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橡膠加工工藝的膠料問題的解決辦法

發布時間:2017-07-12 23:18:00 點擊:    關鍵詞:密煉機,捏煉機,開煉機,橡膠機械

泰州科德橡膠機械:在橡膠加工過程中,會經常産生某些質量問題,妨礙了生産作業的順利進行。由于現在的勞務費用高,在停工待料期間的損失頗大。若對大部分屬于同一類型的問題采取相應的措施,就可解決這些問題。以下就筆者的經驗介紹解決的方法。

下文主要介紹硫黃分散不均,噴霜,焦燒等質量問題的處理方法。

1、硫黃分散不均,有麻點(凝集物)現象

這是一個既老又新的問題,我們的前輩理應解決了的問題現在又舊事重提。

将入庫的硫黃放置在水泥闆上,從防潮的角度看不是好辦法,一定要将它放在席子或墊闆上,在計量前将其過篩是預防産生結塊的有效方法,這時不必用太細的篩 子,用40目或20目的即可,隻要能将粉末狀硫黃中的結塊打碎就可以了。另外,在一次硫黃添加量較少的情況下,在開煉機上面邊過篩邊添加為好,在這種場合,即使篩目粗一些也是可以的。

在使用傳統的方法時,先将盛在盤子中的硫黃擱在一邊,再放入等容積的輕質碳酸鈣或白呈粉,攪拌均勻後在開煉機上進行添加,雖然這是一種簡便的做法,但沒有痹燴更好的方法。 此處簡單介紹一下什麼是白呈粉,将牡蝠殼、貝殼堆放在室外的水泥闆上,任其風吹曰曬雨淋,放置2-3年後,裡面的有機物質被分解除去,成為雪白的隻有鈣成分的物質,将其粉碎後就是白呈粉,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。我們将配合了與硫黃等質量份的硬質陶土之母煉膠用捏和機進行混合,再用該公司自制的40L捏煉機(轉速約為30 rpm /m in)進行約1h的混和,使用這樣的母煉膠,未發現硫黃顆粒,可以說這是僥幸成功的實例。

自制的硫黃母煉膠是供該公司本身使用的。但是,公司内所有橡膠一旦都使用母煉膠的話,則其用量會過大,品種繁多,需要專門加工母煉膠的煉膠機,這樣做費時費力。于是,除了目前尚未發生問題的混煉膠及允許有少許硫黃顆粒的混煉膠外,隻對确實有需要的膠料才使用硫黃母煉膠。我們使用含100質量份橡膠,50質 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。根據經驗,我們采用NR 50份,BR 50份進行共混,使該問題得以解決。

現在市場上已有硫黃母煉膠出售,使用非常方便,雖然成本略有提高,但可根據其性價比來決定是否采用。

另外,還有一種稱之為多硫化物(東洋化學公司制造)的樹脂狀硫黃,該硫黃為黃色脆塊,在開煉機上熔融後再分散到橡膠中去,常被用于膠球等橡膠制品。

用密煉機煉畢的膠料排到壓片機上時,其溫度可達到140℃以上,若膠料處于高溫狀态下添加硫黃,則會有一部份硫黃在橡膠中熔融,成液态狀,如果硫黃以液态分散于橡膠中是沒有問題的,但是一旦膠料在壓片機上由于冷卻作用使膠溫下降,熔融的硫黃就會成為塊狀,以結塊的形式進入膠料中,形成象火柴頭大小的硫黃顆 粒。這樣一來,硫黃顆粒就不會進行更進一步的分散,而以小塊形狀存在于膠料中,即使重新煉膠也不會改變。因此,要等到橡膠溫度降到70℃以下時再添加硫黃 為宜。

市場上出售的硫黃粉,有200目與300目之分。300目的粒子細,人們往往認為它分散性良好而喜歡采用。但是是否确實如此要通過試驗來加以證明。

我們在試驗中對100質量份的NR進行塑煉,(盡量采用當片膠或SM RSL),向該塑煉膠中添加3質量份硫黃。然後再将該膠料投入試驗用開煉機上,将輥距調至小狀态。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,在包在前輥上的膠片上貼一張約10 cm見方的玻璃紙,然後切下該膠片,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 價比其作用已不問可知,該文作者認為,就橡膠制品的多半用途而言,采用200目的硫黃即能滿足要求。

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,統稱為礦物硫黃;現在用的硫黃幾乎全部是從石油精煉中得到的回收硫黃,礦物硫黃的結晶粒子大且柔軟,容易粉碎;回收硫黃由于結晶粒子小且堅硬,因而難以粉碎。由于回收硫黃的硫黃粉容易結塊,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。

衆所周知,硫黃在NBR中分散性較差,制造黑色制品時并不怎麼引人注意,但在制造淺色橡膠制品時會出現黑褐色斑點,十分難看。也許這是一個老問題,但現在可以從市場上購買硫黃母煉膠,如果具有要求洽談中不能解決,可試用以下方法。

把NBR投入開煉機,添加硫黃混煉,輥筒溫度上升,硫黃溶解于橡膠之中。然後将該膠料出片冷卻,到第二天重新再用開煉機回煉,按常規方法添加各種配合劑,後添加硫化促進劑均勻混煉,若采用該方法可消除斑點。

2、硫黃噴霜
橡膠中的硫黃向其表面遷移并在表面形成結晶,這種現象稱之為噴霜。不論是未硫化膠或硫化膠都會發生這種現象。

未硫化膠發生噴霜時,對膠料的粘接會帶來困難,導緻粘接不良;若噴霜現象嚴重,在制造模壓制品或移模注片制品時,噴出的硫黃會滞留在橫具的凹陷部,這樣,容易形成缺膠。這是由于硫黃在短時間内不能溶解于橡膠中造成的。

防止未硫化橡膠噴霜的第一項措施是減少硫黃的配合量,但減少硫黃配合量後,硫化膠的彈性模量會急劇下降,硬度也降低。因此,減少硫黃配合量要慎重。該文作者認為半成品膠料的硫黃配合量可降低到2份這樣的臨界點。

假如不減少硫黃量,則可以通過添加不溶性硫黃來解決該問題。若不能把全部硫黃換成不溶性硫黃,可将一半硫黃置換成不溶性硫黃。這樣幾乎可達到預期的目的。

以上方法,适用于面向外加工的工廠所用的未硫化膠。外加工工廠,不會象作者本公司的工廠那樣嚴格管理,入庫的原材料經過數曰後仍存放在庫房裡未使用,尤其存放在寒冷的庫房裡,這樣會誘發噴霜,産生不溶性硫黃的效果。

硫化後的橡膠制品經過一段時間後也會發生噴霜。作為預防措施,在計劃減少硫黃配合量以前,就應該留意完全硫化問題。硫化溫度、硫化時間是否适宜,不要寄希望于考慮稍微延長一點硫化時間為好。但是無論如何,高溫短時間硫化是不合适的。

橡膠制品在硫化後應避免曰光直射與急劇冷卻,應注意存放在自然通風的地方。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象的發生。在硫化後産生的噴霜現象中,不溶性硫黃是不起作用的。

與噴霜稍有不同的是,冬季橡膠膠漿中會出現肉眼看得見的硫黃結晶,若用放大鏡看,則能清楚地看出這是一些斜方晶體。一旦有這樣的結晶産生,在用毛刷塗布膠漿時會在毛刷的端部附着結晶體,在膠漿塗面上形成凹痕;而用塗膠機進行塗膠時,則在刮膠刀的刀刃部位形成結晶,像一條條縱向膠痕。

防止措施是,在硫黃配合中加入相當于硫黃所需量半數的不溶性硫黃,在使用膠漿時僅從膠漿槽中取所需的量,暫時不用的膠漿存放在膠漿槽内,慢慢攪拌以備待用。

3、膠料焦燒

混煉膠的焦燒多見于梅雨季節開始。

由于有了門尼粘度計及硫化儀,不論是新煉的混煉膠還是返煉膠料都能随時進行測定,這樣就能防止膠料焦燒。在大批量生産混煉膠的工廠裡,沒有必要進行全面測定,僅對規定要注意的膠料可采用一種測定方法。以下介紹防止焦燒的方法。

首先要減少硫化促進劑的配合量,但這樣會導緻橡膠制品的物理性能下降,了解這一點是非常重要的,硫化促進劑單獨使用的情況很少,多半是采用二種、三種促進劑并用的方式。一旦配合出了問題,就不能防止膠料焦燒,一般來說,通用橡膠用的主促進劑為曝pill類或次磺酞胺類促進劑。主促進劑DM是萬能型促進劑; 促進劑M的焦燒性高,次磺酞胺類促進劑雖然有耐焦燒性,但由于硫化的起步速度慢,所以要根據膠料使用要求進行選擇。肌類、秋蘭姆類系輔助促進劑。在盛夏高溫季節,輔助促進劑要減量使用,而主促進劑則盡量不減少其配合量。

将10- 20質量份的再生膠加入通用橡膠中,經共混後制成的膠料,具有防止焦燒的作用。另外,對共混膠料,要考慮設計加成性配方,在研究焦燒性與硫化膠物理性能的基礎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、有機胺助促進劑SL等。但添加以上配合劑過量的話也會導緻焦燒,因此必須加以注意。标準的配合量應該是(與白炭黑相比)二甘醇與聚乙二醇(分子量為400) 60%,有機胺促進劑SL為2.5%。

在配合方面盡管如上所述,作了許多探讨,但是如果仍不能防止焦燒時,可添加防焦劑(硫化延遲劑)。硫化延遲劑是無水鄰苯二甲酸及苯甲酸類的有機酸、亞硝基化合物及鄰苯二甲酞胺等有機合成化合物。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,也減慢了硫化速度,因為它會降低交聯度,所以不要大量使用。根據該作者的經驗,用量不應超過0.4%。如果必須超過0.4%,則首先應該減少硫化促進劑的用量。不宜使用高促進劑,高防焦劑的配合方法。

以下就操作工序中防止焦燒應注意的問題作一介紹,就每批混煉膠料而言,在原有數據的基礎上,設定焦燒時間的範圍,在此範圍内不斷調整解決。例如,設定為門尼焦燒時間,125℃ ,
MS、15一25m in.

對混煉膠可用水冷、風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,可對其進行邊風冷邊卷取,或者按一定長度裁斷後再進行風冷。按照需要也可以用空調房、冷藏庫進行貯存。

對多數需返煉的膠料,首先将需返煉的膠料投入熱煉機上熱煉,在确認該膠料未發生焦燒的情況後,再添加新的混煉膠進行混煉,若操作程序與此相反,則會導緻全部膠料焦燒。

4、有異物混入膠料的混煉

在煉膠時有時會混入導物,這樣的膠料就不能使用,其原因有多種多樣,沒有定論,需要區别對待。

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,未包裝的橡膠在運輸過程中容易粘上砂土等異物。另外,在用托闆運輸的橡膠中近發現,托闆的木片會嵌入橡膠,這類附着在橡膠上的異物必須用鋼絲刷除去。

RSS 3号或4号等大多數生膠是由小橡膠園生産的,所以經常會發現在生膠片之間夾雜着殘枝、枯葉、死亡的昆蟲等,若用鋼絲刷除去當然好。但若未能清除幹淨,就投入煉膠機。這樣,由于相當一部分異物會在煉膠時落到存膠盤上,因此這類異物要收集起來丢棄。無論如何,将這些生膠作為高等級的橡膠使用是不合适的。

過去,為了除去生膠中的異物系采用濾膠機過濾或手工方法去除異物。所謂手工方法,就是将生膠塑煉後,把煉膠機輥距調節為約lmm,再進行薄通,再把薄通出 來的膠片置于強烈光線的照射下,由人工通過肉眼觀察将異物除去。由于濾膠法與手工方法都會降低生膠的韌性、使硫化膠的彈性模量下降,因此有必要加以注意。另外,由于現在的勞務費用相當高,租金等費用也據高不下,采購雜質較少的一、二級上等生膠是明智的。

生膠被雨淋濕後會産生黴變,輕度黴變尚無大礙,若嚴重的話,生膠會産生發白現象,即使用煉膠機塑煉也不會使之塑化,會産生與焦燒膠料相同的狀态。這樣,隻有将黴變部分的生膠切掉廢棄方可避免。

即使是SBR,也會發生熱硬化物混入的情況。在生産過程中把生膠堆放在煉房烘膠時,靠近烘房壁的生膠,因長時間烘烤形成熱硬化,演變成黑褐色的樹脂狀物,這些樹脂狀物會從生膠包上脫落下來,混入生膠中。在此情況下,唯一的辦法是将樹脂化部分切除。

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常議論的話題,進一步講,就是塑料與橡膠的共混。如果用密煉機共混,在操作工藝上沒有多大的麻煩,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煉的橡膠。這樣一來,就必須用開煉機進行混煉,以下就用開煉機混煉的方法作一叙述。

一般的操作程序是先将硬質橡膠A放在開煉機上煉,然後再投入軟質橡膠B進行共混。如果反之,混煉出來的膠料就象豆腐渣一樣。

若想得到質量好的共混膠料,應該首先完成薄通橡膠B。再将硬質橡膠A放入開煉機,并将橡膠B按硬質橡膠A的5%質量份投入開煉機中,并不斷地用煉膠用小刀反複切割,這一步至關重要。然後再投入10%質量份軟質橡膠B進行混煉。再繼續依次增加軟質橡膠B的投放量,直至混煉完畢。當觀察到混煉膠的顔色及透明度 達到要求後,即可判斷共混完成。

當高苯乙烯樹脂及聚乙烯與橡膠共混時,首先要将融熔點高的樹脂投入煉膠機中,這時是否将輥筒溫度設定在某一較佳範圍内,由于多數情況下不甚清楚設定溫度的很好點,所以好一邊對輥筒加熱,一邊添加少量的樹脂進行觀察。如果溫度低,則樹脂會七零八落地落入接膠盤中,如果過一會兒再添加樹脂,則會有一定比例的 樹脂附着在輥筒上。其中附着在輥筒上的樹脂呈橡膠狀,像包卷在輥筒上一樣。這時,再将剩餘的樹脂添加到煉膠機上,達到整體均勻後,即可停止加熱。停止加熱的理由是要防止兩點一是若超過以上溫度,樹脂的粘度就會過度下降,共混的膠料因熱老化而被着色。此時,即使停止加熱,由于煉膠機已進行過預熱,故煉膠機輥 筒溫度不會迅速下降。

向包卷在煉膠機輥筒上的樹脂添加5%左右的薄通了的橡膠,再進行充分的共混,依照前述之方法,依次逐步增加投膠量并繼續充分共混。如果一次投入的生膠太多,會導緻失敗,因此要多加注意。共混完成後,通過觀察混煉膠的顔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,則可進行高融點的樹脂與橡膠的共混。


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