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塑炼生胶的工艺

发布时间:2017-04-07 23:53:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

塑炼生胶的工艺,密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

生胶和混炼胶可塑度的测定通常有三种方法:压缩法、旋转扭力法和压出法。它们均需在恒温下进行,由于可塑度随温度变化而变化。  


    一.压缩法  

    这种类型的测定方法常用的有:威廉氏法、华莱氏快速可塑度法和德弗可塑度法三种。  

    1.威廉氏法(Williams) 
  
    在恒温、定负荷下,经过一定时间后根据试样高度的变化来评定可塑度。将Φ=16mm,h0=10mm的圆柱试样在T=70±1℃或100±1℃下预热3min,压缩3min,除往负荷取出试样在室温下恢复3min,丈量试样高度的压缩变形量及往掉负荷后的变形量,计算可塑度P。  

    h0 —试样原始高度,mm;h1—试样压缩3min后的高度,mm;h2—恢复3min后的高度,mm  

    假如试样为尽对流体,即h1=h2=0,P=1;  

    若试样为尽对弹性体,即h2=h0,P=0;  

    生胶和混炼胶为粘弹体,它们的可塑度在0~1之间,数值越大表示可塑性越大。  
   
    2.华莱氏(Wallace)快速可塑度法  

    其原理与Williams法相同,以定温、定负荷、定时间下胶片厚度的变化表示可塑度。  

    该法操纵方便,多用于产业生产中作快速检验。  
   
    3.德弗法  

    以在定温顺定时间内试样压缩至规定高度时所需负荷值来表示。  
   
    二.旋转扭力法—门尼(Mooney)粘度法  

    原理是:在一定温度、时间和压力下,根据试样在活动面(转子)与固定面(模腔)之间变形时所受扭力来确定胶料可塑度。 
  
    试验时,将试样按要求放进模腔里,在100℃下预热1min,使转子在2r/min速度转动4min,所测的扭力值即为门尼粘度,一般用 表示,L表示用大转子(直径为38.1±0.03mm)。  

    门尼粘度法比压缩法迅速简便,且表示的动态活动性更接近于工艺实际情况。  
   
    三.压出法  

    用毛细管流变仪来测定。  

    在一定温度、压力、口型下,于一定时间内用毛细管流变仪测定胶料的压出速度,以每分钟压出的毫克数表示可塑度。  

    优点:此法与压出机口型的工作状况相似,可更具体地了解混炼胶可塑性对压出性能的影响。  

    缺点:压出法试样需要较多的胶料,且试样必须经较长时间预热。  
   
    塑炼方法及影响因素  

    一.预备工艺  

    1.烘胶  

    NR烘胶温度一般在50~60℃,时间为24~36h,冬季加热时间为36~72h。  

    CR烘胶温度一般在24~40℃,时间为4~6h。  

    烘胶温度不宜过高,否则会影响橡胶的物理机械性能。  

    2.切胶  

    用切胶机将生胶切成小块,每块重量视胶种而异,NR每块10~20kg,CR每块不超过10kg。  

    3.破胶  

    橡胶块需用破胶机破胶,以便塑炼。破胶辊距一般为2~3mm,辊温控制在45℃以下。  
   
    二.开炼机塑炼工艺  

    (一)开炼机塑炼的原理  

    开炼机的两个辊筒以不同的转速相对回转,胶料放到两辊筒间的上方,在摩擦力的作用下被辊筒带进辊距中。由于辊筒表面的旋转线速度不同,使胶料通过辊距时的速度不同而受到摩擦剪切作用和挤压作用,胶料反复通过辊距而被塑炼。  

    (二)开炼机塑炼的工艺方法  

    1.包辊塑炼法  

    把胶片包在前辊上,让其自然地反复过辊塑炼,直至达到规定的可塑度要求为止。 
  
    缺点:塑炼时间长,效率低,终极获得的可塑度也较低。  

    又分为:一段塑炼:塑炼时间长,效率低,不适用于可塑度要求较高的生胶塑炼。  

    分段塑炼:包辊塑炼10~15min,下片、冷却、停放4~8h后,再进行下一次塑炼,直至达到要求的可塑度为止。通常分为两段塑炼和三段塑炼,具体依可塑度要求而定。  
   
    2.薄通塑炼法  

    辊距在1   mm以下,胶料通过辊距后不包辊而直接落到接胶盘,让胶料返回到辊距上方重新通过辊距,这样反复数次。  

    优点:胶料散热快,冷却效果较好,塑炼胶可塑度均匀,质量高,能达到任意的塑炼程度。  
   
    3.化学增塑塑炼法  

    采用化学塑解剂增加塑炼效果,进步塑炼生产效率并节约能耗。化学塑解剂应以母胶的形式使用,并应适当进步开炼机的辊温。  
   
    (三)开炼机塑炼的影响因素  

    1.装胶容量  

    装胶容量取决于开炼机的规格,容量大,散热困难,胶温升高,降低塑炼效果;容量过小则降低生产效率。  
      
    2.辊距  

    辊距越小,机械塑炼效果越明显。薄通时实际使用辊距一般为0.5~1mm。  
   
    3.辊速和速比  

    辊距一定,进步开炼机的辊速或速比会增大胶料的机械剪切作用,从而进步机械塑炼效果。开炼机的速比一般在1.15~1.27之间。速比过大,升温加快。  
   
    4.辊温  

    辊温低,塑炼效果好。辊温过低轻易造成设备超负荷而受到损害。塑炼温度与生胶胶种有关,NR通常控制前辊温度在45~55℃,后辊温度在40~50℃为宜。  
   
    5.塑炼时间  

    在塑炼过程的初10~15min,胶料的门尼粘度迅速降低,此后渐趋缓慢。  
   
    6.化学塑解剂  

    使用塑解剂能进步塑炼效果,缩短塑炼时间,减小弹性复原。使用化学塑解剂时,适当进步温度会进步塑炼效果,塑炼温度一般以70~75℃为宜。  

    塑解剂的用量,在NR中一般为生胶重量的0.1~0.3%,合成橡胶则应增大到2~3%。  
   
    三.密炼机塑炼工艺  

    优点:自动化程度高,生产效率高,节能,劳动强度低;  

    缺点:温度高,冷却困难,易过炼,出料为无定外形,需要配备相应的压片机。  

    (一)密炼机的工作原理  

    物料从加料斗加进密炼室后,加料门封闭,压料装置的上顶栓降落,对物料加压。物料在上顶栓压力及摩擦力的作用下,被带进两个具有螺旋棱、有速比的、相对回转的两转子的间隙中,致使物料在由转子与转子,转子与密炼室壁、上顶栓、下顶栓组成的捏炼系统内,受到不断变化和反复进行的剪切、撕拉、搅拌和摩擦的强烈捏炼作用,从而达到塑炼的目的。  

    物料在密炼室中主要受到几种作用:  

    1.转子间及转子与混炼室内壁间的作用;  

    2.转子棱间的搅拌作用;  

    3.转子轴向的往复切割作用。  
   
    (二)密炼机塑炼的工艺方法  

    密炼机塑炼的工艺方法有一次塑炼法、分段塑炼法和化学增塑塑炼法三种。  
   
    (三)影响密炼机塑炼的因素  

    1.温度  

    密炼机塑炼属高温塑炼,生胶在密炼机内受高温及剧烈的机械剪切作用,以高温氧化为主,可在短时间内获得所需要的可塑度,一般密炼机的塑炼温度为120℃以上,有的甚至可达到160℃,但温度过高会导致橡胶物理机械性能下降。  

    一般NR塑炼时的温度不超过155℃为宜。采用密炼机塑炼合成橡胶,以免产生凝胶。温度范围要视胶种具体特性而定。对于SBR,温度应控制在155℃以下,以免产生凝胶。使用塑解剂时,塑炼温度可控制在160℃。  

    2.转速  

    转速快,塑炼效率高。转速从25转进步到75转,塑炼时间从30min缩短到10min。转速的进步必然会加速胶料生热升温,因此必须加强冷却。  

    3.时间  

    用密炼机塑炼,胶料的可塑度随塑炼时间的增加而增加。使用塑解剂进行塑炼时,塑炼效果会进步,塑炼时间可缩短30%~50%。  

    4.上顶栓压力  

    上顶栓必须加压,以增加转子对胶料的剪切作用。压力过小,不能压紧胶料,但压力过大,又会造成设备负荷过大。上顶栓压力一般为0.5~0.8MPa。  

    5.装胶容量  

    各种规格密炼机的装胶容量为密炼室容积的48%~62%。  

    6.化学塑解剂  

    密炼机塑炼温度高,采用化学塑解剂增塑法公道有效,不仅能充分地发挥塑解剂的增塑效果,而且在同样条件下会降低排胶温度,进步塑炼胶质量。  
   
    四.螺杆塑炼机塑炼工艺  

    (一)螺杆塑炼机工作原理  

    在螺杆塑炼机中,生胶一方面受到螺杆的强烈的机械搅拌作用,另一方面,由于生胶受螺杆与机身内壁的摩擦产生大量的热,温度高达150~180℃,从而加速氧化裂解,获得塑炼效果。  

    优点:能连续生产,生产能力大,适用于大型轮胎厂。  

    缺点:排胶温度高,塑炼胶的热可塑性大,质量不均,排胶不规则。  
   
    (二)影响螺杆塑炼机塑炼的因素  

    1.塑炼温度  

    若温度偏低,设备负荷偏大,塑炼胶可塑度偏低,且不均匀若温度太高,易使大分子链过度氧化降解而损害胶料质量。因此,塑炼温度必须控制在适当的范围内。NR塑炼温度一般控制在机尾60℃以下,机身80~90℃,机头90~100℃,排胶温度180℃以下。  

    2.喂料速度  

    喂料速度要适当而均匀。速度过快,胶料在机筒内的停留时间短,塑炼不均匀,出现夹生现象。速度太慢,不仅降低生产效率。  

    3.排胶孔隙大小  

    排胶孔隙大小依胶料塑炼程度要求而定。孔隙小,排胶速度和排胶量减小,胶料可塑度偏大,生产效率降低。反之,出胶孔隙加大,排胶量大,生产能力进步,但塑炼胶的可塑度偏低且不均匀。 
  
   
    五.塑炼后的补充加工  

    1.压片或造粒  

    2.冷却与干燥  

    3.停放  

    干燥后的胶片按规定堆放4~8h以上才能恭下道工序使用。  

    4.质量检验  
   
    常用橡胶的塑炼特性  

    一.橡胶塑炼难易的原因  

    1.NR塑炼轻易的原因:  

    (1)大分子中存在甲基和双键的共轭效应,键能降低,易断裂;  

    (2)分子量大,易断链;  

    (3)大分子断链后天生的自由基稳定性高;  

    (4)大分子氧化天生的氢过氧化物分解导致大分子链断裂破坏。  
   
    二.几种常用橡胶的塑炼特性  

    1.NR  

    NR比较轻易进行塑炼,品种不同塑炼特性不同。  

    烟片胶初始门尼粘度较高(一般在95~120之间),必须进行塑炼加工才能获得适当的可塑性。SMR系列的NR其初始门尼粘度较低(一般在40~75之间),一般不需要塑炼。  

    NR用开炼机塑炼,通常采用低温(40~50℃),薄通塑炼效果好。用密炼机塑炼时,温度宜在155℃以下。  

    NR塑炼时,常加进化学塑解剂来进步塑炼效果。  

    2.SBR  

    软SBR的初始门尼粘度一般在54~64之间,不需进行塑炼。  

    SBR采用机械塑炼效果不大,比较有效的方法时采用高温塑炼法,以130~140℃温度好,温度过高易天生凝胶。 
  
    3.BR  

    BR一般不需要进行塑炼。  

    4.CR  

    CR的初始门尼粘度都较低,一般不需要进行塑炼。但在储存过程中其可塑性会下降,因此CR仍需经过塑炼加工,才能获得所要求的可塑性。  

    CR宜采用开炼机进行塑炼,低温薄通塑炼效果好。  

    5.IIR  

    门尼粘度在38~75之间的品种一般不需要塑炼。  

    IIR采用机械塑炼效果不大,但用密炼机在120℃以上,并且加进塑解剂进行高温塑炼则可取得较好的塑炼效果。  

    6.NBR  

    NBR的塑炼应采用开炼机在低温(40℃以下)、小辊距(1mm左右)、低容量(约为NR容量的1/2~1/3)。一般不宜用开炼机进行塑炼,NBR很易天生凝胶。  
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