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橡胶用硫磺分散不均、有麻点、喷霜问题解决方案

    硫黄分散不均,有麻点(凝集物)现象
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  这是一个既老又新的问题,我们的前辈理应解决了的问题现在又旧事重提。

          将入库的硫黄放置在水泥板上,从防潮的角度看不是好办法,一定要将它放在席子或垫板上,在计量前将其过筛是预防产生结块的有效方法,这时不必用太细的筛子,用40目或20目的即可,只要能将粉末状硫黄中的结块打碎就可以了。另外,在一次硫黄添加量较少的情况下,在开炼机上面边过筛边添加为好,在这种场合,即使筛目粗一些也是可以的。

        在使用传统的方法时,先将盛在盘子中的硫黄搁在一边,再放入等容积的轻质碳酸钙或白呈粉,搅拌均匀后在开炼机上进行添加,虽然这是一种简便的做法,但没有比这更好的方法。 此处简单介绍一下什么是白呈粉,将牡蝠壳、贝壳堆放在室外的水泥板上,任其风吹日晒雨淋,放置2-3年后,里面的有机物质被分解除去,成为雪白的只有钙成分的物质,将其粉碎后就是白呈粉,该粉料除了可用于橡胶外,还可用于其他方面。

             在配合了大量硬质陶土的橡胶中,不知是何种原因造成硫黄分散不均。尽管人们想出了许多办法,但仍未奏效。我们将配合了与硫黄等质量份的硬质陶土之母炼胶用捏和机进行混合,再用该公司自制的40L捏炼机(转速约为30 rpm /m in)进行约1h的混和,使用这样的母炼胶,未发现硫黄颗粒,可以说这是侥幸成功的实例。

           自制的硫黄母炼胶是供该公司本身使用的。但是,公司内所有橡胶一旦都使用母炼胶的话,则其用量会过大,品种繁多,需要专门加工母炼胶的炼胶机,这样做费时费力。于是,除了目前尚未发生问题的混炼胶及允许有少许硫黄颗粒的混炼胶外,只对确实有需要的胶料才使用硫黄母炼胶。我们使用含100质量份橡胶,50质量份硫黄的母炼胶,因此,母炼胶中含有三分之一的硫黄,相当于三倍的硫黄添加量。

              制备母炼胶用的橡胶,起始是使用NR,但一到冬季,橡胶就变硬,不易切成小块。根据经验,我们采用NR 50份,BR 50份进行共混,使该问题得以解决。

          现在市场上已有硫黄母炼胶出售,使用非常方便,虽然成本略有提高,但可根据其性价比来决定是否采用。

           另外,还有一种称之为多硫化物(东洋化学公司制造)的树脂状硫黄,该硫黄为黄色脆块,在开炼机上熔融后再分散到橡胶中去,常被用于胶球等橡胶制品。

           用密炼机炼毕的胶料排到压片机上时,其温度可达到140以上,若胶料处于高温状态下添加硫黄,则会有一部份硫黄在橡胶中熔融,成液态状,如果硫黄以液态分散于橡胶中是没有问题的,但是一旦胶料在压片机上由于冷却作用使胶温下降,熔融的硫黄就会成为块状,以结块的形式进入胶料中,形成象火柴头大小的硫黄颗粒。这样一来,硫黄颗粒就不会进行更进一步的分散,而以小块形状存在于胶料中,即使重新炼胶也不会改变。因此,要等到橡胶温度降到70以下时再添加硫黄为宜。

            市场上出售的硫黄粉,有200目与300目之分。300目的粒子    细,人们往往认为它分散性良好而喜欢采用。但是是否确实如此要通过试验来加以证明。

          我们在试验中对100质量份的NR进行塑炼,(尽量采用当片胶或SM RSL),向该塑炼胶中添加3质量份硫黄。然后再将该胶料投入试验用开炼机上,将辊距调至最小状态。把包在前辊上的胶片切下,胶片收缩,得不到表观良好的胶片。为此,可停下炼胶机,在包在前辊上的胶片上贴一张约10 cm见方的玻璃纸,然后切下该胶片,这样即可防止胶片收缩,制成显微镜用试片,若用400倍左右倍率的显微镜即能够观察到硫黄粒子。按照300目硫黄的性价比其作用已不言而喻,该文作者认为,就橡胶制品的多半用途而言,采用200目的硫黄即能满足要求。

           30多年前橡胶用硫黄粉末的原料是从硫黄矿山中采集的硫黄,统称为矿物硫黄;现在用的硫黄几乎全部是从石油精炼中得到的回收硫黄,矿物硫黄的结晶粒子大且柔软,容易粉碎;回收硫黄由于结晶粒子小且坚硬,因而难以粉碎。由于回收硫黄的硫黄粉容易结块,所以要添加微量的防粘剂。另外,也有面向轮胎厂的一种添加了3%操作油的包裹硫黄。

           众所周知,硫黄在NBR中分散性较差,制造黑色制品时并不怎么引人注意,但在制造浅色橡胶制品时会出现黑褐色斑点,十分难看。也许这是一个老问题,但现在可以从市场上购买硫黄母炼胶,如果具有要求洽谈中不能解决,可试用以下方法。

     把NBR投入开炼机,添加硫黄混炼,辊筒温度上升,硫黄溶解于橡胶之中。然后将该胶料出片冷却,到第二天重新再用开炼机回炼,按常规方法添加各种配合剂,最后添加硫化促进剂均匀混炼,若采用该方法可消除斑点。

 硫黄喷霜

          橡胶中的硫黄向其表面迁移并在表面形成结晶,这种现象称之为喷霜。不论是未硫化胶或硫化胶都会发生这种现象。

           未硫化胶发生喷霜时,对胶料的粘接会带来困难,导致粘接不良;若喷霜现象严重,在制造模压制品或移模注片制品时,喷出的硫黄会滞留在横具的凹陷部,这样,容易形成缺胶。这是由于硫黄在短时间内不能溶解于橡胶中造成的。

          防止未硫化橡胶喷霜的第一项措施是减少硫黄的配合量,但减少硫黄配合量后,硫化胶的弹性模量会急剧下降,硬度也降低。因此,减少硫黄配合量要慎重。该文作者认为半成品胶料的硫黄配合量可降低到2份这样的临界点。

          假如不减少硫黄量,则可以通过添加不溶性硫黄来解决该问题。若不能把全部硫黄换成不溶性硫黄,可将一半硫黄置换成不溶性硫黄。这样几乎可达到预期的目的。

     以上方法,适用于面向外加工的工厂所用的未硫化胶。外加工工厂,不会象作者本公司的工厂那样严格管理,入库的原材料经过数日后仍存放在库房里未使用,尤其存放在寒冷的库房里,这样会诱发喷霜,产生不溶性硫黄的效果。

       硫化后的橡胶制品经过一段时间后也会发生喷霜。作为预防措施,在计划减少硫黄配合量以前,就应该留意完全硫化问题。硫化温度、硫化时间是否适宜,不要寄希望于考虑稍微延长一点硫化时间为好。但是无论如何,高温短时间硫化是不合适的。

     橡胶制品在硫化后应避免日光直射与急剧冷却,应注意存放在自然通风的地方。在这种情况下,在容器上盖上由帆布等制成的布套,这样可以防止喷霜现象的发生。在硫化后产生的喷霜现象中,不溶性硫黄是不起作用的。

        与喷霜稍有不同的是,冬季橡胶胶浆中会出现肉眼看得见的硫黄结晶,若用放大镜看,则能清楚地看出这是一些斜方晶体。一旦有这样的结晶产生,在用毛刷涂布胶浆时会在毛刷的端部附着结晶体,在胶浆涂面上形成凹痕;而用涂胶机进行涂胶时,则在刮胶刀的刀刃部位形成结晶,像一条条纵向胶痕。

      防止措施是,在硫黄配合中加入相当于硫黄所需量半数的不溶性硫黄,在使用胶浆时仅从胶浆槽中取所需的量,暂时不用的胶浆存放在胶浆槽内,慢慢搅拌以备待用。



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