橡膠助劑造粒工藝與應(yīng)用
眾所周知,在橡膠工業(yè)產(chǎn)品加工中,除了橡膠主材以外,還必需要填加眾多配合助劑,諸如硫化體系各種助劑,填充補(bǔ)強(qiáng)體系各種助劑,防老體系各種助劑等等,經(jīng)過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì),組成配比,經(jīng)混煉,成型和交聯(lián)反應(yīng),成為硫化產(chǎn)品,方能實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。由于大部份助劑均以粉體形體存在,在混煉中,難免飛場(chǎng),為改變此狀況,近百年來(lái),橡膠機(jī)械科技人員,不懈努力,研發(fā)創(chuàng)新,從開(kāi)煉機(jī)配煉加料,到密煉機(jī)投料,再到當(dāng)今上輔機(jī)電腦程控自動(dòng)計(jì)量密閉投料,逐步實(shí)現(xiàn)清潔化配煉生產(chǎn)。
回想起上世紀(jì)五十年代,當(dāng)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,在使用密煉機(jī)手工投料操作時(shí),我國(guó)還處在用開(kāi)煉機(jī)上加炭黑,相隔不到幾步遠(yuǎn),己看不清操作人面孔,回憶五十年代初,在全國(guó)最大的部屬?lài)?guó)營(yíng)第二橡膠總廠(chǎng)第二煉膠車(chē)間,黑乎乎的炭黑粉塵,彌漫整個(gè)車(chē)間,操作人除了眼球及牙齒是白的,其他都是一片黑。煉膠車(chē)間工人在飯?zhí)门抨?duì)打飯,竟另設(shè)通道,因?yàn)橐撇阶邉?dòng),身上炭黑會(huì)給他人造成不便,[巧的是,六十年后,2016年,在浙江省NB市參觀(guān)一間橡膠廠(chǎng)時(shí),又重現(xiàn)上述開(kāi)煉機(jī)加炭黑的現(xiàn)場(chǎng)景象,不同的是,操作工多了一個(gè)防毒面具應(yīng)對(duì)人類(lèi)對(duì)環(huán)境保護(hù)和橡膠工業(yè)生產(chǎn)的自控,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家從源頭創(chuàng)新研發(fā),早在上世紀(jì)八十年代,基本實(shí)現(xiàn)對(duì)橡膠助劑的預(yù)分散造粒,并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。根據(jù)橡膠助劑物料性質(zhì),配方設(shè)計(jì)對(duì)制品的使用功能,和生產(chǎn)流程,把粉狀或塊狀的橡膠助劑,加工成球狀,半球狀,圓柱狀,碎片狀,以改進(jìn)配煉車(chē)間工作環(huán)境和方便操作。為實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)?;a(chǎn)提供了保障。同時(shí)也對(duì)各種配煉助劑的明顯識(shí)別,防錯(cuò),提高配煉效率起著很大作用。
目前橡膠助劑的預(yù)分散造粒方法有四種:
一、干法造粒,[對(duì)輥式]
二、濕法擠出造粒
三、回轉(zhuǎn)帶式冷凝造粒
四、載體預(yù)分散包覆造粒。
以上各種方法,可以根據(jù)助劑性狀特點(diǎn)去采用。
1、對(duì)輥式干法造粒的特點(diǎn)是助劑粉料經(jīng)機(jī)械壓力而成型,不添加任何分散和潤(rùn)濕物質(zhì),生產(chǎn)的產(chǎn)品,保證"原汁原味","純"字占優(yōu),同時(shí)工藝流程簡(jiǎn)便,突出"壓縮",堆積比重提高,減少干燥過(guò)程,如多組分抗氧劑復(fù)配就可用此法,以各單組分抗氧劑,按比例投入混合器中混合,混合后粉料進(jìn)行壓片造粒,經(jīng)破碎篩分后,得到不規(guī)則的片狀復(fù)配顆粒料;
2、濕法造粒,是在固體粉料與液體共存,加入適量粘合劑,濕潤(rùn)劑,以固相為主的分散體中,利用分散體的自粘性能,通過(guò)機(jī)械施加的擠壓力作用,使物料中固相基本微??恳后w的界面作用,相互粘接,壓實(shí),并擠出造粒法,從設(shè)定的模板開(kāi)孔擠出,形成一定形狀和粒度均勻的顆粒,其形狀一般為直徑為1.0一8.0mm圓柱狀。濕法造粒的特點(diǎn)為:固液相共存[對(duì)低軟化點(diǎn)物料濕含量極低,或無(wú)濕份,但造粒過(guò)程使物料局部軟化或熔化形成固液相共存。固相中的基本微粒無(wú)塑性變形,造粒后的顆粒物料,要進(jìn)行干燥處理,對(duì)軟化點(diǎn)低的物料需干燥,冷卻處理。對(duì)無(wú)自粘性的物料,在造粒時(shí)要添加粘結(jié)劑或能溶解固相的溶劑,以有利于造粒。像促進(jìn)劑M,DM,CZ,D,NS等都可用此法造粒。
3、滴液造粒。[回轉(zhuǎn)帶式冷凝造粒。利用助劑物料的低熔點(diǎn)或低軟化點(diǎn)特性,根據(jù)物料熔融態(tài)時(shí)的粘度范圍,通過(guò)特殊的布料裝置將熔融液料均勻布在下方勻速移動(dòng)的鋼帶上,同時(shí)在鋼帶下方設(shè)置的連續(xù)噴淋裝置的強(qiáng)制冷卻的作用下,使得物料在移動(dòng),輸送過(guò)程中得以冷卻,固化,形成半球狀,條狀,片狀產(chǎn)品,從而達(dá)到連續(xù)造粒成型。采用此法造粒的,如防老體系:RD,4010NA,4020,DTPD等,以及粘合體系助劑如有機(jī)鈷鹽系列;加工助劑如增塑劑,防護(hù)蠟,分散劑,均勻劑,脫模劑,辛基增粘樹(shù)脂等。采用滴液冷凝造粒,能做到連續(xù)滴液冷凝固化,產(chǎn)品形狀規(guī)整,無(wú)銳角,成粒率高,還可以通過(guò)布料器轉(zhuǎn)速或進(jìn)料流量的調(diào)節(jié),來(lái)控制粒度規(guī)格。
4、載體預(yù)分散包覆造粒:是以定量聚合物為載體,將定量橡膠助劑微粒,均勻地預(yù)分散到聚合物中,使助劑微粒表面形成載體包覆層,同時(shí)由聚合物將助劑物料的微粒,相互粘連,團(tuán)聚,并通過(guò)擠壓成型機(jī),擠出條狀,經(jīng)切粒機(jī)沖切為規(guī)格一致的圓柱狀產(chǎn)品。其直徑為4一6mm,長(zhǎng)度在5mm范圍。載體預(yù)分散包覆造粒法,可選用蠟類(lèi),硬脂酸類(lèi)物質(zhì)為載體,來(lái)包覆助劑粉末產(chǎn)品,使其成為有規(guī)顆粒。此法可適用于大多數(shù)促進(jìn)劑如M,TMTD,DM,NS,CZ等,還有像活性劑氧化鋅[CR的交聯(lián)劑]填充補(bǔ)強(qiáng)劑如炭黑,碳酸鈣,白炭黑都可用載體預(yù)分散包覆法造粒。它的特點(diǎn)是產(chǎn)品完全無(wú)塵及二次粉化,可用不同顏色區(qū)分品種,易于識(shí)別,防止使用差錯(cuò),有利于助劑活化和偶聯(lián)功效,對(duì)主體橡膠及助劑有分散,親合作用。