橡胶制品生产中的几点实践与思考
缪桂韶  华南理工大学材料学院
一、混炼过程的“加料顺序”
众所周知，混炼是橡胶制品重要的加工历程，奇怪的是，关于混炼过程中配合剂的加料顺序，文献资料中却相对“模糊”，通常显现的是“人云亦云”、“照抄可也”的状况。或许，因为它有时也恰恰是“保密内容”。实践中，许多配方，对“加料顺序”“相对不必严谨”，“无招胜有招”、“糊涂炼胶”倒也“生产正常”；但又无可否认，有不少配方，若不注重“加料顺序”，炼不出合乎要求的混炼胶，有损后续工序的加工，生产不出“合格产品”。下面仅就开炼机混炼举几个例证。至于“原因”或“理由”，不想多加评说，留给读者“体会与思考”。
例1  （NR炭黑胶）/（汽门嘴）黄铜直接粘合
a）NR薄通达到（某个）塑炼胶可塑度，然后才加入炭黑，按步混炼，粘接力附胶量皆达标，测试数据稳定。
b）NR薄通，在未达到要求的塑炼胶可塑度时便加入炭黑混炼，即使随后再通过薄通母炼胶使之先达到a）法混炼胶的可塑度（总能耗比a）法多近一倍），然后按步混炼，也难以达到a）法的粘接效果，数据亦相当分散。
b）法中，NR过早同炭黑借助混炼而“结合”，使大分子链更难“断裂”，损害了流动性，损害粘接效果。
例2  （CR/炭黑）胶/黄铜直接粘合
CR已薄通达到所要求的可塑度，然后
注：如果薄通塑炼时加入少量“转型剂FH 21O”，促使 CR构型转化，塑炼更快，效果更佳。
a）加完（炭黑/白炭黑）之类填料并适当捏炼之后才加入“直接粘合剂SW”，非均匀扯离粘接强度超过6MPa（最高可达到或超过1OMPa），附胶 100。
b）先加“粘合剂SW”然后加入（炭黑/白炭黑），极端的情况便是非均匀扯离粘接强度不足1MPa，附胶近于O。
b) 法中，炭黑、白炭黑吸附“粘合剂SW”，或相互接触、反应，使之过早地消耗，大大失去粘接效力。
例3  低硬度橡胶制品
对于常常借助“高油量”获取“低硬度”（如邵尔A30°）的橡胶制品，先加填料/最后慢慢加油的方法（后加油法），往往比其它方法（例如，填料/油拌均同加，填料与油间隔或分批加入）炼得均匀，物机性能好，数据也比较集中。至少，制品的表观状况，合模线处出现“烂边”的情况皆大大改善。低硬度（32°±3°）/高撕裂强度（大于45kN/m）的NR制品，采用这种混炼方法才能达标且有稳定的测试数据；实践证明，对于“低硬度/均匀细密微孔”海绵，“后加油法”也是行之有效的炼胶方法。
2005年年会作为“反向思维”例子提过的“后充胶法”，同样是这类“高油量/低硬度”橡胶制品的一种有效混炼方法。高粘度利于获取大的剪切力，有助填料分散。
例4  高门尼粘度 EPDM为主材的橡胶制品
对于高门尼粘度EPDM（例如荷兰DSM的8340A，ML 125℃值为 80；拜耳EPT 9650，ML 12℃值为94）为主材的配方混炼，除高辊温外，先（全部或适量）加油，调低粘度之后才小量分批加入炭黑，比之常见的（炭黑/油拌匀同加或间隔或分批加入）混炼方法，可获得相对优越、相对稳定的力学性能。
适度先降低粘度，有利于对填料的润湿，有利于填料混入与均匀分散。
例5  含（白炭黑/偶联剂）与炭黑的低硬度（40°）IIR制品
调好辊距、辊温，IIR包辊并适度捏炼之后：
a）（白炭黑/偶联剂）小量，慢慢加入，逐步加大每次的“加入量”，每加完一批次，都要适量多炼一段时间，加完之后，左右割胶回炼，然后才加炭黑，所得混炼胶不仅“断面油润有光泽”、柔韧有力、流动性好，而且硫化制品亦表面光洁，无“小气泡”，合模线处“烂边”减少以至消除。
b）方法同a），但（白炭黑/偶联剂）开始时加料过快，加入量过多，甚至，如
c）先加炭黑，随后加（白炭黑/偶联剂），b）法与c）法皆难获得a）法的效果。
应该注意，IIR对不同类填料之间相互作用强度不尽相同，必然影响混炼效果。
例6  （NR/BR/炭黑）混炼胶
并用胶的炭黑加入方法（如，先掺后混，NR冲稀法、BR冲稀法、母炼胶掺合法）不同，所得混炼胶的加工性能、成品性能会有很不相同，这方面的国内外文献相当多。NR、BR对炭黑的亲和力不同，应依据所需要的（主要）性能（组合），选取合适的“炭黑加入方法”。借助不同的炭黑加入法，调整炭黑在不同胶相中的分布，并达到均匀分散，获取不尽相同的性能水平（或性能的平衡）。
例如，求耐疲劳，炭黑大部分或全部先加入NR中，适度炼胶后才加入BR进行后续混炼（BR冲稀法），耐疲劳性能明显优于其它三种方法，而且相对节省混炼时间。
总之，领悟与掌握“橡胶、配合剂相互之间的相互作用”，以及它对加工性能、物机性能、制品质量的效应，在实践中印证、调整，有助于恰宜地确认混炼过程的“加料顺序”。
二、硫化仪的t90
2002年年会，吴老师已谈过t90。
杂志上许多文章，硫化条件皆取t90，令人感到困惑。
a）t90，“统计意义”的“恰宜硫化时间”，不一定是某个具体性能的“最佳硫化时间”。鉴于不同类制品偏重的具体性能（组）不同，应该对各种性能（耐疲劳、耐磨耗、撕裂强度等）相应的“恰宜硫化时间”有所了解、掌握，从而更有效地选取“硫化时间”。
b）对二烯类橡胶，如NR、BR、SBR及NBR，t90的 “统计意义”相对显然；有些橡胶（如 IIR、ECO）以及某些硫化体系，t90的统计意义就不那么明确了，有时要加倍t90时间才能硫化熟（如内部不出泡），在工厂、实验室，这已是屡见不鲜的事实。
c）由于人为设定硫化仪测试时间，对于“微斜上行”或“斜上行”的硫化仪曲线，t90大小明显依赖于“设定测试时间”，使计算得出的t90具有“不确定性”。
d）硫化仪作为（在线）检测胶料品质（制定取舍）的仪器，从“有转子”到“无转子”，目的在于加快测试进程。这两种类型的硫化仪，试样厚度、有无转子、操作历程等差异导致 “传热效果”不同，虽有类似（形状）的“硫化历程曲线”，但计算得出的t90很不相同，“无转子”的t90小许多！由此应该想到，硫化设备（及模具）的“传热工况”同硫化仪的不同，差异更大，很多时候实际（产品）硫化条件除参考t90外还需借助硫化效应积分仪作出明智的调整。
e）并用胶，尤其是“并用组合”硫化机理不同，或者采用不同类型硫化体系的并用胶，“硫化仪曲线”及依此计算出的t90，有时只是“假象”，存在硫化不熟、内部发泡等等情况，对制品生产毫无意义。
笼统地说，t90只有“定性”以至“半定量”的含义，实际硫化条件应借助t90并依据实际工况作调整与确认，以确保产品质量。
三、 模压橡胶制品合模线“烂边”
“烂边”（“缩边”、“凹缩”，back riding），综合着配方、工艺以及模具设计的影响，至于具体情况那个因素或因素的组合在起作用，常常难以判断和“对症下药”！通常，含油量高的低硬度胶，含再生胶（胶粉）量高的胶，焦烧过短（或硫化过快）的胶，相对容易出现“烂边”。一之例3、例4表明炼胶工艺对“烂边”的效应。人所共知，适当调低硫化温度、相对严格控制填胶量及其适宜的分配，是工厂为消除“烂边”常常采用的工艺方法。至于“模具设计的效应”，下面举些例子，或者对解决“烂边”有点借鉴与帮助。
例1  EPDM（邵尔A75～80°）导电胶
2000年笔者曾试制EPDM导电橡胶制品，采用模压法、“塑料注射模类宽流胶槽”，严重“烂边”。随后，修改成细线（宽、深约 1.0～1.5mm）流胶槽，配方与硫化工艺不变，“烂边”再没有出现。此法曾用于多种橡胶制品获得成功。
例2
四轮驱动（遥控）模型赛车小轮胎采用四腔一模，各腔相对而独立，每腔的产品都在靠近模具中心部位“烂边”，估计模具不同区域受压差异所致，改用单腔模具，大大改进“烂边”以致消除，改用“单腔压注模”后则效果更佳。机械工业出版社，2007年1月，吴生绪编著，《橡胶成型工艺技术问答》一书P255 页，谈及产生“缩边”的成因等等；《世界橡胶工业》，2006，33（12）：41～47，王作龄译《橡胶的硫化与成型技术（七）》（译自日本2004年的文献），从更深的层次谈及“缩边”，多有借鉴意义。
编者：本文原发表于《广东橡胶》2008年第7期，经缪桂韶老师同意，略作修饰后百年橡胶公号再次予以推送。关于本文一.例6中所述及的生胶与炭黑具有不同亲和力的表述，目前存有争议，有部分学者认为填料在不同橡胶相中的分散更多取决于生胶的门尼黏度、相对分子质量、非橡胶成分等因素，单纯以材料亲合性解释填料在不同橡胶相中的分散性是不合理的。