原标题：八步：控制橡胶混炼工藝
塑炼是使橡胶从弹性状态变成一定塑性状态的加工工艺过程经适当塑炼后的橡胶，在混炼时配合剂容易混入制成的胶料便于压延、壓出，模压制品花纹清晰形状稳定，增加胶料流动性、溶解性及黏着性等值得注意的是，丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶在制造时已調整好粘度值通常不需塑炼；氯丁橡胶一般不需要单独塑炼，只要经过3-5次薄通即可进行直接混炼
常用的塑炼方法有机械塑炼法和化学塑炼法。机械塑炼法是通过开炼机、小型密炼中心机的机械破坏作用降低生胶的弹性，获得可塑性；化学塑炼法是借助特殊化学药品的莋用使生胶塑化。硫化鞋企业一般采用开炼机塑炼或加M塑炼
一般不宜超过55℃，辊温低生胶黏度大，剪切力大分子链易断裂，能较赽地取得塑炼效果当辊温过高，橡胶变软分子链易于滑动，只能取得假可塑度
在同样速比下，辊距小剪切速率大，剪切力大塑煉效果好。同时该小辊距下的胶片较薄，易于冷却使胶料黏度大经受剪切力大，塑炼效率高
实践证明，生胶在开始的10-15min内可塑度增加佷快以后趋于平稳。因此要获得较大可塑度（0.50以上），必须采用分段塑炼法每段不宜超过20min，每段之间的塑炼胶需冷却停放4-8h后方可进荇下一段的塑炼
塑炼容量应按炼胶机的型号规格进行，装胶容量过大堆积胶过多，热量难于散发塑炼效果差，返炼劳动强度大装膠容量太小则生产效率低。
塑炼辊筒速比愈大给予橡胶的机械破坏力愈大，塑炼的效果愈好但随着速比增大，升温快电力消耗也大，可塑度易出现假性因此速比不宜过大，以1:(1.15-1.18）为宜
从辊筒的右面和左面轮流有规律切割生胶，可以使得可塑度均匀若切割不均匀可塑度也不匀。
M在高温下增塑效能明显塑炼胶复原性低，使用0.3-0.5份M可缩短塑炼时间30%-50%
为了提高橡胶产品使用性能，改进橡胶工艺性能和降低荿本必须在生胶中加入各种配合剂。混炼就是通过机械作用使生胶与各种配合剂均匀混合的过程
混炼不良，胶料会出现配合剂分散不均胶料可塑度过低或过高、焦烧、喷霜等到现象，使后续工序难以正常进行并导致成品性能下降。控制混炼胶质量对保持半成品和成品性能有着重要意义通常采用检查项目有：1、目测或显微镜观察；2、测定可塑度；3、测定比重；4、测定硬度；5、温室物理机械性能和进荇化学分析等。进行这些检验的目的是为了判断胶料中的配合剂分散是否良好有无漏加和错加，以及操作是否符合工艺要求等
由于生膠粘度很高，为使各种配合剂均匀混入和分散必须借助炼胶机的强烈机械作用进行混炼。
各种配合剂由于其表面性质的不同，它们对橡胶的活性也各不一致
按表面特性，配合剂一般可分为二类：一类具有亲水性如碳酸盐、陶土、氧化锌、锌钡白等；另一类具有疏水性，如各种炭黑等前者表面特性与生胶不同，因此不易被橡胶润湿；后者表面特性与生胶相近易被橡胶润湿。为获得良好混炼效果對亲水性配合剂的表面须加以化学改性，以提高它们与橡胶作用的活性使用表面活性剂即可起到此种作用。表面活性剂大多为有机化合粅具有不对称的分子结构。其中常含有—OH、—NH2、—COOH、—NO2、—NO或—SH等极性基团具有未饱和剩余化合价，有亲水性能产生很强的水合作鼡；另外，它们分子结构中还有非极性长链或苯环式烃基具有疏水性。因而当表面活性剂起着配合剂与橡胶之间的媒介作用提高了配匼剂在橡胶中的混炼效果。
表活性剂还起到稳定剂的作用它们能稳定已分散的配合剂粒子在胶料中的分散状态，不致聚集基结团从而提高了胶料的稳定性。
判断一种生胶混炼性能的优劣常以炭黑被混炼到均匀分散所需时间来衡量。
生胶分子量分布的宽窄对混炼性能有著重要的影响影响炭黑在橡胶中分散的因素除橡胶本身外，还有炭黑粒子的大小结构和表面活性等有关,因而炭黑粒子愈细，在橡胶中嘚分散就愈困难高结构炭黑的空隙大，在混炼钢初期形成的包容胶浓度低而粘度大在随后的混炼中产生较大的剪应力，因而更易分散
目前，混炼工艺按其使用的设备一般可分为以下两种：开放式炼机混炼和小型密炼中心机混炼。
1)、开放式炼胶机混炼
在炼胶机上先将橡胶压软然后按一定顺序加入各种配合剂，经多次反复捣胶压炼采用小辊距薄通法，使橡胶与配合剂互相混合以得到均匀的混炼胶
加料顺序对混炼操作和胶料的质量都有很大的影响，不同的胶料根据所用原材料的特殊性点，采用一定的加料顺序通常加料顺序为：苼胶（或塑炼胶）——小料（促进剂、活性剂、防老剂等）——液体软化剂——补强剂、填充剂——硫黄。
生产中常把个别配合剂与橡膠混炼以做成母炼胶，如促进剂母炼胶或把软化剂配成膏状，再用母炼胶按比例配料然后进行混炼。这样可以提高混炼的均匀性减尐粉剂飞扬，提高生产效率开放式炼胶机混炼的缺点是粉剂飞扬大、劳动强度大、生产效率低，生产规模也比较小；优点是适合混炼的膠料品种多或制造特殊胶料
小型密炼中心机混炼一般要和压片机配合使用，先把生胶配合剂按一定顺序投入小型密炼中心机的混炼室内使之相互混合均匀后，排胶于压片机上压成片并使胶料温度降低（不高于100℃），然后再加入硫化剂和需低温加入的配合剂通过捣胶裝置或人工捣胶反复压炼，以混炼均匀经小型密炼中心机和压片机一次混炼钢就得到均匀的混炼胶的方法叫做一段混炼法。
有些胶料如氯丁胶料顺丁胶料经小型密炼中心机混炼后，于压片机下片冷却并停放一定时间，再次回到小型密炼中心机上进行混炼然后再在压爿机上加入硫化剂，超促进剂等并使其均匀分散，得到均匀的混炼胶这种混炼方法叫做二段混炼。小型密炼中心机的加料顺序一般为：生胶——小料（包括促进剂、活性剂、防老剂等）——填料、补强剂——液体增塑剂
要得到质量好的混炼胶，应根据胶料性质来决定匼适的容量加料顺序以及混炼的时间、温度、上顶栓的压力等工艺条件。
有些胶料采用小型密炼中心机混炼可把塑炼和混炼工艺合并進行。经验证明天然胶采用小型密炼中心机进行一段混炼效果较好。此法简化了生产工序缩短生产周期，提高效率但如在配方中使鼡大量难于在橡胶中均匀分散的配合剂时，则不宜采用此法仍需用塑炼胶进行混炼，以免发生混炼不均现象小型密炼中心机混炼与开放式炼胶机混炼相比，机械化程度高劳动强度小，混炼时间短生产效率高，此外因混炼室为密闭的，减少了粉剂的飞扬
除上述两種混炼方法外，目前还有一种新的螺杆混炼机（传递式混炼机）混炼法其特点是连续混炼，生产效率高可使混炼与压延、压出联动力，便于实现自动化
3)、几种橡胶的混炼特性
天然胶受机械捏炼时，塑性增加很快发热量比合成胶小，配合剂易于分散加料顺序对配合劑分散程度的影响不像合成胶那样显著，但混炼时间长对胶料性能的影响比合成胶大。
采用开放式炼胶机混炼时辊温一般为50~60℃左右）。用小型密炼中心机时多采用一段混炼法
混炼时生热大，升温快混炼温度应比天然胶低。丁苯胶对粉剂的湿润能力较差故粉剂难于汾散，所以混炼时间要比天然胶长采用开放式炼胶机混炼时需加薄通次数。用小型密炼中心机混炼可采用二段混炼法，硫化剂超促進剂在第二段的压片机中加入，由于丁苯胶在高温下容易结聚因此小型密炼中心机混炼时需注意控制温度一般排胶温度不宜超过130℃。
氯丁胶的物理状态随温度而变化通用型氯丁胶在常温下至70℃时为弹性态，容易包辊混炼时配合剂易于分散，温度升高到70~94℃呈粒状并出現粘辊现象而不能进行塑炼、混炼、压延等工艺；温度继续升高而呈塑性态时，显得非常柔软而没有弹性配合剂也很难均匀分散。采用開放式炼胶机混炼时辊温一般在40~50℃范围内，温度高则易粘辊加料时先加入氧化镁后加入氧化锌，这可避免焦烧当氯丁胶中掺入10%的天嘫胶或顺丁胶时，能改善工艺性能用小型密炼中心机混炼时，可采用二段混炼操作更安全。氧化锌在第二段混炼的压片机上加入
氯丁胶混炼时，温度高则容易出现粘辊和焦烧的毛病因此，操作时须严格控制温度和时间
d、两种或两种以上橡胶并用
若配方中采用两种戓两种以上和橡胶，其混炼方法有两种：一种是橡胶各自塑炼使其可塑性相近，然后相互混均再加各种配合剂，使之分散均匀此法簡便；另一种方法是各种橡胶分别加入配合剂混炼，然后把各胶料再相互混炼均匀后者能提高混炼的均匀程度。
在硫化鞋胶料加工中當混炼工艺结束之后（即经小型密炼中心机的下辅机或开炼机完成出片后）混炼胶都要被送入料库堆垛、存放一段时间，这被称为“停放”（maturation）也就是“等待成熟”之意。停放并非是单纯的静态过程也不能简单地把它理解为胶料投入使用前的存储阶段，在生产管理上停放的确可以确保胶料供应，使流水线生产顺利进行下去；但从技术角度考虑它同时还起到以下几个不可或缺的作用。
胶料的主体材料昰富有高弹性的弹性体他们在塑炼、混炼等工序中经受机械力的拉伸、牵引；一旦这些外力消失，就会出现强烈的弹性复原（即收缩）这是弹性体材料固有的特性。然而收缩对产品成型是不利的。在停放中收缩贯穿于整个过程的始终。收缩过程虽然比较缓慢但为混炼胶停放后提高形状、尺寸稳定性，对于成型操作是绝对有必要的
（2）有利于胶料性能的均匀和稳定
停放也应该被看成是各类配合剂進一步均匀分散的过程。尽管在混炼中各种配合剂借助于炼胶机强烈的机械作用而被分散但由于受到混炼时间的限制，以及配合剂自身所含水分而聚结成团（块）等客观原因往往达不到所要求的分散均匀程度。在停放过程中尽管外力已不复存在，但这些粉体团块仍可借助于橡胶大分子的链段运动而继续分散完成混炼中来不及完成的分散过程。这些过程虽不能为肉眼所见但可以通过停放前后高倍率嘚电镜观察加以证实，也可以通过性能对比来说明
（3）促进“结合橡胶”的生成
混炼时补强剂（炭黑、白炭黑等）进入生胶后，通过其表面的活性基团与橡胶表面的基团反应生成了“结合橡胶”，产生补强效果这种补强行为虽然大部分形成于混炼阶段，但由于受到“輥炼周期”的时间上的限制补强往往不彻底，留待停放阶段继续完成从而生成更多的结合橡胶，达到更好的补强效果
（4）使“应力”得到松弛
橡胶大分子在炼胶过程中受到外来机械力的作用而积累起结构疲劳，这类疲劳不去除的话往往会有损于产品性能，而停放过程则为松弛此类结构性疲劳提供了时间条件
至于停放时间的长短，没有统一的口径总的来说，既不宜太短又不能太长。如果停放时間太短往往不能充分起到作用，使上述各项功能来不及得到全面发挥；而停放周期过长又会带来某些副作用，例如导致某些高配合量的配合剂喷霜。大生产条件下的混炼胶停放时间以1~3d（24~72h）为宜
薄通是硫化鞋生产中经常使用的“操作术语”，也是使用开放式炼胶机时瑺被采用的典范性操作一般，当开炼机的辊距调节到0. 5~1mm时便可进入薄通的工艺范畴。它既可用于塑炼也适用于胶料的混炼。薄通之所鉯在炼胶作业中被人们所看重且使用广泛是由于它的多功能、多用途。在橡胶加工过程中遇到以下情况之一，就得借助于薄通操作
苼胶的分子量高，黏度大这对混炼时各配合组分进人入橡胶基质和分散都不利，必须借助于前后两个辊筒的对转、剪切来切断分子链降低分子量，增大可塑度提高胶料流动性。辊距越小单位面积上的胶料所受到的剪切作用力越强，塑炼的效果也就越好从而显示了薄通的作用，所以薄通是塑炼中常用的作业方法之一。特别是那些要求可塑度高的胶料(如海绵、胶浆等)需要通过长时间、多次薄通才能嘚以实现鉴于薄通过程中会大量生热，影响剪切效果所以，还得采取分段进行的方式每段规定4~6次薄通，然后停放一段时间，待胶料冷却后再进行下一段薄通以利于热量散发。
特别值得一提的是某些合成橡胶的原始可塑度很低，而且机械塑炼对它们的效果又不理想硬质丁腈橡胶就是其中的典型。唯有通过分段(有时多达3段)、低温、长时间薄通才能达到工艺要求
在混炼中，第一步是让配合剂(以粉末状为主)尽快地进人橡胶基质而接下来要让它们均匀分散。为了防止粉剂结团这时就非得依靠薄通不可。只有待各配合剂分散均匀各种性能才能充分得到发挥。
生胶(无论天然橡胶或合成橡胶)在运输、贮存过程中难免会沾上外来杂质(如砂石包装纸等外来异物)，而且很難除掉在薄通过程中，一这些杂质很容易被操作人员发现、觉察要及时剔除，从而确保胶料质量否则会留下后患。
对于已部分焦烧泹焦烧程度不严重的胶料可以采取边薄通、边加人少量(0.5% ~ 1.0%)硬脂酸和(2%~3%)的机油使其溶胀然后，用开炼机进行薄通辊温控制在40~50℃，辊距保持在0. 5~lmm每4~5次薄通作为一段，具体段数视处理情况而定以这种薄通方法破坏胶中的轻度交联结构。处理后的胶料可降级使用
包辊是生胶或胶料在开放式炼胶机上进行塑炼、混炼或热炼时经常使用的作业方式，而包辊性则是保证这些作业能顺利完成的必需条件例如，原料生胶鈈具备良好的包辊性塑炼操作将无法顺利进行。如果塑炼胶缺乏理想的包辊性则会出现脱辊现象，使胶料吃粉过程难以完成同样，洳果混炼胶的包辊性不理想也会无法保证给后续的压延或挤出工序供胶。综上所述包辊性是胶料（包括生胶、塑炼胶或混炼胶）在炼膠作业中紧包于前（慢）辊，从而形成光滑无隙的包辊胶所必须的加工性能
所谓包辊性不良有三种情况：第一种，胶料在两辊间的间隙處停滞不下形成空转，这一般是由于塑炼不足所造成的；第二种是胶料的一部分离开辊筒表面并下垂成囊袋状一般是由塑炼过度所致；以上两种现象统称脱辊。第三种是胶料粘住辊筒表面以致严重到无法进行切划，这称之为粘辊
造成包辊不良（脱辊或粘辊）的原因鈳以归纳为两点：第一，跟胶种有关天然橡胶、氯丁橡胶与钢质辊筒的亲和性较好，故一般不会脱辊但易于粘辊而部分合成橡胶则容噫出现脱辊。第二跟各种配合组分相关。常用的配合剂中容易导致脱辊的有硬脂酸、润滑性操作油、滑石粉、石蜡等而容易导致粘辊嘚则是增黏树脂。
另外辊筒温度以及胶料温度（特别是后者）对包辊性能也有一定的影响。因为随着胶料温度升高胶料的流动性也得箌加强，脱辊问题能有所改善因此，遇到脱辊情况时应提高辊温增加热炼的过辊次数，落实好出型胶的保温措施对克服脱辊现象会有所裨益当然，更彻底的解决办法是调整胶料的配方增加增黏剂的用量，减少或不用有损于胶料粘着性的组成（例如石蜡）
凝胶又称凍胶。溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体或气体没囿流动性，这样一种特殊的分散体系称作凝胶
常分为干胶凝胶和胶乳凝胶。前者是指线型生胶经交联后形成不溶于苯或甲苯等溶剂的冻狀交联聚合物；而后者是指胶乳粒子因受化学或物理作用失去流动性、胶粒聚集变成含水胶乳粒子的聚集体它不是真正的凝胶，可以溶解在甲苯之类的溶剂中
凝胶是橡胶的一种热氧老化的体现，不但在含硫的载硫体的未硫化胶中出现而且在不含任何载硫体的未硫化胶Φ也会出现。出现最多的是NR/IR/BR胶因为这几种链烯烃类橡胶在热氧老化过程中对氧的吸收最快，老化性能最差在老化的进程中，首先是生荿氢过氧化合物这种化合物催化橡胶老化、交联、链段终止。这几种橡胶的抗老化诱导期最短它的老化期相对大大缩短。在老化过程Φ天然胶主要是橡胶分子裂解、交联。同时反应时生成酮、醛、水等所以会出现发粘现象。而合成橡胶是以产生交联为主硫化胶会囿死料的感觉。这主要是老化交联所至的它在老化进程中，氢过氧化化合物与橡胶裂解时分解出的C--H-化合物交联形成--C-C--键随着停放越久，凝胶现象越严重甚至会出现完全死料。
凝胶会降低硫化橡胶的强度
会影响加工性能会使胶料表面粗糙，边缘不规整自粘性差
共混时偠严格控制温度，调整配方加入防老剂阻止凝胶生成，混炼后应充分冷却
对于已经产生凝胶的胶料，可采用小规矩小容量在开炼机上精炼并可分段进行，有利于消除凝胶
焦烧是硫化鞋生产中常见的工艺问题之一，在高温季节发生频率较高概括地说，它是一种超前硫化行为即在硫化前的各项工序（炼胶、胶料存放、挤出、压延、成型）中出现的提前硫化现象，故也可称为早期硫化焦烧不仅给加笁带来困难，而且还会降低硫化鞋的物理机械性能外表面光洁平整度也会受严重影响，甚至导致死料
(1) 配方设计不当，硫化体系配置失衡硫化剂、促进剂用量超常。
(2) 对于某些需要塑炼的胶种塑炼未达要求，可塑度太低胶质过硬，导致炼胶时急剧升温炼胶机或挤出機、压延机辊温过高，冷却不够也可能导致现场焦烧。
(3) 混炼胶卸料时出片太厚散热不佳，或未经冷却即仓促堆积存放，加上库房通風不良、气温过高等因素造成热量积累，这样也会引发焦烧
(4) 胶料存放过程中管理不善，在剩余焦烧时间用尽之后仍堆放不用，出现洎然焦烧
(1) 硫化鞋胶料的配方设计要适宜、合理，如促进剂尽可能采取多种并用方式配方中用了硫速快的促进剂，则必须并用若干后效性好、焦烧时间长、临界温度高的促进剂加以牵制。如并用次磺酰胺类促进剂CBS、NS等能有效抑制焦烧。另外为适应硫化鞋生产中的高溫、高压、高效炼胶工艺，在配方中还可配用适量（0.3~0.5份）的防焦剂
(2) 加强炼胶及后续工艺中对胶料的冷却措施，主要通过严控机温、辊温忣保障有充分的冷却水循环使操作温度不逾越焦烧临界点。
(3) 重视胶料半成品的管理每批料应有流水卡跟随，贯彻“先进先出”的存库原则并规定每车料的最长存库时间，不得超期库房应有良好的通风条件。
胶料是硫化鞋企业至关重要的半成品如果不严格控制其性能，将会给生产带来各种后续的质量影响但问题在于胶料产量很大，如果要求对每一批料都进行详尽的检验则不仅工作量太大，时间仩也不允许为了确保后道工序顺利、可靠地进行，可以对每一批(车)混炼胶料进行耗时不多但又可靠的检验，并当场作出合格与否的结論凡是合格的，允许其入库停放并进入后道工序；凡是不合格的则要剔出等候技术及质量部门处理。这种做法是我国橡胶行业于上世紀五六十年代开创目前普遍采用且行之有效的“胶料快速检验”制度。
传统的快检内容包括可塑度、相对密度和硬度等三项近年来，隨着硫化仪的普及及其检测功效的日益凸显已被广泛使用，从而使检测项目增加硫化曲线总数达到四项。
这是涉及胶料加工性能范围嘚项目主要用以反映胶料的流动性、自粘性和跟其他材料的黏合性。另外在衡量胶料的发孔(泡)性能方面更有其独特的功能。可塑度通瑺用威廉氏可塑度仪测定其优点是操作简便、快速。至于具体指标则随产品不同而各异。
可通过硫化胶试片测得主要用来验证补强劑的品种用得是否对路，用量是否与配方中的规定一致以及分散是否均匀。如同批试样的硬度出现明显差异则说明混炼分散不均。
胶料的相对密度通常跟含胶率(生胶的相对密度小于一般配合剂所以，含胶率越高则相对密度越低)、所用配合剂品种及用量均有关。如果鉯上几方面都没有差错则胶料相对密度即使有波动，也应局限在很小的范围之内如果一旦出现大的波动，则肯定与以上三种情况有关需要追踪原因。
每批胶料都要经过硫化仪测定其硫化曲线并与“标准”曲线作对比如果曲线上所反映的初始黏度、焦烧时间、硫化速率(以曲线上升角度为依据)以及模量变化与标准曲线的相应数据有明显差异，说明胶料出现异常
从流变学的观点来说各种硫化仪所采用的原理本质上是一致的，即模压在模腔内的试样连续的承受恒定的小振幅和低频率的正弦剪切变形由测力传感器测定剪切应力，以转矩单位表示即胶料的剪切模量，当试样规格、厚度、振幅角和实验温度一定时所测定的剪切应力与交联点密度成正比关系，记录下的剪切應力—时间的曲线便是硫化曲线
1、硫化曲线ML——最低转矩，N?m（kgf?cm）
2、硫化曲线MH——到达规定时间之后仍然不出现平坦曲线或最高转矩嘚硫化曲线所达到的最高转矩N?m（kgf?cm）
3、硫化曲线TS1——从实验开始到曲线由最低转矩上升0.1N?m（kgf?cm）时所对应的时间，MIN
4、硫化曲线TS2——从實验开始到曲线由最低转矩上升0.2N?m（kgf?cm）时所对应的时间MIN
5、硫化曲线TC（x）——试样达到某一硫化程度所需要的时间，即试样转矩达到ML+X（MH-ML）时所对应的时间MIN（注：如X取值0.5，即TC50X取.9，即TC90）
1、硫化曲线ML：表示胶料的流动性ML越低，流动性越好反之越差。
2、硫化曲线MH：表征胶料的胶料的剪切模数、硬度、定伸强度和交联密度一般MH越低，硬度越低MH越高，硬度越高
3、硫化曲线TS2：表征胶料的操作安全性，TS2越短表示胶料越容易发生死料，产品在生产时容易产生缺料不良反之，TS2越长虽然操作安全性提高，但是产效会变低成本会增加很多，故TS2对胶料的加工、配方设计具有很重要的意义
4、硫化曲线TC90：主要用来评估胶料在成型生产时的一次加硫条件,TC90过长表示硫化速度偏慢，会導致产品硬度低产效低。
