橡膠配方出現問題怎樣解決
作者:化工綜合網發布時間:2022-05-18分類:橡膠制品瀏覽:89
可以找專業的橡膠技術工作室解決。橡膠與其他工程材料不同之處在于它的加工過程通常會面臨許多獨特的、與其它非橡膠材料在加工過程中常見問題不同的問題。本文對橡膠生產企業在生產過程中存在的部分主要問題、可能導致產生問題的原囲及解決辦法提出了一些意見,有不足之處,懇請大家諒解。首先,對橡膠膠料和加工工序的任何一種改變(或變化)必然會影響(未硫化或硫化)膠的 其它性能,也許會變好,也可能會變壞,我們要有充分的認識,這一點非常重要。因此應該預先研究任一種改變對橡膠配方和加工工序的影響。應該首先在實驗室經過實驗以確定這些改變對整體加工過程和硫化膠的物理性能,包括膠料特殊性能的影響。同樣,也應該在工廠進行小范圍的實驗,以便能夠更充分地了解這種改變(或變化 )可能對加工過程和橡膠制品造成的影響。此外,還應該對產品進行小范圍的研究以確保這些改變不會使產品存在長期的隱患,并注意所有適當的健康和安全預防這些膠料配方的改變只有在通過先進科學實驗后才能付諸實施 。以下列出了橡膠生產企業在生產過程中存在的問題。這僅是作者個人的觀點,并不完全是橡膠加工過程中遇到的所有問題。當然,這些問題發生的頻率根據各企業的實際生產情況有著很大的不 同。(1) 原料存儲區-冷變形-預干混粉料的穩定性(2) 混煉-混煉質量-未硫化膠彈性(回彈性)-粘度-分散度-噴霜-生膠強度-自粘性-粘合性-起瘤-脫輥-包后輥(3)擠出-擠出膨脹率-擠出速度(熔融破壞)-外觀(擠岀膠表面光滑性)-剪切稀化(4)壓延-氣泡-壓延松弛(5)模壓硫化-脫棋-模型污染-欠膠-氣孔-成品的收縮-開模縮裂1原料存儲區以下是幾種常見的與原料存儲區有關的問題。1、冷變形冷變形是指生膠的膠包在重力(或其它膠包重量)的作用下逐漸產生的變形。不同品種的橡膠具有不同程度的冷變形。例如,一包TSR 10天然橡膠的冷變形程度可能要比一包高線性合成橡膠 小。事實上,相同種類不同規格的橡膠也會表現出不同程度的冷變形。例如,高線性的順式丁二烯橡膠的冷變形程度大于長支鏈的順式丁二烯橡膠。同樣,具有更窄分子量分布的NBR的抗冷變形性通常要比具有更寬分子并分布的NBR好。現代的貨運集裝箱和薄膜包裝能夠減少或消除大部分這些冷變形問題,但是,冷變形問題在某一特定的范圍內仍然存在。2、預干混粉料的穩定性在最近的20年里 ,橡膠工業的趨勢促使用預稱最的混合粉末狀配合劑,這些粉末狀配合劑被裝在特殊的可分成多袋包裝的袋子中。精制是在室內進行或者是直接由外部供應商混合好后提供,這是為了在降低工廠粉塵的同時提高生產力和精度。在開發工廠用的預稱量混合粉末狀配合劑的過程中,必須考慮粉末狀助劑的粒度、這些助劑的密度差異(這是為了消除成層現象)和在粉劑混合之后和儲存中不同化學助劑之間可能發生的化學反應。在用于工廠混煉加工前.這些粉末狀助劑之間的某些 化學反應會嚴格地 限制預稱量的粉末狀配合劑的有效貯存期。在干燥條件下發生化學反應的例子是DPC(二苯 胍)與次磺酰胺類促進劑混合時發生反應或CTP(N-環己基硫代鄰苯二甲酰亞胺)與 次磺酰胺類促進劑起化學反應。2混煉下列是混煉工序常見的幾個冋題:1、 混煉質最保持穩定的混煉質量(或混煉狀態)對于避免后段工序出現不同的質量問題是非常重要的。對混煉工序的整個加工過程(至排膠時消耗的能量)進行控制對于保持逐批次膠料質量的穩定性非常重要。同樣,配合劑的添加順序、混煉方法(如一段混煉、多段混煉、反序混煉、正序混煤等等)、密煉機類型、轉子構造、轉速和/或棍筒速比、水溫、冷卻系統類型、齒頂間隙和填充系數等對保持混煉質量來說都是非常重要的。2.2未硫化膠彈性(回彈性)在混煉過程中,未硫化膠料的彈性通常會隨著混煉時間的增加而降低。在橡膠廠中,不同批次的混煉膠具有不同程度的未硫化膠彈性(回彈性),未硫化膠彈性會對下道工序的混煉膠質量造成影響。如果混煉膠的混煉時間較短(混煉期較短),就可能會具有高彈性,在擠出過程中具有較高的擠出膨脹率或者在注壓成型中導致欠膠。在配方的開發過程中,不同彈性體基料會影響特定膠料的抗變形性。另一方面.不同的彈性 體基料還會使膠料在混煉期間具有不同的塑煉速度。如果膠料在混煉過程中塑煉過快,終煉膠的回彈性就會降低。最后,采用高填充炭黑和其它填充劑的膠料將具有較低的回彈性和擠出膨脹率。3、粘度膠料的粘度簡單地說就是膠料的抗流動性。膠料的粘度較高,在后續工序就具有較高的抗流動性。膠料的粘度通常是用轉動粘度計(門尼粘度)、毛細管式粘度計或正弦振動式粘度計(通常是RPA)測量。與前面提到的膠料的未硫化膠彈性一樣,終煉膠的粘度會在混煉時隨著混煉時間的增加而降低。但是,膠料的粘度通常不會隨著混煉時間和加工時間的增加而像未硫化膠彈性下降速度那樣快。同樣,膠料的粘度太高會導致在下段工序岀現各種各樣的問題,如在注壓或擠出過程中提高欠膠發生的頻率。除了改進各種混煉方法以外,常用于降低膠料粘度的還有許多配方技術。例如.選擇具有較低平均分子量的彈性體作為基料,采用 少量的液體橡膠,采用較多的操作油,釆用較低填充量的炭黑或較大粒徑的炭黑以及較低比表血積的炭黑等都能降低膠料的粘度。同樣地,通過正確地使用潤滑性填充劑、具有白炭黑的有機硅烷和經表面處理的填充劑,選擇某些用于過氧化物硫化活性助劑等也能很好地降低膠料的粘度。4、分散度配合劑具有良好的分散度通常可以進行有效的混煉加工。獲得良好的分散度能夠有效地改善重要的硫化膠性能,如耐磨性等。其次,當把碳黑加人混煉膠時.要獲得較高的炭黑分散度,炭黑具有良好的分散性非常重要。事實上 ,所使用炭黑的類型(如:高或低的結構、細或大的粒徑、高或低的填充量)常常在很大程度上能決定其最終的分散度。即便是像顆粒硬度度之類的性能也會對分散度造成很大的影響。有時還必須通過多段混煉才能獲得必需的炭黑分散度。彈性體基料的平均分子量和分子量分布也能影炭黑的分散度。有時,合理使用炭黑母煉膠(如SBR1600系列)能有利于提髙炭黑分散度 。白炭黑在許多膠料中特別難分散,有時能通過正確地使用某些配合劑提高白炭黑的分散度。由于硫化劑通常是在混煉晚期加人以避免膠料內過度生熱,所以往往不能獲得足夠的混煉時間而不能使硫化劑有好的分散性,這樣會降低膠料硫化后的物理性能并引發質量問題。5、噴霜術語噴霜通常用于描述表面滲出物或某些配合劑在未硫化或硫化階段的析出從而導致的外觀問題。通常認為,由于許多配合劑的化學性質差異會使這些配合劑在彈性體基質中并不能完全地溶解,會隨著時間析出(噴霜)。在工廠中,在未硫化貯存時發生噴霜會導致下道工序出現如半成品粘著性之類的問題。在硫化成品上出現噴霜將會導致客戶不滿意。要解決噴箱問題,首先要確定是哪一種或哪幾種配合劑導致的噴霜(僅憑外觀可能不足以做出這個認定)。一旦做出確定,就可以采用各種改正措施。噴霜來源可以來自很多地方,包括現場的鋅的形成、硫黃的類型和用量、促進劑和硫化劑的類型和用量、使用的防老劑類型、油的類型和用量、混煉方法和步驟等。6、生膠強度這個術語描述的僅僅是膠料在未硫化階段的強度。有時膠料擁有一定的生膠強度是重要的.這可以防止一個 復雜形狀未硫化壓出膠胚由于重力的影響而壓扁,或者可以防止胎胚在二段輪胎成型機上過早的“爆裂”。有時,在混煉過程中橡膠基質塑煉過度會導致生膠強度欠佳。有時候使用特殊相混煉技術可以改善膠料的生膠強度。具有較高生膠強度的膠料大多是以天然橡膠為基料(由于是應變結晶彈性體)。然而、通常對彈性體來說,如果彈性體基質具有較高的平均分子量或者是有時具有較窄的分子量分布,那么就會獲得較高的生膠強度。同樣,對EPDM來說 ,支鏈的長度和乙烯的百分比含量對膠料的生膠強度有很大的影響。分子的星形結構也能改進生膠強度。有時,嵌段聚合物也能對生膠強度有所改善。也有報道稱,通過后聚合處理形成不穩定交聯能改善生膠強度。配合劑同樣也能用來改善生膠硬度。已經知道添加少量的助劑如反式聚辛烯橡膠(TOR )能大幅提高膠料的強度。同樣,也有報道說把化學促進劑加人炭黑填充膠料能提高膠料的生膠強度。值得注意的是,采用較高填充量的全補強性炭黑的膠料特別能提高生膠強度。最后,提高膠料主膠強度的一個有效方法可能就是使膠料暴露在電子光束下。7、自粘性優良的半成品自粘性指的是在適當的壓力下,兩層未硫化的橡膠簾布層在非常短暫的接觸停放時間里彼此互相粘著的能力。優良的自粘性能對成型胎胚或制造輸送帶是非常重要的。但是,擁有半成品的自粘性可能需要一些方法,這并不是需要或是希望應用模壓操作,那樣會使粘著性太強而出現問題。以天然橡膠為基料的膠料,其半成品自粘性通常要比那些以其它彈性體為基料的膠料的強。事實上,對于以天然橡膠為基料的并用膠來說,通常是天然橡膠含量越高,半成品的自粘性能就越強。同樣,工廠環境(溫度和濕度)也對半成品的自粘性有較大的影響。有時,在混煉階段采用較長的混煉時間也能提高自粘性。此外,適當地選擇和使用正確的增粘劑也能改善自粘性。8 、結合性膠料與金屬表面的粘合性能對于預測加工性是非常重要的“粘合性”與“自粘性”不同,這一點在上面已經說明。自粘性非常強的膠料并不能說明它與金屬表面的粘合性強或是不強。有時,一定程度的粘合性 對于良好的加工性能是非常必需的。例如,在加工過程中如果膠料不粘在擠出機的機筒上就不可能被擠出。另一方面,膠料與金屬表面的粘合性太強會使加工非常困難。很多時候,在加工過程中,僅是對生產設備的溫度進行調節就能提高粘合性能。但是,對一種膠料來說是最佳溫度而對另一種膠料來說就不一定是最佳溫度。最佳的加工溫度取決于膠料。一般來說,具有較高粘度值的膠料沒有粘度值較低的膠料好。很多時候,應該考慮采用壓延機隔離劑和開煉機隔離劑。同樣,在并用某些彈性體基料時,例如氯丁橡膠與其它合成橡膠并用會降低粘合性。9、起瘤在批膠料中出現起瘤有多種原因。有時起瘤是上一批次膠料遺留下來的,其次就是非常不相容的,特別是門尼粘度值差別非常大的彈性體并用。還有,起瘤的產生可能是由于填充劑的化學相容性差,或者是這些因素和差的混煉條件(上面提到過的)兼有。有時起瘤中含有未分散的附聚體。有時可以看出,硫化后的起瘤是硫化劑的分散造成的,其原因是過高濃度的未分散的硫化劑最終導致起瘤。10、脫輥在兩輥開煉機上脫輥是指混煉膠在開煉機輥距中無法形成馬蹄紋,并從輥筒下垂,表現出與輥筒的粘合很小或沒有表現出與輥筒的粘合。為了改善輪胎胎面的滾動阻力,目前有由采用乳聚丁苯橡膠轉向采用溶聚丁苯橡膠的趨向。以溶聚丁苯橡膠為基料的膠料在開煉機上具有更好的脫輥性,這是因為其具有較高的分子量,而且平均分子量分布較窄。也有具有高填充量的順丁橡膠膠料脫輥的報導。以前還有報道稱奶粉被用在熱的開煉機輥筒上而使滾筒表面產生臨時性的粘性。也有通過適當調整輥距、輥筒表面的溫度和/或 輥筒速比來降低或消除在開煉機上的脫輥問題。11、包后輥和上面討論的脫輥一樣,有時混煉膠還會轉到兩輥開煉機的后輥。通常可以通過調整輥筒溫度、輥筒之間的輥距,輥筒速比或是改變開煉機型號解決這個問題。
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