硅橡胶挤出产品加工工艺要点（一）

   在过去的35年间，硅橡胶工业不断面临地，那么定要注意将污染性材料与硅橡胶着满足日益增长的现代挤出产品市场需要的挑战。硅橡胶在耐磨性、耐割穿性能、耐化学药品性、耐油性及机械强度方面都有了提高。另外，硅椽胶生产商满足了对加工性能进一步改进的要求，这一点对制造商来说一直是至关重要的一个方面。同样，制造商在将硅橡胶加工成绝缘制品、抗静电制品、半导电制品和导电制品等工艺上已经成熟了。硅橡胶作为具有较高热老化温度的材料，其价值和可靠性促进了它在制造商和用户中的广泛使用。为了满足特定用途的需要和解决许多工艺上的问题设计的新型胶料具有许多优点，都是胶料生产商和产品制造商努力的结果。

   由于篇幅所限，这篇文章不可能涵盖加工过程的每一个方面。本文主要讨论硅橡胶挤出型材、电线和电缆制品的加工工艺。

                                          1 混炼与返炼

   目前，朴强胶料和混炼胶料的选择范围很广，这就可以灵活地满足制造商对胶料提出的各种要求。朴强胶料是由硅橡胶纯胶、白炭黑填料和加工助剂组成。通过加入l～2种填料、耐热老化助剂、颜料和适当的硫化剂，制造商可以调整胶料性能．使其满足所有要求。

   虽然硅橡胶的加工设备和有机橡胶的加工设备牧什么两样，但建议不要用同一台开炼机来加工有机橡胶和硅橡胶。最好有硅橡胶专用的操作问，而且要保持清洁的环境，因为被枵染的硅橡胶的机械性能和电性能都要降低。如果不能为硅橡胶配置专用的加工场地，那么定要注意将污染性材料与硅橡胶和硅橡胶的配合助剂完全隔离。

   硅橡胶公司还提供一种非返炼型胶料，可以直接喂入到挤出机中。但是，许多场合要求高强度胶料，这种胶料不在非返炼型胶辩之列。后一种胶料在挤出之前必须经过返炼。那些确实需要返炼的胶料在返炼后塑性也会发生变化。具有较高生胶强度的前一种胶料在返炼时一般都可以用刮胶板或割胶刀从辊筒上取下来。但是，那些较柔软的胶料，或生胶强度低的胶料容易粘到辊筒上，这时就需要用长刮胶板把胶料刮下来。刮胶板应该用尼龙制成，因为尼龙能够达到所要求的寿命，而且不会被辊筒磨损，而钢质刮胶板却会被辊筒磨损，因此尼龙刮胶板更安全。尼龙刮胶板也消除了金属刮胶板有时在辊筒上产生的划痕。由于硅橡胶本身的特点，容易包到转速较快的辊筒上．所以刮胶板也应该安装在转速较快的辊筒一侧。如果胶料容易包到转速较慢的辊筒一侧．就要检查一下两辊筒问的辊距是否合适。一般说来．将两个辊筒靠近，减小了辊距后，胶料就会包到转速较快的辊筒上。开炼机的辊筒应该通入冷却水，以避免胶料焦烧，对那些含双(2．4一二氯化苯甲酰)过氧化物或过氧化苯甲酰的胶料尤其应该注意。

   混炼硅橡胶只需要很少的几种配音剂就可以获得所要求的性能。一般情况下，当采用一种或两种通用朴强硅橡胶和各种填料混炼后．就可以灵活地达到所要求的各项性能。许多入认为如果制造商在硅橡胶胶料使用前不能在专用场地，用专用设备进行混炼操作，那么胶料就有可能满足不了最终的质量要求。有机杂质的确会影响硅橡胶的许多性能．甚至迟延硫化。但是，只要保证硅橡胶理想的混炼操作场地，清洁的环境，以及合适的混炼工艺，制造商混炼的硅橡胶胶料的电性能和机械性能可以，而且一定能够达到胶料生产商提供的主要性能指标。有时，混炼好的朴强胶料比一般胶料或纯胶胶料的性能还要好。假设胶料配方合理，可以在挤出机上采用滤腔网将胶料中少量未分散的颗粒除去．从而得到高质量的挤出产品。

为了得到高质量的产品，硅橡胶混炼时必须遵循以下基本步骤：

(1)仔细称量每种要用到的配合组份。

(2)将硅橡胶纯胶或补强胶料放到开炼机上后，调节辊距，让硅橡胶包到转速较快的辊筒上，并且充分返炼。纯硅橡胶通常只需稍加返炼或不用返炼就可以加入填料。但是，由于补强硅橡胶中含有朴强白炭黑，必须经过充分返炼。只要胶料包到转速较快的辊筒上就表明返炼程度合适了。经过充分返炼的朴强硅橡胶在最后加入填料时吃粉迅速。

(3)如果需要，就要将所要求的补强填料(细粒子白炭黑)加入胶料中。有些填料在混炼过程中会经过辊筒掉到接料盘中，应该将这些填料收集起来在下一次填料加入之前加到胶料中。常用橡胶刮板来刮取接料盘中的填料。建议不要使用刷子，因为一些刷毛有可能从刷子上掉下来混到胶料中去。因为朴强填料的比表面积比增容填料的比表面积大，所以必须将其充分混炼到硅橡胶中去，以保证胶料完全浸润填料。尤其要注意的是不能将所有白炭黑一次加入胶料中，而应该分成2～3次分批加入。每加入一批填料，都要充分翻炼胶料。这样就能保证填料分散均匀，避免形成硬的填料凝块。如果补强自炭黑填料加入胶料中的速度过快，填料含趋高，胶料含量少的硬颗粒就会在胶料上方旋转堆积，导致分散不均。当加入朴强白炭黑填料时。合理的辊距可以保证最佳的胶料混炼速度和混炼质量。以较大的辊距加入填料时混

炼效率较高。

(4)增容填料通常在补强填料后加入胶料中。增容填料也应该分批加入，而不是一次全部加进去．而且在分批加入时，每一次都必须经过充分地翻炼。

(5)最后加入胶料中的是硫化剂。注意当胶料太热(最多不超过4O℃)时，不要加硫化剂。否则会产生部分硫化，导致胶料报废或硫化剂损耗。向辊筒中通入足够的冷却水，可以避免胶料过热。最后，为了使硫化剂分散均匀，还要将整辊胶料薄通几遍。

   多数情况下，硫化剂是直接加入混炼好的胶料中，尤其是对于那些使用前不要求返炼的胶料来说。如果胶料的停放时问远远超过它的贮存期，或者对返炼贮存期(即1～2天或更短)很短的高强度胶料来说，应该在返炼胶料时再加入硫化剂。贮存期是胶料返炼或混炼好以后到胶料变硬，不能进行有效的挤出操作前的这段时问。超过贮存期的胶料使用前必须经过返炼或热炼。但是，贮存期并不能决定胶料的使用寿命。由于加入硫化荆的胶料比没有加入硫化荆的胶料结构化速度快，所以在返炼时再加入硫化剂的方法经实践证明可以节约时间。未加入硫化剂的胶料中的结构化部分较少，返炼时容易包辊，而加入硫化剂的胶料中的结构化程度较为严重，不容易包辊。结构化程度严重的胶料在包辊前可能会从辊筒上掉下来几次，这就延长了返炼过程，浪费了时问。

   硫化剂的种类和用量会影响胶料的返炼贮存期。双一(2，4一二氯化苯甲酰)过氧化物的胶料比过氧化苯甲酰的胶料贮存期短，结构化速度快。(“结构化”是加入聚合物中的填料引起胶料粘度增加的现象)。结构化现象也存在于未加硫化剂的胶料中，但是结构化程度要低一些。

   采用CV(连续蒸汽硫化)硫化时，适用的有过氧化苯甲酰、二枯基过氧化物(Varox系列)，与双一(2，4二氯化苯甲酰)过氧化物相比有以下优点：

(1)降低胶料成本；

(2)延长返炼贮存期(对于某些胶料贮存期延长至2倍或2倍以上；

(3)提高挤出速度。

                                              2 质量监控

   对于制造商来说，混炼带来许多好处的同时也要求制造商保证较高的胶料质量。提供给制造商的硅橡胶纯胶和补强胶料已经经过仔细的测试，以确保达到最佳质量。但是，混炼过程中加入的填料、硫化剂和着色剂对胶料的洁净度以及称量和混炼时的精度有一些影响。制造者应该采取适当的措施，即在填料被硅橡胶浸润后，对胶料进行实际测试。对于补强白炭黑填充胶料浸润时间一般是不少于3d。如果胶料中仅加入了增容填料，1-2d就足够了。“浸润”指的是硅橡胶聚合物被白炭黑吸收的过程。

   如果处于最佳的测试时间范围内建议采用ASTM试片作为测试试样。对于双—(2，4二氯化苯甲酰)过氧化物和过氧化苯甲酰，硫化条件为140℃×10rain时就可以获得满意效果。二段硫化和试片的热老化应该模拟胶料加工时的条件进行。热老化条件应该根据挤出产品的相应标准制定。质量检测应该始终保持有组织和系统性，并用成为例行手续。实践证明这将很有成效。

   对于采用CV和HAv(热空气硫化)的胶料来说，Monsanto流变仪是非常有效的测试仪器。质量检测应该包括对胶料的拉仲强度、扯断伸长率、邵A硬度、撕裂强度(除非特别说明外均指的是B型试样)、密度和电性能的测试。前4项指标很明显．可以马上说明胶料是否符合标准。对密度所作的控制试验可以找出配炼时的差错，如填料加得太少或太多。

   密度检测可以同时控制胶料成本和性能是否符合标准要求这两项指标，所以显得尤为重要。可能有这样一种情况，即胶料机械性能满足了要求。但是由于加入的填料少，胶料成本却上去了。另一方面。胶料密度过大说明加入的填料太多．这可能反过来影响了成品的质量和性能，或者使成品的密度超过标准规定的范围。

   另外一个确定胶料最佳停放时间及其对加工有效性影响的工具是wiIlian可塑仪。用William可塑仪可以得到两个指标(即胶料可以顺利挤出时的软化点和允许的最高硬化点)，再与最佳挤出条件相结合，挤出过程就可以既节约了时间，又降低了成本。

                                            3 滤胶网和滤胶垫板

   滤胶网通常由20～40目的滤胶板和网孔较细的60～100目滤胶网组成。目前采用的大多数滤胶网是由不锈钢制成，也可以用蒙及尔合金。

   某些制造商喜欢不用滤胶网直接挤出，因为这样可以提高挤出速度。有时也消除了在滤胶板附近生热和焦烧的可能性。但是，滤胶网的使用也不容忽视，因为它们起着一个明确的作用就是去除杂质和未分散的填料颗粒。滤胶网也可以排除混炼和返炼时夹进胶料中的空气，尤其是对较柔软的胶料来说。

   由于硅橡胶只是略有热塑性，并且在其未硫化状态下不容易受到流动应力或剪切应变，所以滤胶板的设计不是很关键的。大多数滤胶板设计都适合于硅橡胶加工。虽然所有滤胶板都要求有导流槽和泄压孔，但是对于硅橡胶来说并不一定需要。

                                               4 喂料

   正如我们先前强调的，硫化橡胶综合物理性能常常影响到未硫化橡胶的操作特性，如返炼性能，贮存期等等。胶料的结构化或胶片的硬化很明显地影响了喂料特性。'挤出机头结构、螺杆结构、辊筒喂料装置的结构和机筒长度的改变都会影响喂料。但是，可以调整胶料粘度来适应具体的挤出机条件。胶料粘度可以通过改变由生产商提供的朴强胶料的相对分子质量，填料添加量和种类．以及采用加工助剂来调节。

   许多制造商采用手工喂料，但是，辊筒式喂料更为普遍。由于辊筒式喂料法显著改善了硅椽胶胶料返炼贮存期，所以更加方便。辊筒喂料可以实现半自动喂料，节省了人力和财力，使得挤出机操作人员有足够的时间来检查挤出过程中的产品质量。

   辊筒喂料装置的辊筒旋转方向与螺杆的旋转方向相反，并与螺杆靠得较近。机筒在喂料段以及螺杆的入口处轻微的凹进有好处。凹进可以使螺杆将胶料拉入螺杆槽中，而不会将胶料拉断。如果辊筒喂料位置远高于螺杆，且机筒投有适当的凹进，胶条在螺杆上的位置会太高，导致喂料困难，这样就抹杀了辊筒喂料技术的优越性。

   不仅非混炼型胶条形式的胶料应采用辊筒喂料方式，而且制造商自已混炼的胶料也应该采用这种喂料方式。制造商可以将胶料从开炼机上裁成胶条备用。

                                               5 螺杆结构

   针对各种螺杆结构、长径比以及螺杆压缩比的有效性已作了许多研究工作。这些研究工作可以与一定螺杆输出转速下的挤出机产量联系起来。研究发现．胶料的流变性能对挤出性能有显著影响。大多数情况下，在螺杆输出转速一定时，生胶强度较低，较柔软的胶料比生胶强度较高，较硬的胶料的产量高。这一点也说明了螺杆的输出转速相同时，没有经过充分返炼的胶料比经过充分返炼的胶料产量低。这里我们再一次强调前面提到过的质量监控方法，即确定胶料的最佳可塑性范围及其对工艺性能和挤出效率的影响至关重要。

   在选择硅橡胶用螺杆和／或挤出机时必须考虑的几个基本方面是：

(1)螺杆长度影响对挤出产品直径的控制
   径比为10：1至20：1的螺杆比长径比为5：l的螺杆容易严格控制挤出产品的直径和降低螺杆排胶压力的波动。当螺杆直径较长时，可以通过长度来平衡机筒压力，而且可以缓冲由于喂料失误、胶料粘度变化以及螺杆自身的转动引起的压力变化。

(2)单螺纹螺杆和双螺纹螺杆的比较

   虽然许多胶料不论用单螺纹螺杆还是双螺纹螺杆都可以获得良好的挤出效果，但是，采用单螺纹螺杆仍然具有两个明显优点：

   a)双螺纹螺杆对喂料失误很敏感；

   b)用螺杆长度和压缩比相当的单螺纹螺杆可以获得较高的生产率。

(3)压缩率

   根据经验，对于硅橡胶一般推荐采用的压缩比为4：l。从以前的经验得知，压缩比为4：l或4：1左右时可以获得足够的产量，而且不会引起生热过多。但是，有两个因素在一定程度上影响了以上看法：硅橡胶挤出产品的强度和硬度越来越高，胶料的粘度范围较宽；以及需要考虑挤出操作的效率和成本。与硬度为5O～6O度的胶料相比，当挤出硬度为80-90度的胶料时，在螺杆转速相当的条件下，为了获得相同的产量就必须采用更高的压缩比。假设条件允许或要求较高的产量时，采用较高的压缩比，结合充分的冷却．也可以保证较高的挤出产量。

   这些措施视需要而定．而且要看着螺杆的压缩比在4：1到8：1之间变化是否可行。El前，硅橡胶工业中很少采用压缩比为8：1的螺杆。

                                              6 螺杆螺纹结构

   保持螺纹深度一定，改变螺纹线中心距的设计已经十分成功。确定螺杆结构必须消除头部堆胶现象。头部略微呈锥形的螺杆比平头螺杆的效果要好。

   当选择合适的挤出机尺寸时，可以采用每马力每小时基础的硅橡胶产量为2.2-3.5kg作为粗略估算标准。