橡胶混炼
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热量较大的合成橡胶(如高丙烯腈含量的硬丁腈橡 胶)和彩色胶料的混炼。 ❖ 企业:目前国内在小型橡胶工厂中使用开炼机混炼 仍占有一定比重。
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《配合与塑混炼操作技术》精品课程
❖1.开炼机混炼过程 ❖三过程:开炼机混炼可分为①包辊②吃粉
③翻炼三个阶段。
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1、)包辊 不饱和橡胶在开炼机上加工时,改变辊筒温度会出
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❖ 一、开炼机混炼 ❖ 特点: ❖ 开炼机混炼是应用最早的混炼方法, ❖ 缺点:生产效率低、劳动强度大、环境卫生及安全
性差、胶料质量不高,因此已趋于逐渐淘汰。 ❖ 优点:灵活性大,适用于小规模、小批量、多品种
的生产 ❖ 应用: ❖ 胶种:适用于海绵胶、硬质胶等特殊胶料及某些生
流动。
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1)、包辊
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2)、吃粉
胶料包辊后,为使配合剂尽快混入胶中,在辊缝上应保 持适量的堆积胶。吃粉时,当胶料进入堆积胶的上层 时, 由于受到阻力而拥塞、折叠起来,在堆积胶的前方形成绉 纹沟,粉剂就能进入这些沟纹中,并被带进堆积胶的内部。 如果无堆积胶存在,则配合剂只靠后辊与橡胶间的剪切力 将粉剂擦入橡胶中,这样并不能使粉剂深入橡胶内部,影 响混炼效果。而且未被擦入橡胶中的粉剂会被后辊与橡胶 挤压成薄片落入接料盘。如系液体配合剂则会粘到后辊上 或流到接料盘上,而使以后混炼发生困难。
❖ 学生分组讨论(分8组) ❖ 学生发言讨论(轮流出人主发言)
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❖ 教师总结: ❖ 技术条件:设备为XK-360开炼机;辊温为前辊45℃左右,
后辊40℃左右;装胶容量为25kg;混炼时间为25min。 ❖ 混炼操作程序: ❖ 采用一段混炼法。 ❖ 加料顺序: ❖ 操作步骤: ❖ 按设备维护使用规程规定,检查设备各部件是否完好,观
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由于橡胶粘度大,胶料在辊筒表面近层的流动性较差,剪切 力促使橡胶流动仅为层流。与辊筒面相接触的约1/3厚胶片内 层配合剂进不去,形成 “死层”。 为了弥补堆积胶对混炼的不良影响,工艺上必须辅以切割翻 炼,使“死层”中的胶料不断地被带到堆积胶顶部并进入 “活层”,使左右两边胶料互相掺匀,才能破坏死层和回流 区,使混炼均匀,确保质地均一。
方法才能将各种配合剂均匀一致的分散到 塑炼胶中。 ❖3、按规程并翻炼
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第二节 混炼工艺 本次课分任务布置:
子分任务二布置:(提前布置) 名称:制订混炼(mixing)计划(子项目中2、3项) 内容: 混炼(mixing)方法确定 混炼(mixing)方案确定
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安排: 讨论:全班分组八组,每组先查阅资料制定初步计划(方案)并进行讨论 发言:每组轮流选择主发言人,提出观点共同讨论,其他人提出补充意见。教 师引导。 老师点评总结:完成课程要求。 教师总结:
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❖混炼工艺流程:同学讨论总结 ❖工艺流程(结合轮胎厂参观实习) ❖生胶和配合剂→原材料加工处理→配合→
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3.开炼机混炼的工艺条件 ❖⑴加料顺序 适合的加料顺序有利于混炼的均匀性。
加料顺序不当,轻则影响分散均匀性,重则导致 脱辊、过炼,甚至发生焦烧。 ❖ 以天然橡胶为主的混炼加料顺序如下: ❖ 塑炼胶(再生胶、合成胶)或母炼胶→固体软化 剂→小料(促进剂、活性剂、防老剂)→大料 (补强剂、填充剂)→液体软化剂→硫黄、超促 进剂
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混炼时在辊缝间究竟应保持堆积胶的量? 在吃粉过程中,堆积胶量必须适中。如无堆
积胶或堆积胶量过少时,一方面配合剂只靠后辊 筒与橡胶间的剪切力擦入胶料中,不能深入胶料 内部而影响分散效果;另一方面未被擦入橡胶中 的粉状配合剂会被后辊筒挤压成片落入接料盘, 如果是液体配合剂则会粘到后辊筒上或落到接料 盘上,造成混炼困难。若堆积胶过量,则有一部 分胶料会在辊缝上端旋转打滚,不能进入辊缝, 使配合剂不易混入。
《配合与塑混炼操作技术》
精品课程教学课件
课程建设组
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❖复习提问: ❖混炼的概念? ❖混炼的过程如何? ❖如何提高配合剂在胶料中的分散程度?
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❖导入内容: ❖1、我们在实验室及工厂参观、实习过程中
见到过哪些炼较设备呢? ❖2、是否只要将生产配方中的各种配合剂加
❖ 混炼加药:有抽胶加料和换胶加料两种方法。(演 示与录像)
❖ 抽胶加料就是在加料过程中加完一批配合剂后抽出 一部份胶料保持堆积胶量在一定范围内再加入下一 批配合剂,依次加完配合剂,最后一起翻炼均匀。 适用于生胶含量高者,配合剂在辊筒中间加入。
❖ 换胶加料就是加料前先将胶料分为几部份,先加入 一块塑炼胶包辊,加入一批配合剂吃完后,割下全 部或大部,再加另一块胶料,加入另一批配合剂, 依次加完全部配合剂,最后一起翻炼均匀。一般适 用于生胶含量低者,配合剂在辊筒一端加入。
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❖ 案例:以开炼机混炼解放鞋大底胶料为例,简介 其工艺条件和操作程序。
❖ 配方:天然橡胶(烟片2#)70,松香丁苯橡胶30, 再生胶65,硫黄2.2,促进剂D0.39,促进剂CZ1.0, 氧化锌5.0,硬脂酸3.0,高耐磨炉黑74,固体古 马隆树脂10,锭子油15,三线油13,防老剂D0.5, 合计236,含胶率42.4%。
察空载运行是否正常; ❖ 调整辊筒温度至所需温度及辊距(3~4mm); ❖ 将天然橡胶、丁苯橡胶及再生胶靠主驱动齿轮一端1/3处
投入合炼3~4min,全部卸下, ❖ 然后调大辊距至8~10mm,再投胶轧炼lmin并抽取余胶;
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❖ 加小料,先加促进剂M、D、CZ,防老剂D及硬脂酸, 然后再加氧化锌,时间为3~4min;
❖ 最后将辊距调至10mm左右,下片,在中性皂液槽内 隔离冷却l~2min,然后取出挂置铁架上用强风吹干, 并冷却至胶片温度为40℃以下;
❖ 将胶片在铁桌上叠层堆放,停放8~24h,供下道工序 使用。
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二、密炼机混炼 密炼机混炼容量大,时间短,效率高,投料
和排料易实现自动化,劳动强度小,安全,药品 不易飞扬,环境卫生条件好。设备占用面积小。 缺点是投资大,一台机不适合于多种颜色胶料。 另外,由于混炼室温度高,需耗大量冷却水,温 度敏感性大的配合剂不能在密炼机中直接加入, 有些特殊的胶料不能在密炼机中混炼,如海绵胶、 硬质胶和含纤维的胶料。
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⑵装胶容量和辊距 ❖ 装胶容量:与混炼胶质量有密切关系。容量过大,
会使堆积胶量过多,容易产生混炼不均的现象; 容量过小,不仅设备利用率低,而且容易造成过 炼。 ❖ 适宜的装胶容量可参照炼胶机规格计算出的理论 装胶容量,再依据实际情况加以确定。如填料量 较多、密度大的胶料以及合成橡胶胶料,装胶容 量可小些;使用母炼胶的胶料,装胶容量可大些。
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开炼机混炼的应用: ❖对含胶率高或天然橡胶与少量合成橡胶并
用,且补强填充剂用量少的胶料,通常采 用一段混炼法。 ❖对天然橡胶与较多合成橡胶并用,且补强 填充剂用量较多的胶料,可采用两段混炼 方法,以便两种橡胶与配合剂混炼得更均 匀。
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辊距:合理的装胶容量下,辊距一般以4~ 8mm为宜。辊距小,剪切力较大,这虽对 配合剂分散有利,但对橡胶的破坏作用大。 而且辊距过小,会导致堆积胶过量,胶料 不能及时进入辊缝,反而降低混炼效果。 辊距大,则导致配合剂分散不均匀。混炼 过程中,为了保持堆积胶量适当,配合剂 不断混入、胶料总容量不断递增的情况下, 辊距应逐渐增大,以求相适应。
❖ 待小料全部吃入后,将高耐磨炉黑分两批加入,中间 交替加入锭子油及三线油,并将辊距调至10mm左右, 时间为10~12min;
❖ 待配合剂全部吃净后,将余胶全部投入进一步混炼 4~5min,然后抽取余胶;
❖ 加硫黄,待硫黄全部混入后再将余胶投入,调整辊距 3~4mm,用切落法补充翻炼l~2min;
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❖ 3)、翻炼 ❖ 混炼的第三个阶段为翻炼。由于橡胶黏度大,混
炼时胶料只沿着开炼机辊筒转动方向产生周向流 动,而没有轴向流动,而且沿周向流动的橡胶也 仅为层流,因此大约在胶片厚度约1/3处的紧贴 前辊筒表面的胶层不能产生流动而成为“死层” 或“呆滞层”,见图所示。此外,辊缝上部的堆 积胶还会形成部分楔形“回流区”。以上原因都 使胶料中的配合剂分散不均。
入到开炼机的辊缝间就能达到混炼的目的 呢? ❖3、怎样才能在开炼机上将各种配合剂均匀 地加入塑炼胶中呢? ❖分组讨论:请同学们回答
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❖分组讨论:同学回答、允许补充说明 ❖教师强调导入问题: ❖1、炼胶设备:开炼机和密炼机。 ❖2、不能,只有采用相应的开炼机混炼工艺
混炼→冷却→停放→混炼胶
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❖混炼方法: ❖按设备 ❖XK混炼法 ❖XM混炼法 ❖XJ混炼法
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按次数 ❖一段混炼法 ❖二段混炼法 ❖多段混炼法 ❖按加料顺序 ❖普通加料混炼法(顺料法) ❖逆混炼法 ❖引料法(种子胶法)
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⑸辊筒转速和速比 开炼机混炼时,辊筒转速 一般控制在16~18r/min,速比一般为 1:l.1~1.2。增加转速,虽可缩短混炼时间, 提高生产效率,但操作不安全。速比越大, 剪切作用越大,虽可提高混合速度,但摩 擦生热越多,胶料升温越快,易于焦烧。 因此开炼机混炼时的速比都应比塑炼小, 合成橡胶混炼时的速比应比天然橡胶胶料 小。
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⑶辊温 适当的辊温有助于胶料流动,容易混炼。辊 温过高,则导致胶料软化而降低混炼效果,甚至 引起胶料焦烧和低熔点配合剂熔化结团无法分散。 辊温一般应控制在50~60℃。但在混炼含高熔点 配合剂(如高熔点的古马隆树脂)的胶料时,辊 温应适当提高。为了便于胶料包前辊,应使前、 后辊温保持一定温差。天然橡胶包热辊,此时前 辊温度应稍高于后辊;多数合成橡胶包冷辊,此 时前辊温度应稍低于后辊。由于大部分合成橡胶 或生热量较大,或对温度的敏感性大,因此辊温 应低于天然橡胶5~10℃以上
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2.开炼机混炼的工艺方法 开炼机混炼:有一段混炼和分段混炼两种工
艺方法。 ❖一段混炼指通过开炼机一次混炼就能制成
混炼胶的方法。分段混炼的第一段同第一 段混炼法一样,只是不加硫磺和超速促进 剂,然后下片冷却停放8h以上;第二段是 对第一段混炼的补充加工,然后加入硫化 剂,待混炼均匀后下片停放。
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⑷混炼时间 混炼时间是根据胶料配方、装胶 容量及操作熟练程度,并通过试验而确定 的。在保证混炼均匀的前提下,可尽量缩 短混炼时间,以免造成动力浪费、生产效 率下降以及过炼现象。
混炼时间一般为20~30min,特殊胶料可在 40min以上。另外,合成橡胶混炼时间约比 天然橡胶长1/3左右。
现四种不同的包辊状态。 ❖ 温度较低,胶料较硬,弹性高,橡胶主要停留在堆积胶处
滑动,延迟生产过程。 ❖ 温度适宜,橡胶能正常包于辊筒上,既有塑性流动又有适
当高的弹性变形,有利于混炼操作。 ❖ 随着温度的提高,流动性增加,分子间力减小,强度降低,
胶片不能紧包在辊筒上,出现脱辊或破裂现象。 ❖ 橡胶在更高的温度下呈粘弹性流体包于辊筒,并产生塑性
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❖1.开炼机混炼过程 ❖三过程:开炼机混炼可分为①包辊②吃粉
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1、)包辊 不饱和橡胶在开炼机上加工时,改变辊筒温度会出
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❖ 一、开炼机混炼 ❖ 特点: ❖ 开炼机混炼是应用最早的混炼方法, ❖ 缺点:生产效率低、劳动强度大、环境卫生及安全
性差、胶料质量不高,因此已趋于逐渐淘汰。 ❖ 优点:灵活性大,适用于小规模、小批量、多品种
的生产 ❖ 应用: ❖ 胶种:适用于海绵胶、硬质胶等特殊胶料及某些生
流动。
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1)、包辊
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2)、吃粉
胶料包辊后,为使配合剂尽快混入胶中,在辊缝上应保 持适量的堆积胶。吃粉时,当胶料进入堆积胶的上层 时, 由于受到阻力而拥塞、折叠起来,在堆积胶的前方形成绉 纹沟,粉剂就能进入这些沟纹中,并被带进堆积胶的内部。 如果无堆积胶存在,则配合剂只靠后辊与橡胶间的剪切力 将粉剂擦入橡胶中,这样并不能使粉剂深入橡胶内部,影 响混炼效果。而且未被擦入橡胶中的粉剂会被后辊与橡胶 挤压成薄片落入接料盘。如系液体配合剂则会粘到后辊上 或流到接料盘上,而使以后混炼发生困难。
❖ 学生分组讨论(分8组) ❖ 学生发言讨论(轮流出人主发言)
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后辊40℃左右;装胶容量为25kg;混炼时间为25min。 ❖ 混炼操作程序: ❖ 采用一段混炼法。 ❖ 加料顺序: ❖ 操作步骤: ❖ 按设备维护使用规程规定,检查设备各部件是否完好,观
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由于橡胶粘度大,胶料在辊筒表面近层的流动性较差,剪切 力促使橡胶流动仅为层流。与辊筒面相接触的约1/3厚胶片内 层配合剂进不去,形成 “死层”。 为了弥补堆积胶对混炼的不良影响,工艺上必须辅以切割翻 炼,使“死层”中的胶料不断地被带到堆积胶顶部并进入 “活层”,使左右两边胶料互相掺匀,才能破坏死层和回流 区,使混炼均匀,确保质地均一。
方法才能将各种配合剂均匀一致的分散到 塑炼胶中。 ❖3、按规程并翻炼
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第二节 混炼工艺 本次课分任务布置:
子分任务二布置:(提前布置) 名称:制订混炼(mixing)计划(子项目中2、3项) 内容: 混炼(mixing)方法确定 混炼(mixing)方案确定
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3.开炼机混炼的工艺条件 ❖⑴加料顺序 适合的加料顺序有利于混炼的均匀性。
加料顺序不当,轻则影响分散均匀性,重则导致 脱辊、过炼,甚至发生焦烧。 ❖ 以天然橡胶为主的混炼加料顺序如下: ❖ 塑炼胶(再生胶、合成胶)或母炼胶→固体软化 剂→小料(促进剂、活性剂、防老剂)→大料 (补强剂、填充剂)→液体软化剂→硫黄、超促 进剂
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混炼时在辊缝间究竟应保持堆积胶的量? 在吃粉过程中,堆积胶量必须适中。如无堆
积胶或堆积胶量过少时,一方面配合剂只靠后辊 筒与橡胶间的剪切力擦入胶料中,不能深入胶料 内部而影响分散效果;另一方面未被擦入橡胶中 的粉状配合剂会被后辊筒挤压成片落入接料盘, 如果是液体配合剂则会粘到后辊筒上或落到接料 盘上,造成混炼困难。若堆积胶过量,则有一部 分胶料会在辊缝上端旋转打滚,不能进入辊缝, 使配合剂不易混入。
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见到过哪些炼较设备呢? ❖2、是否只要将生产配方中的各种配合剂加
❖ 混炼加药:有抽胶加料和换胶加料两种方法。(演 示与录像)
❖ 抽胶加料就是在加料过程中加完一批配合剂后抽出 一部份胶料保持堆积胶量在一定范围内再加入下一 批配合剂,依次加完配合剂,最后一起翻炼均匀。 适用于生胶含量高者,配合剂在辊筒中间加入。
❖ 换胶加料就是加料前先将胶料分为几部份,先加入 一块塑炼胶包辊,加入一批配合剂吃完后,割下全 部或大部,再加另一块胶料,加入另一批配合剂, 依次加完全部配合剂,最后一起翻炼均匀。一般适 用于生胶含量低者,配合剂在辊筒一端加入。
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❖ 案例:以开炼机混炼解放鞋大底胶料为例,简介 其工艺条件和操作程序。
❖ 配方:天然橡胶(烟片2#)70,松香丁苯橡胶30, 再生胶65,硫黄2.2,促进剂D0.39,促进剂CZ1.0, 氧化锌5.0,硬脂酸3.0,高耐磨炉黑74,固体古 马隆树脂10,锭子油15,三线油13,防老剂D0.5, 合计236,含胶率42.4%。
察空载运行是否正常; ❖ 调整辊筒温度至所需温度及辊距(3~4mm); ❖ 将天然橡胶、丁苯橡胶及再生胶靠主驱动齿轮一端1/3处
投入合炼3~4min,全部卸下, ❖ 然后调大辊距至8~10mm,再投胶轧炼lmin并抽取余胶;
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❖ 加小料,先加促进剂M、D、CZ,防老剂D及硬脂酸, 然后再加氧化锌,时间为3~4min;
❖ 最后将辊距调至10mm左右,下片,在中性皂液槽内 隔离冷却l~2min,然后取出挂置铁架上用强风吹干, 并冷却至胶片温度为40℃以下;
❖ 将胶片在铁桌上叠层堆放,停放8~24h,供下道工序 使用。
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二、密炼机混炼 密炼机混炼容量大,时间短,效率高,投料
和排料易实现自动化,劳动强度小,安全,药品 不易飞扬,环境卫生条件好。设备占用面积小。 缺点是投资大,一台机不适合于多种颜色胶料。 另外,由于混炼室温度高,需耗大量冷却水,温 度敏感性大的配合剂不能在密炼机中直接加入, 有些特殊的胶料不能在密炼机中混炼,如海绵胶、 硬质胶和含纤维的胶料。
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⑵装胶容量和辊距 ❖ 装胶容量:与混炼胶质量有密切关系。容量过大,
会使堆积胶量过多,容易产生混炼不均的现象; 容量过小,不仅设备利用率低,而且容易造成过 炼。 ❖ 适宜的装胶容量可参照炼胶机规格计算出的理论 装胶容量,再依据实际情况加以确定。如填料量 较多、密度大的胶料以及合成橡胶胶料,装胶容 量可小些;使用母炼胶的胶料,装胶容量可大些。
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开炼机混炼的应用: ❖对含胶率高或天然橡胶与少量合成橡胶并
用,且补强填充剂用量少的胶料,通常采 用一段混炼法。 ❖对天然橡胶与较多合成橡胶并用,且补强 填充剂用量较多的胶料,可采用两段混炼 方法,以便两种橡胶与配合剂混炼得更均 匀。
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辊距:合理的装胶容量下,辊距一般以4~ 8mm为宜。辊距小,剪切力较大,这虽对 配合剂分散有利,但对橡胶的破坏作用大。 而且辊距过小,会导致堆积胶过量,胶料 不能及时进入辊缝,反而降低混炼效果。 辊距大,则导致配合剂分散不均匀。混炼 过程中,为了保持堆积胶量适当,配合剂 不断混入、胶料总容量不断递增的情况下, 辊距应逐渐增大,以求相适应。
❖ 待小料全部吃入后,将高耐磨炉黑分两批加入,中间 交替加入锭子油及三线油,并将辊距调至10mm左右, 时间为10~12min;
❖ 待配合剂全部吃净后,将余胶全部投入进一步混炼 4~5min,然后抽取余胶;
❖ 加硫黄,待硫黄全部混入后再将余胶投入,调整辊距 3~4mm,用切落法补充翻炼l~2min;
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❖ 3)、翻炼 ❖ 混炼的第三个阶段为翻炼。由于橡胶黏度大,混
炼时胶料只沿着开炼机辊筒转动方向产生周向流 动,而没有轴向流动,而且沿周向流动的橡胶也 仅为层流,因此大约在胶片厚度约1/3处的紧贴 前辊筒表面的胶层不能产生流动而成为“死层” 或“呆滞层”,见图所示。此外,辊缝上部的堆 积胶还会形成部分楔形“回流区”。以上原因都 使胶料中的配合剂分散不均。
入到开炼机的辊缝间就能达到混炼的目的 呢? ❖3、怎样才能在开炼机上将各种配合剂均匀 地加入塑炼胶中呢? ❖分组讨论:请同学们回答
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混炼→冷却→停放→混炼胶
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按次数 ❖一段混炼法 ❖二段混炼法 ❖多段混炼法 ❖按加料顺序 ❖普通加料混炼法(顺料法) ❖逆混炼法 ❖引料法(种子胶法)
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⑸辊筒转速和速比 开炼机混炼时,辊筒转速 一般控制在16~18r/min,速比一般为 1:l.1~1.2。增加转速,虽可缩短混炼时间, 提高生产效率,但操作不安全。速比越大, 剪切作用越大,虽可提高混合速度,但摩 擦生热越多,胶料升温越快,易于焦烧。 因此开炼机混炼时的速比都应比塑炼小, 合成橡胶混炼时的速比应比天然橡胶胶料 小。
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⑶辊温 适当的辊温有助于胶料流动,容易混炼。辊 温过高,则导致胶料软化而降低混炼效果,甚至 引起胶料焦烧和低熔点配合剂熔化结团无法分散。 辊温一般应控制在50~60℃。但在混炼含高熔点 配合剂(如高熔点的古马隆树脂)的胶料时,辊 温应适当提高。为了便于胶料包前辊,应使前、 后辊温保持一定温差。天然橡胶包热辊,此时前 辊温度应稍高于后辊;多数合成橡胶包冷辊,此 时前辊温度应稍低于后辊。由于大部分合成橡胶 或生热量较大,或对温度的敏感性大,因此辊温 应低于天然橡胶5~10℃以上
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2.开炼机混炼的工艺方法 开炼机混炼:有一段混炼和分段混炼两种工
艺方法。 ❖一段混炼指通过开炼机一次混炼就能制成
混炼胶的方法。分段混炼的第一段同第一 段混炼法一样,只是不加硫磺和超速促进 剂,然后下片冷却停放8h以上;第二段是 对第一段混炼的补充加工,然后加入硫化 剂,待混炼均匀后下片停放。
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⑷混炼时间 混炼时间是根据胶料配方、装胶 容量及操作熟练程度,并通过试验而确定 的。在保证混炼均匀的前提下,可尽量缩 短混炼时间,以免造成动力浪费、生产效 率下降以及过炼现象。
混炼时间一般为20~30min,特殊胶料可在 40min以上。另外,合成橡胶混炼时间约比 天然橡胶长1/3左右。
现四种不同的包辊状态。 ❖ 温度较低,胶料较硬,弹性高,橡胶主要停留在堆积胶处
滑动,延迟生产过程。 ❖ 温度适宜,橡胶能正常包于辊筒上,既有塑性流动又有适
当高的弹性变形,有利于混炼操作。 ❖ 随着温度的提高,流动性增加,分子间力减小,强度降低,
胶片不能紧包在辊筒上,出现脱辊或破裂现象。 ❖ 橡胶在更高的温度下呈粘弹性流体包于辊筒,并产生塑性