橡胶软管胶料的配合和混炼工艺分析

仲 亮，刘天中

（南京七四二五橡塑有限责任公司，江苏 南京 210028）

橡胶软管胶料的配合和混炼工艺分析

Analysis of compounding and mixing process for rubber hose

仲 亮，刘天中

（南京七四二五橡塑有限责任公司，江苏 南京 210028）

由于近年来橡胶软管使用事故频发，其安全质量问题逐渐受到使用者和相关从业人员关注。胶料配合与混炼工艺是橡胶软管生产过程中最值得注意的两方面，其进展顺利与否直接关系到软管成品质量高低和用户使用感受好坏，因此生产者应对两步骤进行过程中的温度、时间、配合度等因素进行综合考量，以实现胶管产品质量的快速提升。

橡胶软管；胶料；贮存；配合；混炼

橡胶软管即钢丝编织胶管，由内胶层、钢丝编织层和外胶层组成，适用于输送燃油、润滑油、乳化液等液压流体，根据尺寸、压力、重量、弯曲度、化学耐用性等常用参数的不同需求，胶管生产过程中对胶料配合及混炼工艺的要求均不相同。近年来，由于市场需求扩大以及聚合物系列的增多、弹性体与新型材料的发现，胶管生产的加工方法更趋向高生产效率与高节能水平，因此高质量胶料的应用及其与混炼工艺的配合尤为重要。本文对橡胶软管加工中的胶料配合与混炼工艺进行系统分析，以期为胶管生产的工艺进步和产品质量提升奠定基础。

1 原材料贮存与胶料配合

橡胶软管生产的原材料一般应存放于方便送至混炼车间称量的位置，其贮存温度应保持常温（23~ 25 ℃）恒定，空气湿度则应低于60%，这是由于某些辅料吸湿性过强，易导致性质变化而影响生产。粉末类材料的储存及称重地通常位于一楼，其称重后再经升降机、运输带等运至密炼机，上述操作的机械化、自主化程度取决于生产条件和规模。

胶管工业的胶料配合体系中，混炼胶主要为五种组分：聚合物（天然胶、氯丁胶和丁腈胶等）、硫化体系（硫化剂和促进剂等）、防护体系（抗氧剂、抗臭氧剂和光稳定剂等）、补强体系（炭黑、无机填料和有机填料等）以及操作配合体系（增塑剂、塑解剂和防焦剂等），其中橡胶需在加温（40~60 ℃）条件下切块；粉末类配合剂应根据粗细程度予以筛选，并除去杂质；固体软化剂与防老剂应予以粉碎；液体软化剂应适度加温去水分、降低黏性后使用，必要时过滤[1]。助剂与胶料配合时，可将油直接或与填料预混后加入混炼机，采用在散装运输罐量和标准包装量间的中等散装黑炭，并以振动或悬浮方法改进白色填料的流动性能，以实现充分混合。

2 塑炼及掺合

2.1 橡胶塑炼

塑炼可显著提升橡胶塑性，便于制备胶料，主要以开炼机、密炼机、螺杆塑炼机予以塑炼。开炼机：通常在低温及小辊距条件下塑炼，其两辊筒速度比一般为1:（1.21~1.25），必要时可塑炼一段时间后停放10~20 min再继续。密炼机：通常在高温热氧条件下塑炼，炼胶机中的橡胶分子经高温与强机械作用发生严重破坏，进而在短时间内提高可塑性，该机器可使橡胶生产效率、机械化与自动化水平大幅度提升，适用于橡胶的大批量生产[2]。螺杆塑炼机：橡胶经螺杆与机筒壁摩擦，再通过高温氧化而提高塑性，该机器有助于增强橡胶生产连续性，但产品多数不均匀。化学增速：机械塑炼同时适度添加化学增塑剂（如促进剂M、DM）可有效提升橡胶塑性，且不制约硫化过程，通常增塑剂用量为0.4~0.5份（橡胶100份）时，其塑炼时间可缩短35%~40%。

2.2 橡胶与高分子聚合物掺合

2.2.1 各类橡胶掺合

多胶种配合使用在胶料选择中最为常见，该方式可提升胶料加工性能并满足胶管生产要求。均匀混合胶种时一般混炼前先称量、配比配方中要求的胶种（按用量），再以炼胶机适度翻炼、压合，最终形成掺合胶，掺合前需确保各胶种塑性近乎相同以增强效果。另外，实际生产中存在不掺合直接混炼，密炼机混炼时可行，但混炼前需将橡胶适度压合，之后添加配合剂混炼。

2.2.2 橡胶与其余高分子聚合物联用

橡胶与其余高分子聚合物联用又称“橡塑并用”，各类高分子聚合物特性（温度、是否相容等）是该工艺开展的前提，其主要利用附带加温装置的炼胶机进行加工，共混过程中温度掌控尤为重要，且橡胶的翻炼、压合需均匀，以使成品共混体均匀[3]。

3 混炼

橡胶生产时的混炼设备大体分为开炼机混炼、密炼机混炼和连续/自动/高速混炼三种，其各有利弊，根据生产条件、生产需求量等因素的不同可选择任意一或两种方式。

3.1 开炼机

开炼机由于具有结构简单、资金投入低、维修便利等特点，其普遍用于中小型工厂，其生产优势为可变性强及操作便利，缺点则是劳动力投入多、生产效率低、易产生粉尘等，多适用于生产需求小和有特殊要求的胶料混炼[4]。胶管胶料在满足使用需求及工艺性能的同时，其均匀性、纯洁性和致密性也需要考虑，因此开炼机混炼过程中应留意配合剂分散结果，胶料需添加较多填充剂时应采用多次少量加入的方式，且填充剂添加顺序和混炼温度等因素也需注意，以防胶料不均、出现疙瘩和焦烧等问题的产生。

3.2 密炼机

密炼机混炼的优势在于生产规模大、劳动力投入少、粉尘少等，且利于自控化批量成产，其缺点则为炼胶温度高，易使胶料自我硫化，且胶料由于形状不稳定另需压片机继续加工。密炼机混炼需注意以下几点：①装胶容量：通常依照胶料含胶率及可塑性、转子凸棱与室壁间空隙确定，可塑性大且容易混炼的胶料通常装胶容量较大。②加料顺序：胶种类型和胶料特性决定混炼为一段或两段，多数胶管胶料均可进行一段混炼，其顺序为塑炼/掺合胶—活性剂、防老剂等小料—固体软化剂—填充剂（量多时分次添加）—液体软化剂—排胶（硫化剂在压片时加入）；配合剂难以分散或容易焦烧胶料则采取两段方式，并于第二段时添加硫化剂，但若密炼机为快速高效型，步骤可相应简化。③混炼温度：混炼过程中过高的温度影响胶料质量，且无益于粉剂的分散，因此混炼控温尤为重要。普通胶料混炼温度应保持在100~130 ℃，氯丁橡胶等容易出现焦烧者，其混炼温度则应维持在低于100 ℃的水平[5]。④混炼时间：胶料尤其是合成橡胶使用量大的胶料在密炼机中混炼时间不宜过长，在确保配合剂分散且混炼均匀情况下，应尽可能减少投料和辅助时间。

3.3 胶料过滤

多数胶管生产使用的胶料均应具备较高的纯洁性与致密性，因此该类胶料塑炼、混炼等加工过程中在需要强化清洁工作的同时，还需予以过滤。胶料通常利用螺杆滤胶机予以过滤，滤网规格由胶料的不同用途决定，其通常为65~80目/in（1 in是2.54 cm，以下均同），有特殊需求或要求严格胶料则可采用大于100目/in的滤网[6]。值得注意的是，胶料过滤后通常需要经过适度冷却再添加硫化剂，该步骤可有效降低胶料出现焦烧的风险。

3.4 胶料热炼

胶料热炼适用于压延或压出用胶料，该类胶料一般经开炼机热炼后再进行下道加工工序。胶料由于其成分不同（天然橡胶、天然橡胶+丁苯橡胶等），对热炼温度的要求均不同，其中以天然橡胶的前辊/后辊温度最高（65~70 ℃、60~65 ℃）。各类胶料应根据用途的不同分别热炼，且热炼过程中应尽量避免混入杂质，以免影响胶料品质。

4 结束语

胶料的配合及混炼加工是橡胶胶管生产过程中的重要环节，上述两步骤关系胶管成品的质量和产量，因此生产者在开展这两步骤时应密切关注影响胶管出厂成品的胶料贮存位置、贮存时间、贮存温度及其配合方式，且还应留意混炼过程中的温度、时间把控，以实现橡胶胶管的大批量生产，并进一步提高胶管品质，从而保障胶管生产厂家、经销商和使用者的合法权益。

[1] 白鹏，梁西正，王维相. 橡胶软管胶料的配合和混炼工艺[J].世界橡胶工业，2014，41(01)：33~40.

[2] 王钢牛. 改进混炼操作提高混炼车间的生产能力[J]. 世界橡胶工业，2013，40(11)：30~36.

[3] 洪桂香. 常用典型橡胶的混炼工艺特点[J]. 化学工业，2014，32 (11)：17~21.

[4] 杨青，麦千里. 白炭黑/NR湿法混炼胶制备工艺及其性能初探[J]. 中国橡胶，2014，26(23)：37~42.

[5] 黄宁，丁庆凯. 高活性EPDM超微粉在橡胶胶料中的应用[J].特种橡胶制品，2014，35(04)：36~38.

[6] 郑文博. 国内外汽车用橡胶软管现状及发展趋势[J]. 橡胶科技，2013，35(06)：05~09.

TQ330.63

1009-797X(2015)13-0032-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.13.008

仲亮（1979-），男，助理工程师，研究方向为橡胶的配合、混炼及在生产过程中的实用性能。

2015-04-17