在橡胶混炼过程中,温度控制始终是一个“看不见的核心变量”。它不像配方组分那样写在配方单上,也不像转子转速和混炼时间那样直观易察觉,但却直接影响着胶料的可加工性、物理性能、加工稳定性和制品品质。本文将系统剖析混炼温度控制不稳定会引发的关键问题,并辅以数值说明,帮助橡胶从业者全面认识混炼温度的重要性。
一、什么是“混炼温度控制不稳定”?
所谓混炼温度控制不稳定,主要是指在内部混炼(密炼)或开放式混炼(开炼)过程中,胶料在不同批次或不同阶段的混炼温度偏离预设或工艺要求范围,波动幅度较大,难以有效控制在±5℃以内的情况。
典型波动表现如:
前段升温太慢或温度达不到设定值(如原计划升温至145℃,实际只到135℃)
中段温升过快,胶料局部过热(出现180℃以上的瞬时高温)
后段降温不充分,出片温度仍高于设定值(如要求110℃,实测为125℃)
二、混炼温度控制不稳定带来的关键影响1. 配合剂分散不均
橡胶配合剂的分散依赖于温度达到其熔点或玻璃化温度。例如:
硬脂酸(熔点约69℃),温度不足时无法充分润滑胶料,影响塑解;
石蜡(熔点约60~65℃),温度不足导致其在胶中分布不均,影响防龟裂性能;
防老剂4020(熔点约95℃),温度过高时可能提前挥发,降低有效成分;
黏合树脂(如REZIN系列)熔点通常在100~120℃,若温度偏低将造成分布不均,严重影响钢丝帘布粘合力。
2. 硫化体系提前反应
许多橡胶配方中采用传统硫磺体系或过氧化物体系,如果混炼温度失控(尤其在后段出片温度高于130℃时),将面临预硫化风险,俗称“烧焦”:
预硫化初期表现:胶料储存后发硬,焦烧时间(t10)明显缩短。
性能劣化:如天然胶硫化胶强度由24MPa降至18MPa以上;
工艺报废:严重时导致胶料无法压延、压出,造成整批报废。
举例说明:
某工厂NR/BR胎面胶,设计出片温度为115±5℃,实际出片温度达到145℃,结果出现焦烧点,老化曲线异常,硫化后胶强度降低25%,扯断伸长率下降30%。
3. 剪切发热加剧,分子链降解
混炼过程中存在强烈的剪切作用,本身会产生热量(剪切发热),若温度不稳定,叠加剪切热,则容易导致高分子链降解。
以丁腈橡胶(NBR)为例,其热降解起点为180~200℃,若混炼后段局部温度高达180℃,则容易出现MVR升高、门尼粘度下降等问题;
降解后胶料粘度下降,配合剂易析出,制品表面出现“喷霜”现象;
数值表现:
项目 | 正常控制 | 温度异常 |
---|---|---|
门尼粘度ML(1+4)100℃ | 65 | 48 |
焦烧时间t10(min) | 8.5 | 4.3 |
拉伸强度(MPa) | 21 | 15.8 |
4. 胶料可加工性变差
混炼温度直接决定胶料的流动性、粘着性和加工适应性。
若温度过低,胶料刚性大,压延流动性差,压延厚薄不均;
若温度过高,胶料发粘,易粘辊、粘模,压出外形难以控制,尤其影响断面尺寸稳定性。
生产现场现象:
胶料“吃”进压延辊,需频繁清理;
压出胶料外形边缘起翘;
模具粘胶,导致制品表面不良。
三、胶料品质的后期影响:性能衰退与寿命缩短1. 物理性能不稳定
由于分散不良、结构降解等问题,造成胶料性能波动大:
拉伸强度波动范围超出±15%
硬度不一致(如 Shore A 在±7范围内波动)
撕裂强度下降,磨耗性能变差
2. 与骨架材料粘合下降
在钢丝帘布、布层胶等配方中,混炼温度影响粘合系统的反应程度,温度过高或过低均会削xiao弱ruo粘接界面的化学结合强度:
粘合强度从原设计20N/cm下降至13N/cm;
硫化后出现分层、脱空现象;
产品返修率大幅上升,质量投诉增加。
四、如何科学控制混炼温度?
1. 制定温度控制曲线
密炼段温度设定:通常分为3段控制:
上料初始阶段:70~90℃
主混炼阶段:130~150℃
后段均化阶段:110~120℃
开炼段温度控制:
辊温控制在45~65℃,通过调节冷却水流量保持稳定。
2. 安装精jing准zhun测温系统
安装多点红外测温装置,实时监控胶料温度;
用嵌入式热电偶采集胶团内部温度数据,比仅测定密炼壁温更具代表性;
引入数据采集仪表,建立温度波动分析图谱。
3. 强化人员培训与工艺纪律
教育操作人员掌握温控对胶料的实际影响;
设定“红线值”(如出片温度不能高于125℃),一旦越界立即调整参数或报工艺处处理。
混炼温度控制不稳定,是一个易被忽视但影响深远的质量隐患。从原材料分散到硫化性能,从加工可控性到最终制品寿命,温度波动都会带来一系列连锁反应。建议企业从设备、管理、数据、工艺四个方面着手,建立一套温度闭环控制机制,方能保障橡胶制品的一致性与可靠性。
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