Quá trình trộn các hóa chất như các chất độn, dầu, chất lưu hóa và chất ổn định vào cao su đạt kết quả tốt khi chúng phân bố đều trong cao su. Thực tế trong quá trình trộn, nhiều loại cao su và nhiều loại hóa chất khác nhau được sử dụng cùng một lúc, quá trình trở nên phức tạp. Để đơn giản, ta xem xét quá trình trộn lẫn một loại cao su và một loại chất độn gia cường, thông dụng nhất là than đen, trong máy trộn kín.

Quá trình trộn lẫn cao su với than đen được thực hiện qua nhiều giai đoạn: nghiền cao su, kết hợp, phân tán và phân bố. Nghiền cao su để nó đạt được trạng thái phù hợp với quá trình trộn lẫn than đen (xem các trạng thái cán cao su tại đây). Kết hợp là quá trình mà than đen nói riêng và các hóa chất nói chung đi vào bên trong cao su. Tiếp theo, quá trình phân tán làm giảm kích thước các hạt, các khối kết tụ than đen thành các hạt rất nhỏ. Cuối cùng là quá trình phân bố các hạt này động đều trong cao su, để đạt được một hệ đồng thể ở cấp độ vĩ mô.

Trong giai đoạn cán nghiền cao su, trạng thái của cao su ở vùng II là phù hợp nhất, dạng rắn, co giãn và có tính đàn hồi cao, mặc dù giai đoạn kết hợp cao su với than đen không tốt bằng khi cao su ở trạng thái của vùng IV, cao su mềm, có tính dẻo cao. Tuy nhiên trong giai đoạn phân tán, trạng thái của cao su ở vùng II có tính đàn hồi cao, giúp truyền ứng suất từ máy trộn tới than đen thông qua môi trường cao su hiệu quả hơn, giúp giảm kích thước và phân tán than đen tốt hơn. Tới giai đoạn này, than đen chỉ mới được chuyển thành các hạt có kích thước rất nhỏ. Việc phân bố đồng đều các hạt này trong cao su đòi hỏi cao su chuyển động xoay tròn không ngừng trong khoang trộn, không có phần ứ đọng lại. Vì thế không bao giờ làm đầy khoang trộn 100%.