接或與填料預(yù)混后加入混煉機(jī)，采用在散裝運(yùn)輸罐量和標(biāo)準(zhǔn)包裝量間的中等散裝黑炭，并以振動(dòng)或懸浮方法改進(jìn)白色填料的流動(dòng)性能，以實(shí)現(xiàn)充分混合。

2 塑煉及摻合

2.1 橡膠塑煉

塑煉可顯著提升橡膠塑性，便于制備膠料，主要以開煉機(jī)、密煉機(jī)、螺桿塑煉機(jī)予以塑煉。開煉機(jī)：通常在低溫及小輥距條件下塑煉，其兩輥筒速度比一般為1:（1.21~1.25），必要時(shí)可塑煉一段時(shí)間后停放10~20 min再繼續(xù)。密煉機(jī)：通常在高溫?zé)嵫鯒l件下塑煉，煉膠機(jī)中的橡膠分子經(jīng)高溫與強(qiáng)機(jī)械作用發(fā)生嚴(yán)重破壞，進(jìn)而在短時(shí)間內(nèi)提高可塑性，該機(jī)器可使橡膠生產(chǎn)效率、機(jī)械化與自動(dòng)化水平大幅度提升，適用于橡膠的大批量生產(chǎn)[2]。螺桿塑煉機(jī)：橡膠經(jīng)螺桿與機(jī)筒壁摩擦，再通過高溫氧化而提高塑性，該機(jī)器有助于增強(qiáng)橡膠生產(chǎn)連續(xù)性，但產(chǎn)品多數(shù)不均勻?；瘜W(xué)增速：機(jī)械塑煉同時(shí)適度添加化學(xué)增塑劑（如促進(jìn)劑M、DM）可有效提升橡膠塑性，且不制約硫化過程，通常增塑劑用量為0.4~0.5份（橡膠100份）時(shí)，其塑煉時(shí)間可縮短35%~40%。

2.2 橡膠與高分子聚合物摻合

2.2.1 各類橡膠摻合

多膠種配合使用在膠料選擇中最為常見，該方式可提升膠料加工性能并滿足膠管生產(chǎn)要求。均勻混合膠種時(shí)一般混煉前先稱量、配比配方中要求的膠種（按用量），再以煉膠機(jī)適度翻煉、壓合，最終形成摻合膠，摻合前需確保各膠種塑性近乎相同以增強(qiáng)效果。另外，實(shí)際生產(chǎn)中存在不摻合直接混煉，密煉機(jī)混煉時(shí)可行，但混煉前需將橡膠適度壓合，之后添加配合劑混煉。

2.2.2 橡膠與其余高分子聚合物聯(lián)用

橡膠與其余高分子聚合物聯(lián)用又稱“橡塑并用”，各類高分子聚合物特性（溫度、是否相容等）是該工藝開展的前提，其主要利用附帶加溫裝置的煉膠機(jī)進(jìn)行加工，共混過程中溫度掌控尤為重要，且橡膠的翻煉、壓合需均勻，以使成品共混體均勻[3]。

3 混煉

橡膠生產(chǎn)時(shí)的混煉設(shè)備大體分為開煉機(jī)混煉、密煉機(jī)混煉和連續(xù)/自動(dòng)/高速混煉三種，其各有利弊，根據(jù)生產(chǎn)條件、生產(chǎn)需求量等因素的不同可選擇任意一或兩種方式。

3.1 開煉機(jī)

開煉機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、資金投入低、維修便利等特點(diǎn)，其普遍用于中小型工廠，其生產(chǎn)優(yōu)勢為可變性強(qiáng)及操作便利，缺點(diǎn)則是勞動(dòng)力投入多、生產(chǎn)效率低、易產(chǎn)生粉塵等，多適用于生產(chǎn)需求小和有特殊要求的膠料混煉[4]。膠管膠料在滿足使用需求及工藝性能的同時(shí)，其均勻性、純潔性和致密性也需要考慮，因此開煉機(jī)混煉過程中應(yīng)留意配合劑分散結(jié)果，膠料需添加較多填充劑時(shí)應(yīng)采用多次少量加入的方式，且填充劑添加順序和混煉溫度等因素也需注意，以防膠料不均、出現(xiàn)疙瘩和焦燒等問題的產(chǎn)生。

3.2 密煉機(jī)

密煉機(jī)混煉的優(yōu)勢在于生產(chǎn)規(guī)模大、勞動(dòng)力投入少、粉塵少等，且利于自控化批量成產(chǎn)，其缺點(diǎn)則為煉膠溫度高，易使膠料自我硫化，且膠料由于形狀不穩(wěn)定另需壓片機(jī)繼續(xù)加工。密煉機(jī)混煉需注意以下幾點(diǎn)：①裝膠容量：通常依照膠料含膠率及可塑性、轉(zhuǎn)子凸棱與室壁間空隙確定，可塑性大且容易混煉的膠料通常裝膠容量較大。②加料順序：膠種類型和膠料特性決定混煉為一段或兩段，多數(shù)膠管膠料均可進(jìn)行一段混煉，其順序?yàn)樗軣?摻合膠—活性劑、防老劑等小料—固體軟化劑—填充劑（量多時(shí)分次添加）—液體軟化劑—排膠（硫化劑在壓片時(shí)加入）；配合劑難以分散或容易焦燒膠料則采取兩段方式，并于第二段時(shí)添加硫化劑，但若密煉機(jī)為快速高效型，步驟可相應(yīng)簡化。③混煉溫度：混煉過程中過高的溫度影響膠料質(zhì)量，且無益于粉劑的分散，因此混煉控溫尤為重要。普通膠料混煉溫度應(yīng)保持在100~130 ℃，氯丁橡膠等容易出現(xiàn)焦燒者，其混煉溫度則應(yīng)維持在低于100 ℃的水平[5]。④混煉時(shí)間：膠料尤其是合成橡膠使用量大的膠料在密煉機(jī)中混煉時(shí)間不宜過長，在確保配合劑分散且混煉均勻情況下，應(yīng)盡可能減少投料和輔助時(shí)間。

3.3 膠料過濾

多數(shù)膠管生產(chǎn)使用的膠料均應(yīng)具備較高的純潔性與致密性，因此該類膠料塑煉、混煉等加工過程中在需要強(qiáng)化清潔工作的同時(shí)，還需予以過濾。膠料通常利用螺桿濾膠機(jī)予以過濾，濾網(wǎng)規(guī)格由膠料的不同用途決定，其通常為65~80目/in（1 in是2.54 cm，以下均同），有特殊需求或要求嚴(yán)格膠料則可采用大于100目/in的濾網(wǎng)[6]。值得注意的是，膠料過濾后通常需要經(jīng)過適度冷卻再添加硫化劑，該步驟可有效降低膠料出現(xiàn)焦燒的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 膠料熱煉

膠料熱煉適用于壓延或壓出用膠料，該類膠料一般經(jīng)開煉機(jī)熱煉后再進(jìn)行下道加工工序。膠料由于其成分不同（天然橡膠、天然橡膠+丁苯橡膠等），對熱煉溫度的要求均不同，其中以天然橡膠的前輥/后輥溫度最高（65~70 ℃、60~65 ℃）。各類膠料應(yīng)根據(jù)用途的不同分別熱煉，且熱煉過程中應(yīng)盡量避免混入雜質(zhì)，以免影響膠料品質(zhì)。

4 結(jié)束語

膠料的配合及混煉加工是橡膠膠管生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，上述兩步驟關(guān)系膠管成品的質(zhì)量和產(chǎn)量，因此生產(chǎn)者在開展這兩步驟時(shí)應(yīng)密切關(guān)注影響膠管出廠成品的膠料貯存位置、貯存時(shí)間、貯存溫度及其配合方式，且還應(yīng)留意混煉過程中的溫度、時(shí)間把控，以實(shí)現(xiàn)橡膠膠管的大批量生產(chǎn)，并進(jìn)一步提高膠管品質(zhì)，從而保障膠管生產(chǎn)廠家、經(jīng)銷商和使用者的合法權(quán)益。

[1] 白鵬，梁西正，王維相. 橡膠軟管膠料的配合和混煉工藝[J].世界橡膠工業(yè)，2014，41(01)：33~40.

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[3] 洪桂香. 常用典型橡膠的混煉工藝特點(diǎn)[J]. 化學(xué)工業(yè)，2014，32 (11)：17~21.

[4] 楊青，麥千里. 白炭黑/NR濕法混煉膠制備工藝及其性能初探[J]. 中國橡膠，2014，26(23)：37~42.

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TQ330.63

1009-797X(2015)13-0032-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.13.008

仲亮（1979-），男，助理工程師，研究方向?yàn)橄鹉z的配合、混煉及在生產(chǎn)過程中的實(shí)用性能。

2015-04-17