橡膠軟管膠料的配合和混煉工藝分析

仲 亮，劉天中

（南京七四二五橡塑有限責任公司，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)，其安全質量問題逐漸受到使用者和相關從業(yè)人員關注。膠料配合與混煉工藝是橡膠軟管生產過程中最值得注意的兩方面，其進展順利與否直接關系到軟管成品質量高低和用戶使用感受好壞，因此生產者應對兩步驟進行過程中的溫度、時間、配合度等因素進行綜合考量，以實現(xiàn)膠管產品質量的快速提升。

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、化學耐用性等常用參數(shù)的不同需求，膠管生產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)，膠管生產的加工方法更趨向高生產效率與高節(jié)能水平，因此高質量膠料的應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行系統(tǒng)分析，以期為膠管生產的工藝進步和產品質量提升奠定基礎。

1 原材料貯存與膠料配合

橡膠軟管生產的原材料一般應存放于方便送至混煉車間稱量的位置，其貯存溫度應保持常溫（23~ 25 ℃）恒定，空氣濕度則應低于60%，這是由于某些輔料吸濕性過強，易導致性質變化而影響生產。粉末類材料的儲存及稱重地通常位于一樓，其稱重后再經升降機、運輸帶等運至密煉機，上述操作的機械化、自主化程度取決于生產條件和規(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（硫化劑和促進劑等）、防護體系（抗氧劑、抗臭氧劑和光穩(wěn)定劑等）、補強體系（炭黑、無機填料和有機填料等）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；粉末類配合劑應根據(jù)粗細程度予以篩選，并除去雜質；固體軟化劑與防老劑應予以粉碎；液體軟化劑應適度加溫去水分、降低黏性后使用，必要時過濾[1]。助劑與膠料配合時，可將油直接或與填料預混后加入混煉機，采用在散裝運輸罐量和標準包裝量間的中等散裝黑炭，并以振動或懸浮方法改進白色填料的流動性能，以實現(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、密煉機、螺桿塑煉機予以塑煉。開煉機：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），必要時可塑煉一段時間后停放10~20 min再繼續(xù)。密煉機：通常在高溫熱氧條件下塑煉，煉膠機中的橡膠分子經高溫與強機械作用發(fā)生嚴重破壞，進而在短時間內提高可塑性，該機器可使橡膠生產效率、機械化與自動化水平大幅度提升，適用于橡膠的大批量生產[2]。螺桿塑煉機：橡膠經螺桿與機筒壁摩擦，再通過高溫氧化而提高塑性，該機器有助于增強橡膠生產連續(xù)性，但產品多數(shù)不均勻。化學增速：機械塑煉同時適度添加化學增塑劑（如促進劑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，其塑煉時間可縮短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要求。均勻混合膠種時一般混煉前先稱量、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效果。另外，實際生產中存在不摻合直接混煉，密煉機混煉時可行，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進行加工，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

橡膠生產時的混煉設備大體分為開煉機混煉、密煉機混煉和連續(xù)/自動/高速混煉三種，其各有利弊，根據(jù)生產條件、生產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

開煉機由于具有結構簡單、資金投入低、維修便利等特點，其普遍用于中小型工廠，其生產優(yōu)勢為可變性強及操作便利，缺點則是勞動力投入多、生產效率低、易產生粉塵等，多適用于生產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，其均勻性、純潔性和致密性也需要考慮，因此開煉機混煉過程中應留意配合劑分散結果，膠料需添加較多填充劑時應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生。

3.2 密煉機

密煉機混煉的優(yōu)勢在于生產規(guī)模大、勞動力投入少、粉塵少等，且利于自控化批量成產，其缺點則為煉膠溫度高，易使膠料自我硫化，且膠料由于形狀不穩(wěn)定另需壓片機繼續(xù)加工。密煉機混煉需注意以下幾點：①裝膠容量：通常依照膠料含膠率及可塑性、轉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)膠管膠料均可進行一段混煉，其順序為塑煉/摻合膠—活性劑、防老劑等小料—固體軟化劑—填充劑（量多時分次添加）—液體軟化劑—排膠（硫化劑在壓片時加入）；配合劑難以分散或容易焦燒膠料則采取兩段方式，并于第二段時添加硫化劑，但若密煉機為快速高效型，步驟可相應簡化。③混煉溫度：混煉過程中過高的溫度影響膠料質量，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，其混煉溫度則應維持在低于100 ℃的水平[5]。④混煉時間：膠料尤其是合成橡膠使用量大的膠料在密煉機中混煉時間不宜過長，在確保配合劑分散且混煉均勻情況下，應盡可能減少投料和輔助時間。

3.3 膠料過濾

多數(shù)膠管生產使用的膠料均應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化清潔工作的同時，還需予以過濾。膠料通常利用螺桿濾膠機予以過濾，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)焦燒的風險。

3.4 膠料熱煉

膠料熱煉適用于壓延或壓出用膠料，該類膠料一般經開煉機熱煉后再進行下道加工工序。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 ℃）。各類膠料應根據(jù)用途的不同分別熱煉，且熱煉過程中應盡量避免混入雜質，以免影響膠料品質。

4 結束語

膠料的配合及混煉加工是橡膠膠管生產過程中的重要環(huán)節(jié)，上述兩步驟關系膠管成品的質量和產量，因此生產者在開展這兩步驟時應密切關注影響膠管出廠成品的膠料貯存位置、貯存時間、貯存溫度及其配合方式，且還應留意混煉過程中的溫度、時間把控，以實現(xiàn)橡膠膠管的大批量生產，并進一步提高膠管品質，從而保障膠管生產廠家、經銷商和使用者的合法權益。

[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.

[2] 王鋼牛. 改進混煉操作提高混煉車間的生產能力[J]. 世界橡膠工業(yè)，2013，40(11)：30~36.

[3] 洪桂香. 常用典型橡膠的混煉工藝特點[J]. 化學工業(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.

[5] 黃寧，丁慶凱. 高活性EPDM超微粉在橡膠膠料中的應用[J].特種橡膠制品，2014，35(04)：36~38.

[6] 鄭文博. 國內外汽車用橡膠軟管現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 橡膠科技，2013，35(06)：05~09.

TQ330.63

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

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.13.008

仲亮（1979-），男，助理工程師，研究方向為橡膠的配合、混煉及在生產過程中的實用性能。

2015-04-17