轮胎-炼胶工艺培训教材
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胶料的混炼工艺及 实例分析
2007-02-02
内容
• • • • 一、炼胶概述 二、生胶的塑炼 三、胶料的混炼 四、胶料混炼实例分析
一、炼胶概述
• 为了提高橡胶产品使用性能、改进工艺 和降低成本，常常在生胶中加入各种配 合剂。在炼胶机上将各种配合剂加入生 胶制成混炼胶的过程称为混炼。
混炼工艺必须达到如下几点：
• 开炼机混炼是橡胶工业应用最早的混炼 方法，开炼机混炼生产效率低，劳动强 度大，操作不安全；混炼时配合剂的飞 扬损失大，污染环境；混炼胶的质量也 不如密炼机的好。只适用与配方种类多 变，生产批量小的小规模生产和实验室 小型实验用的混炼。不适用与现代化的 大规模生产，已逐渐被淘汰，在此不做 详细介绍。
• 生胶塑炼前的准备加工包括烘胶、切胶、
选胶和破胶等处理过程。
• （2）、塑炼按设备分可分为开炼机塑炼、 密炼机塑炼和螺杆机塑炼
1）、生胶的准备
•低于40公斤的烘胶温度：55±10℃ 大于40公斤
的烘胶温度：65±10℃；烘胶时间：夏季（5-10
月）24-36小时；冬季（11-4月）36-72小时。烘
完后的胶料要求内外均匀、无夹心、无氧化发
粘现象。
2）、塑炼工艺
• GK-400密炼机塑炼采用一次塑炼法和化学增塑塑炼法。 • 工艺条件：GK-400：风压≥0.75MPa 水压≥0.2MPa 转速 50rpm填充量280±0.03Kg。操作过程：天然胶、塑解剂
→加压至130℃提栓→加压至150℃提栓→加压至排胶
复习题
• 1、生胶为什么要进行塑炼？ • 2、合理的混炼工艺（胶料质量）必须满 足那几个要求？ • 3、简述胶料的混炼原理？ • 4、胶料的快检项目有哪些？ • 5、门尼粘度的含义。
• a、使各种配合剂完全而均匀地分散于生胶中，保证胶
料性能均匀一致；
• b、使配合剂（特别是补强性配合剂）达到一定分散度， 并与生胶产生结合橡胶，以达到良好的补强效果；
• c、使胶料具有一定可塑性，保证各项加工操作能顺利 进行；
• d、混炼速度快、生产效率高和消耗电能少。
1、原材料的加工配合
• 制备胶料前，配合剂的准备加工包括以下几个 方面。 • 1、各种原材料与配合剂的质量检验；生胶与配
3、混炼工艺方法
• 密炼机混炼工艺根据胶料性能要求不同，可采用分段混炼方法。 我厂混炼工艺方法斜交胎胶料基本采用两段混炼法，而新华青胶 料、子午胎胶料等为满足其特殊技术要求而进行多段混炼。 • 两段（或多段）混炼法
• 第一段是用大型密炼机（ F-270 、 GK-400 ）将生胶及其他配合剂
（除硫化剂及活性大的促进剂）按顺序加入密炼机，制成一段混 炼胶（统称母炼胶）。第二段是用中、小型密炼机及开炼机对混
合剂的质量都必须符合规定的质量等级技术指
标才能使用。 • 2、对质量不符合要求的配合剂进行加工。 • 3、软化剂的预热过滤。 • 4、配合剂的称量和配合。
（1）、配合剂的补充加工
• 配合剂的补充加工包括固体配合剂的粉碎、干 燥和筛选；低熔点固体配合剂的熔化和过滤； 液体配合剂的加温和过滤；粉状配合剂的干燥 和筛选。
1、胶料的混炼方式
橡胶工业生产中目前采用的混炼方法 分两种：一种是间歇式混炼操作，另 一种为连续式混炼操作，目前主要以 间歇式混炼操作为主。依据所用炼胶 设备又分为开放式炼胶机和密炼机混 炼两种方法。目前橡胶混炼加工的主 要方式以开放式炼胶机和密闭式炼胶 机的间歇式混炼加工为主。
1）、开炼机混炼
2）、密炼机混炼
• 密炼机混炼是在高温和加压条件下进行的，与开炼机 混炼相比，密炼机混炼工艺具有以下优点： • （1）自动化程度高，生产效率高，劳动强度低，操 作安全。 • （2）密炼操作，药品飞扬小，有利于胶料质量的保 证，并改善了操作环境条件。 • （3）胶料的炭黑分散度高，混炼质量均匀。 • （4）同样产量所需机台少，厂房面积减小。
（实测温度≤175℃）排胶后，螺杆挤出机补充塑炼，挤 出压片，浸隔离剂，上冷却线吹风冷却，冷却至45℃以 下垛片，压片厚度不大于12mm，Βιβλιοθήκη Baidu炼胶存放2小时后方 可使用。
三、胶料的混炼
• 通过适当的加工将配合剂与生胶均 匀混合在一起，制成质量均一的混 合物，完成这一加工操作的工艺过 程叫作胶料混炼工艺，简称混炼。 • 对胶料的质量要求主要有两个方面， 一是胶料应有良好的工艺加工性能， 二是胶料能保证成品具有良好的使 用性能。
密炼机构造
• 密炼机可分为“F”系列本伯里（标准）型密炼机和GK 型密炼机。我厂现生产使用的密炼机有德国克虏伯、 国产益阳、大连生产的 WPGK400 、 F270 、 GK400 、 GIK255密炼机，国产GK400参数如下: • ①无级变速（0-60rpm） • ②顶栓采用风、下顶栓采用油做动力介质。风压不低 于0.75Mpa。 • ③密炼室容积412升,填充系数0.75,ZZ2型转子主机配备 电机1100×2KW. • ④挤出机为 SSGJ-410/936 双螺杆挤出机 , 螺杆转速 :2.828rpm • ⑤密炼机上辅机系北京万向公司（或青岛高校）制造, 炭黑采用风力输送,自动称量,芳烃油采用泵力输送,自动 称量，配备自动混炼程序 .可进行手动、自动程序的切 换。
混炼原理
• 操作一开始，胶料和配合剂先从装料口加入， 经上顶栓加压，压入密炼机中，由转子带入间 隙，利用转子速比，转子表面与室璧间产生的 剪切力将配合剂混入生胶中，并混合和搅拌。 配合剂与橡胶在密炼机中的混炼历程，可分为 湿润、分散和捏炼三个阶段。混炼时，各配合 剂按加料顺序先后加入，混炼完毕，打开下顶 栓，将胶料排至压片机或螺杆挤出压片机，并 压成规则的一定厚度的胶片，进行冷却和停放。
2、生胶的塑炼方法及机理
• 塑炼方法：物理增塑、化学增塑、机械增塑法。 • 生胶塑炼的增塑机理 • 生胶塑炼的实质是使橡胶的大分子链断裂破坏，能够促使 大分子链发生破坏降解的因素主要有：机械力的作用、氧 的氧化裂解作用、热的热活化作用、静电与臭氧的作用、
化学塑解剂的破坏作用。
3、塑炼工艺
• （1）、生胶的准备
炼胶进行补充加工，母炼胶软化后加硫化剂及促进剂，混炼均匀，
冷却下片。多段混炼法是将部分填充剂、防老剂或粘合剂在二、 三段混炼时加入。
一段胶混炼过程
• (1)生胶进入密炼机加压一段时间，其作用是使生胶软化，并具有一定的可塑
• • • • • • • • • 性，且 使不同生胶达到同一门尼粘度，有利于其他配合剂的分散，加压时间太短则 起不到软化效果，加压时间太长则会造成生胶过炼或混炼不均。 (2)加小药、投炭黑等粉料配合剂加压。使生胶、小药、炭黑粉料配合剂互相 分散。特殊胶种，粉料配合剂分开加。 (3)加完炭黑等粉料配合剂后，加压到一定温度提栓加油，加油温度应视炭黑 等粉料 配合剂与生胶的基本结合情况而定，温度过低则油易与未混合的炭黑结合， 形成炭黑包，从而影响分散；过高则易使胶料在密炼机内打滑，生产效率低 且易造成胶料与油混炼不均。 (4)加完油后，加压至一定温度提栓，为清扫上顶栓、密炼机内的炭黑，有利 于胶料的混炼均匀。 (5)加压至一定的温度，胶料混炼均匀排胶。为保证胶料的物性，防止胶料过 炼，排胶温度不易过高，一般密炼机≤155℃ 高速密炼机≤165℃。 (6)胶料排胶后，通过开炼机或螺杆挤出机补充混炼后，由压片机压片。 (7)下片后，浸隔离剂，上冷却线吹风冷却。 (8)冷却至45℃以下，胶片按车垛放整齐，填写好卡片，存放检验合格后待用。
（2）、称量配合
二、生胶的塑炼
• 生胶塑炼的目的 • 塑炼方法与机理 • 塑炼工艺
1、生胶塑炼的目的
• 橡胶的最宝贵的性质就是高弹性，但是这种高弹性又给橡
胶的加工和成型制造带来了极大的困难。所以要对橡胶进 行加工制造，就必须设法降低生胶的弹性，使之由原来的 强韧的高弹性状态转变为柔软而富有可塑性的状态，完成 这一转变的工艺加工过程就是生胶的塑炼工艺，简称塑炼。 • 生胶的塑炼加工主要目的是获得必要的可塑性和流动性， 以满足混炼、压延、压出、成型、硫化等各种加工过程的 工艺性能要求。
子午胎一段母炼胶混炼工艺实例
胶料快检控制项目
• 斜交胎母炼胶：可塑度、比重 • 斜交胎终炼胶：可塑度、比重、硬度、 （硫化特性）。 • 子午胎母炼胶：门尼粘度、比重 • 子午胎终炼胶：门尼粘度、门尼焦烧、 硬度、比重、硫化特性、金属粘合力
门尼粘度的含义
• 门尼粘度是检测胶料的可塑性，表征胶 料的工艺加工性能。 • 门尼粘度ML1＋4，100℃：M代表门尼， L代表大转子，1表示预热1分钟，4表示 工作（即旋转）4分钟，100℃表示工作 温度为100℃。
2007-02-02
内容
• • • • 一、炼胶概述 二、生胶的塑炼 三、胶料的混炼 四、胶料混炼实例分析
一、炼胶概述
• 为了提高橡胶产品使用性能、改进工艺 和降低成本，常常在生胶中加入各种配 合剂。在炼胶机上将各种配合剂加入生 胶制成混炼胶的过程称为混炼。
混炼工艺必须达到如下几点：
• 开炼机混炼是橡胶工业应用最早的混炼 方法，开炼机混炼生产效率低，劳动强 度大，操作不安全；混炼时配合剂的飞 扬损失大，污染环境；混炼胶的质量也 不如密炼机的好。只适用与配方种类多 变，生产批量小的小规模生产和实验室 小型实验用的混炼。不适用与现代化的 大规模生产，已逐渐被淘汰，在此不做 详细介绍。
• 生胶塑炼前的准备加工包括烘胶、切胶、
选胶和破胶等处理过程。
• （2）、塑炼按设备分可分为开炼机塑炼、 密炼机塑炼和螺杆机塑炼
1）、生胶的准备
•低于40公斤的烘胶温度：55±10℃ 大于40公斤
的烘胶温度：65±10℃；烘胶时间：夏季（5-10
月）24-36小时；冬季（11-4月）36-72小时。烘
完后的胶料要求内外均匀、无夹心、无氧化发
粘现象。
2）、塑炼工艺
• GK-400密炼机塑炼采用一次塑炼法和化学增塑塑炼法。 • 工艺条件：GK-400：风压≥0.75MPa 水压≥0.2MPa 转速 50rpm填充量280±0.03Kg。操作过程：天然胶、塑解剂
→加压至130℃提栓→加压至150℃提栓→加压至排胶
复习题
• 1、生胶为什么要进行塑炼？ • 2、合理的混炼工艺（胶料质量）必须满 足那几个要求？ • 3、简述胶料的混炼原理？ • 4、胶料的快检项目有哪些？ • 5、门尼粘度的含义。
• a、使各种配合剂完全而均匀地分散于生胶中，保证胶
料性能均匀一致；
• b、使配合剂（特别是补强性配合剂）达到一定分散度， 并与生胶产生结合橡胶，以达到良好的补强效果；
• c、使胶料具有一定可塑性，保证各项加工操作能顺利 进行；
• d、混炼速度快、生产效率高和消耗电能少。
1、原材料的加工配合
• 制备胶料前，配合剂的准备加工包括以下几个 方面。 • 1、各种原材料与配合剂的质量检验；生胶与配
3、混炼工艺方法
• 密炼机混炼工艺根据胶料性能要求不同，可采用分段混炼方法。 我厂混炼工艺方法斜交胎胶料基本采用两段混炼法，而新华青胶 料、子午胎胶料等为满足其特殊技术要求而进行多段混炼。 • 两段（或多段）混炼法
• 第一段是用大型密炼机（ F-270 、 GK-400 ）将生胶及其他配合剂
（除硫化剂及活性大的促进剂）按顺序加入密炼机，制成一段混 炼胶（统称母炼胶）。第二段是用中、小型密炼机及开炼机对混
合剂的质量都必须符合规定的质量等级技术指
标才能使用。 • 2、对质量不符合要求的配合剂进行加工。 • 3、软化剂的预热过滤。 • 4、配合剂的称量和配合。
（1）、配合剂的补充加工
• 配合剂的补充加工包括固体配合剂的粉碎、干 燥和筛选；低熔点固体配合剂的熔化和过滤； 液体配合剂的加温和过滤；粉状配合剂的干燥 和筛选。
1、胶料的混炼方式
橡胶工业生产中目前采用的混炼方法 分两种：一种是间歇式混炼操作，另 一种为连续式混炼操作，目前主要以 间歇式混炼操作为主。依据所用炼胶 设备又分为开放式炼胶机和密炼机混 炼两种方法。目前橡胶混炼加工的主 要方式以开放式炼胶机和密闭式炼胶 机的间歇式混炼加工为主。
1）、开炼机混炼
2）、密炼机混炼
• 密炼机混炼是在高温和加压条件下进行的，与开炼机 混炼相比，密炼机混炼工艺具有以下优点： • （1）自动化程度高，生产效率高，劳动强度低，操 作安全。 • （2）密炼操作，药品飞扬小，有利于胶料质量的保 证，并改善了操作环境条件。 • （3）胶料的炭黑分散度高，混炼质量均匀。 • （4）同样产量所需机台少，厂房面积减小。
（实测温度≤175℃）排胶后，螺杆挤出机补充塑炼，挤 出压片，浸隔离剂，上冷却线吹风冷却，冷却至45℃以 下垛片，压片厚度不大于12mm，Βιβλιοθήκη Baidu炼胶存放2小时后方 可使用。
三、胶料的混炼
• 通过适当的加工将配合剂与生胶均 匀混合在一起，制成质量均一的混 合物，完成这一加工操作的工艺过 程叫作胶料混炼工艺，简称混炼。 • 对胶料的质量要求主要有两个方面， 一是胶料应有良好的工艺加工性能， 二是胶料能保证成品具有良好的使 用性能。
密炼机构造
• 密炼机可分为“F”系列本伯里（标准）型密炼机和GK 型密炼机。我厂现生产使用的密炼机有德国克虏伯、 国产益阳、大连生产的 WPGK400 、 F270 、 GK400 、 GIK255密炼机，国产GK400参数如下: • ①无级变速（0-60rpm） • ②顶栓采用风、下顶栓采用油做动力介质。风压不低 于0.75Mpa。 • ③密炼室容积412升,填充系数0.75,ZZ2型转子主机配备 电机1100×2KW. • ④挤出机为 SSGJ-410/936 双螺杆挤出机 , 螺杆转速 :2.828rpm • ⑤密炼机上辅机系北京万向公司（或青岛高校）制造, 炭黑采用风力输送,自动称量,芳烃油采用泵力输送,自动 称量，配备自动混炼程序 .可进行手动、自动程序的切 换。
混炼原理
• 操作一开始，胶料和配合剂先从装料口加入， 经上顶栓加压，压入密炼机中，由转子带入间 隙，利用转子速比，转子表面与室璧间产生的 剪切力将配合剂混入生胶中，并混合和搅拌。 配合剂与橡胶在密炼机中的混炼历程，可分为 湿润、分散和捏炼三个阶段。混炼时，各配合 剂按加料顺序先后加入，混炼完毕，打开下顶 栓，将胶料排至压片机或螺杆挤出压片机，并 压成规则的一定厚度的胶片，进行冷却和停放。
2、生胶的塑炼方法及机理
• 塑炼方法：物理增塑、化学增塑、机械增塑法。 • 生胶塑炼的增塑机理 • 生胶塑炼的实质是使橡胶的大分子链断裂破坏，能够促使 大分子链发生破坏降解的因素主要有：机械力的作用、氧 的氧化裂解作用、热的热活化作用、静电与臭氧的作用、
化学塑解剂的破坏作用。
3、塑炼工艺
• （1）、生胶的准备
炼胶进行补充加工，母炼胶软化后加硫化剂及促进剂，混炼均匀，
冷却下片。多段混炼法是将部分填充剂、防老剂或粘合剂在二、 三段混炼时加入。
一段胶混炼过程
• (1)生胶进入密炼机加压一段时间，其作用是使生胶软化，并具有一定的可塑
• • • • • • • • • 性，且 使不同生胶达到同一门尼粘度，有利于其他配合剂的分散，加压时间太短则 起不到软化效果，加压时间太长则会造成生胶过炼或混炼不均。 (2)加小药、投炭黑等粉料配合剂加压。使生胶、小药、炭黑粉料配合剂互相 分散。特殊胶种，粉料配合剂分开加。 (3)加完炭黑等粉料配合剂后，加压到一定温度提栓加油，加油温度应视炭黑 等粉料 配合剂与生胶的基本结合情况而定，温度过低则油易与未混合的炭黑结合， 形成炭黑包，从而影响分散；过高则易使胶料在密炼机内打滑，生产效率低 且易造成胶料与油混炼不均。 (4)加完油后，加压至一定温度提栓，为清扫上顶栓、密炼机内的炭黑，有利 于胶料的混炼均匀。 (5)加压至一定的温度，胶料混炼均匀排胶。为保证胶料的物性，防止胶料过 炼，排胶温度不易过高，一般密炼机≤155℃ 高速密炼机≤165℃。 (6)胶料排胶后，通过开炼机或螺杆挤出机补充混炼后，由压片机压片。 (7)下片后，浸隔离剂，上冷却线吹风冷却。 (8)冷却至45℃以下，胶片按车垛放整齐，填写好卡片，存放检验合格后待用。
（2）、称量配合
二、生胶的塑炼
• 生胶塑炼的目的 • 塑炼方法与机理 • 塑炼工艺
1、生胶塑炼的目的
• 橡胶的最宝贵的性质就是高弹性，但是这种高弹性又给橡
胶的加工和成型制造带来了极大的困难。所以要对橡胶进 行加工制造，就必须设法降低生胶的弹性，使之由原来的 强韧的高弹性状态转变为柔软而富有可塑性的状态，完成 这一转变的工艺加工过程就是生胶的塑炼工艺，简称塑炼。 • 生胶的塑炼加工主要目的是获得必要的可塑性和流动性， 以满足混炼、压延、压出、成型、硫化等各种加工过程的 工艺性能要求。
子午胎一段母炼胶混炼工艺实例
胶料快检控制项目
• 斜交胎母炼胶：可塑度、比重 • 斜交胎终炼胶：可塑度、比重、硬度、 （硫化特性）。 • 子午胎母炼胶：门尼粘度、比重 • 子午胎终炼胶：门尼粘度、门尼焦烧、 硬度、比重、硫化特性、金属粘合力
门尼粘度的含义
• 门尼粘度是检测胶料的可塑性，表征胶 料的工艺加工性能。 • 门尼粘度ML1＋4，100℃：M代表门尼， L代表大转子，1表示预热1分钟，4表示 工作（即旋转）4分钟，100℃表示工作 温度为100℃。