專利名稱：一種強化密煉機下輔機的混煉方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及密煉機下輔機的混煉技術(shù)，具體是指能使膠料混煉過程在密煉機生產(chǎn) 線上一次完成的一種強化密煉機下輔機的混煉方法。
背景技術(shù)：
自從F. H Banbury發(fā)明了本伯里密煉機至今，密煉機混煉已逐步成為現(xiàn)代混煉工 藝中的最主要而普通的方式。最初的密煉機生產(chǎn)線，一般是由一臺慢速密煉機配一臺開煉 機組成，密煉機混煉完成后將膠料排到開煉機上進行冷卻、加硫和補充混煉，這種混煉方法 稱為一段混煉法，整個混煉過程在密煉機生產(chǎn)線上一次完成，中間沒有膠料的壓片冷卻和 停放過程，這種方法一般只適用于膠料粘度較低、配方填充量較少的膠料混煉。目前的密煉 機生產(chǎn)線，一般是由一臺高速密煉機配一臺擠出壓片機或者兩臺兩輥壓片機組成，密煉機 的轉(zhuǎn)速一般為20/40r/min、30/45r/min或者更高轉(zhuǎn)速，容量為270立升、370立升或者更大 的容量。隨著密煉機的轉(zhuǎn)速、壓力和容量的提高，剪切作用增大，膠料溫度上升得更快，通常 膠料分散質(zhì)量還未達到要求，溫度已升至極限，達到160 170°C，所以只能結(jié)束混煉，將膠 料排到下輔機上進行冷卻壓片。為此，要獲得質(zhì)量要求好的混煉膠，膠料混煉過程就要分多 次來完成。首先進行的是粗混煉，通常是用高速密煉機(40r/min以上)高壓混煉，制得的 膠料含有除硫磺和促進劑以外的配合劑，即所謂炭黑母煉膠，當膠料門尼粘度較大或填充 補強劑用量較多時，膠料經(jīng)壓片冷卻和停放后，還必須第二、第三次甚至第四次投入密煉機 進行二段、三段甚至四段混煉，才能獲得所需的門尼粘度和分散度，這個階段稱為母膠混煉 階段。炭黑母煉膠獲得了所需的門尼粘度和分散度，經(jīng)壓片冷卻和停放以后，再投入慢速密 煉機(20r/min或30r/min)進行混煉，加入硫磺和促進劑，最后將混煉膠排到壓片機上壓片 冷卻，最終完成膠料的全部混合作業(yè)，這個階段稱為終煉階段。這種混煉方法一般稱為兩段 混煉法，也就是目前密煉機生產(chǎn)線最主要的混煉技術(shù)方法。對于輪胎工業(yè)來說，目前大多數(shù) 的膠料配方都是采用這種混煉技術(shù)方法。對于一段混煉法，其優(yōu)點就是膠料管理比較方便，節(jié)省膠料停放面積，而其缺點就 是混煉周期較長，膠料分散不均勻，排膠溫度難控制，不適合混煉配方填充量大，膠料粘度 較高的膠料。相對于一段混煉法來說，兩段混煉法的優(yōu)點就是生產(chǎn)效率得到較大的提高，能 適合混煉各種粘度配方的膠料，并且通過采用自動稱量，作業(yè)環(huán)境衛(wèi)生條件也得到了很大 的改善。但與此同時，由于膠料升溫快，散熱慢，在高溫條件下填料分散困難，膠料分散質(zhì)量 也受到了影響，另外膠料混煉需要分成二段或多段混煉進行，中間需要停放時間，所以使到 車間膠料停放面積和人工均需要增加，膠料管理也相對困難，生產(chǎn)效率也因此受到了一定 的局限，而且能耗也比較大。綜述現(xiàn)有的密煉機混煉技術(shù)，隨著密煉機混煉速度的提高，與之配套的下輔機也 要相應提高效率，這樣就使得下輔機的主要作用只剩下冷卻壓片的作用，而剪切分散和補 充混煉的作用就很小了，簡要的說就是密煉機剪切分散，下輔機冷卻壓片。如果在現(xiàn)有密煉 機混煉速度的條件下，通過強化密煉機下輔機的混煉效果，按只需一段混煉來完成膠料混煉，那么下輔機需要滿足以下的要求1、要將160 170°C的膠料溫度降低到100 110°C溫度，以便加硫磺或加促進 劑；2、要對膠料有較大的補充混煉作用，以獲得膠料所需的門尼粘度和分散質(zhì)量；3、加硫磺后要完成對硫磺的分散；4、硫磺分散好后膠料送螺桿壓片機前，膠料的分散度要達到質(zhì)量要求。因此，強化下輔機剪切分散、補充混煉的作用是提高密煉機生產(chǎn)線膠料質(zhì)量，節(jié)省 能耗，降低加工成本的重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的密煉機混煉方法的不足之處，提供一種加強密煉機 下輔機的剪切分散和混煉作用的，使膠料混煉在密煉機生產(chǎn)線上一次性完成的一種強化密 煉機下輔機的混煉方法。本發(fā)明的目的通過采取下述措施實現(xiàn)一種強化密煉機下輔機的混煉方法，其特征在于選擇一臺高速密煉機和與其相 配的1 3臺密煉機下輔機構(gòu)成一次性完成混煉的密煉機生產(chǎn)線，為強化下輔機剪切分散、 補充混煉的作用，采取下述措施(1)采用過輥冷卻、噴霧冷卻和輸送帶冷卻協(xié)同膠料冷卻法所述過輥冷卻是指將完成密煉機混煉后的膠料排到開煉機進行三遍過輥，其開煉 機的前輥線速度范圍為25 30m/min，輥筒冷卻水溫控制范圍為18 28°C，開煉機輥距調(diào) 節(jié)范圍為第一遍過輥5 8mm，第二遍過輥3 6mm，第三遍過輥2 4mm ；所述噴霧冷卻是指在第一遍過輥冷卻時，采用自動控制噴霧冷卻裝置，其工作壓 力為0. 4 0. 6MPa，冷卻時間為30 55s，膠片冷卻至100 110°C ；所述第二遍過輥后，膠料冷卻至85 95°C ；所述第三遍過輥后，膠料冷卻至75°C以下；(2)采取加入硫磺母煉膠的方式加硫經(jīng)第一遍過輥后的膠料返回開煉機進行第二遍過輥的同時加入硫磺母煉膠；(3)補充混煉經(jīng)第二遍過輥后的膠料返回開煉機進行第三遍過輥為補充混煉，所述第三遍過輥 后，膠料的分散度至少達到6級，門尼粘度達到合格指標士4個門尼。所述下輔機選用鉆孔光輥式輥筒的開煉機。所述輸送帶冷卻，輸送帶長度不少于10米。最后，膠片通過輸送帶送到擠出壓片機進行壓片、冷卻、收膠和存放。本發(fā)明與現(xiàn)有密煉機混煉技術(shù)相比具有以下突出的優(yōu)點1、提高了生產(chǎn)效率。以胎面膠為例，一般的胎面膠在現(xiàn)有混煉技術(shù)上需要三段混 煉才能完成，中間需要經(jīng)過兩次壓片冷卻和停放，按工藝要求停放時間不少于4小時，加上 混煉、收膠、擺放和檢驗等時間，要完成一份膠料的混煉需要大約2天的時間，而強化密煉 機下輔機的混煉技術(shù)，只需不到IOmin的時間就可以完成了膠料的混煉。2、提高了膠料質(zhì)量。以胎面膠為例，首先目前的混煉技術(shù)要經(jīng)過三段混煉，其中有兩次是在高溫下進行，橡膠分子鏈受機械作用容易產(chǎn)生斷裂和發(fā)生熱氧化裂解，膠料分 子量分布會比較寬，小分子的數(shù)量會相對較多，而本發(fā)明下輔機混煉的膠料只在密煉機中 消耗一次能量，經(jīng)受高溫時間也短，機械加工相對也較少，因而其分子量分布相對就會比較 窄，膠料的力學性能相對要好。其次，從膠料的分散度分析，目前的密煉機混煉因為混煉溫 度高而不利于膠料的分散，而本發(fā)明下輔機能夠迅速冷卻膠料、調(diào)小輥距，混煉是在較低溫 度、較小輥距下進行，提高了對膠料的剪切力，有利于膠料的分散。再次，采取加入硫磺母煉 膠的加硫法進行加硫，保證硫磺分散、混合良好，也確保了膠料高質(zhì)量。3、節(jié)約了能量、減少了作業(yè)場地面積和鏟車的使用。仍以胎面膠為例，通過采用強 化密煉機下輔機的混煉技術(shù)，膠面膠的混煉從三段混煉變?yōu)橐欢位鞜拋硗瓿?，中間的能量 損失大大減少，也減少了膠片隔離劑的使用以及隔離劑對膠料質(zhì)量的影響，同時也沒有了 中間段膠料的壓片冷卻和停放，大大節(jié)約作業(yè)場地的使用，也減少了鏟車的使用。4、降低了操作工人勞動強度，節(jié)省人工。以胎面膠為例，從三段混煉變?yōu)榱艘欢位?煉，減少了中間段的操作和檢驗，這樣人工也就大為減少，并且強化密煉機下輔機的混煉技 術(shù)的混煉過程大部分能在自動控制的狀態(tài)下完成，使到操作工人的勞動強度也有一定的下 降。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1本強化密煉機下輔機的混煉方法，選擇一臺高速密煉機配1 3臺密煉機下輔機， 根據(jù)選用密煉機型號的不同及實際情況來選擇。本實施例選擇一臺GK-270(20/40r/min) 高速密煉機和與其相配的一臺鉆孔光輥式輥筒的開煉機為下輔機構(gòu)成一次性完成混煉的 密煉機生產(chǎn)線，其中輸送帶長度為12米。胎面膠配方(質(zhì)量配比)3#煙片膠50，順丁膠BR9000 50，氧化鋅4，硬酯酸2， 防護蠟1.5，防老劑4020 2.5，塑解劑5-103 0. 3，沉淀法白炭黑5，炭黑N220 55，芳烴 油14，促進劑NS 1. 05，硫磺1. 65先用密煉機進行母煉膠混煉，密煉機轉(zhuǎn)速為40r/min，上頂栓壓力0. 65MPa,混煉 工藝如下投生膠、小料_3°〃>升上頂栓8s，投炭黑
>升上頂檢10s，投芳烴油力— >升上頂栓5s>升上頂栓
5s，開下頂栓、排膠，排膠溫度168°C。以上工藝中的生膠包括煙片膠和順丁膠，小料包括氧化鋅、硬酯酸、防護蠟、防老 劑、塑解劑和白炭黑。以上整個混煉過程，包括上頂栓升降等時間，共計花費時間約192s。為強化下輔機剪切分散、補充混煉的作用，本發(fā)明采取下述步驟及工藝條件步驟一膠料冷卻采用過輥冷卻、噴霧冷卻和輸送帶冷卻協(xié)同膠料冷卻法將完成密煉機混煉后的膠 料溫度從168 °C的降至108 °C ；開煉機先進行第一遍過輥，開煉機的輥距調(diào)節(jié)為6mm，前輥線速度范圍為30m/ min，工藝時間為60s，輥筒冷卻水溫控制為23士3°C，噴霧裝置工作壓力為0. 5MPa ；噴霧裝置在輥筒下方對膠片進行噴霧冷卻，當膠料溫度在115°C以上時，噴霧冷卻自動進行，當膠 料溫度降至115°C以下時，噴霧冷卻自動停止，噴霧冷卻時間35s，膠片經(jīng)輸送帶返回開煉 機上，冷卻后膠料的溫度顯示為108°C。步驟二 采取加入硫磺母煉膠的方式加硫經(jīng)第一遍過輥后的膠料返回開煉機進行第二遍過輥，同時通過自動投料裝置把 含有硫磺和促進劑的硫磺母煉膠加入到膠料中進行混煉、分散；此時開煉機的輥距調(diào)節(jié)為 4mm，前輥線速度和輥筒冷卻水溫不變，工藝時間為60s ；膠料第二遍過輥后，膠片經(jīng)輸送帶 返回開煉機上，膠料溫度下降到90°C。步驟三補充混煉經(jīng)第二遍過輥后的膠料返回開煉機進行第三遍過輥為補充混煉，開煉機的輥距調(diào) 節(jié)為3mm，前輥線速度和輥筒冷卻水溫不變，工藝時間為90s ；膠料進一步混煉、分散和冷 卻，第三遍過輥后，膠料分散度和門尼粘度均達到了合格指標(結(jié)果見表1)，膠料冷卻至 70 "C。最后，膠片通過打卷裝置進行打卷，并通過輸送帶送到擠出壓片機上，膠料通過擠 出壓片機進行壓片、冷卻，膠片噴涂隔離劑和進行吹干、收膠，最后膠片停放時溫度為42°C。以上混煉工藝過程，密煉機的混煉時間約為3. 2min左右，強化的密煉機下輔機的 混煉時間約3. 5min左右，完成后可進行下一份膠料的混煉，下輔機連續(xù)作業(yè)，混煉一份膠 料密煉機空轉(zhuǎn)不到半分鐘時間。膠料停放4小時后，取樣檢測流變性能、門尼粘度以及常規(guī)力學性能，具體性能結(jié) 果見表1。實施例2本實施例的強化密煉機下輔機的混煉方法選擇一臺XM-370 (6 60r/min)高速密 煉機和與其相配的兩臺鉆孔光輥式輥筒的開煉機為下輔機構(gòu)成一次性完成混煉的密煉機 生產(chǎn)線，其中輸送帶長度為15米。胎面膠配方同實施例1 先用密煉機進行母煉膠混煉，密煉機轉(zhuǎn)速為60r/min，上頂栓壓力0. 7MPa,混煉工 藝如下投生膠、小料升上頂栓7s，投炭黑
MM )升上頂栓8s，投芳烴油MM )升上頂栓5s Μ25〃 >升上頂栓 5s，開下頂栓、排膠，排膠溫度170°C。以上整個混煉過程，包括上頂栓升降等時間，共計花費時間約155s。密煉機混煉完第一份膠料后，膠料經(jīng)存接盤排入第一臺下輔機開煉機，為強化下 輔機剪切分散、補充混煉的作用，本發(fā)明采取下述步驟及工藝條件步驟一膠料冷卻采用過輥冷卻、噴霧冷卻和輸送帶冷卻協(xié)同膠料冷卻法將完成密煉機混煉后的膠 料溫度從170°C的降至110°C ；開煉機先進行第一遍過輥，開煉機的輥距調(diào)節(jié)為6mm，前輥線速度范圍為30m/ min，工藝時間為80s，輥筒冷卻水溫控制23士3°C，噴霧裝置工作壓力為0. 5MPa ；噴霧裝置 在輥筒下方對膠片進行噴霧冷卻，當膠料溫度在115°C以上時，噴霧冷卻自動進行，當膠料 溫度降至115°C以下時，噴霧冷卻自動停止，噴霧冷卻時間40s，膠片經(jīng)輸送帶返回開煉機上，冷卻后膠料的溫度顯示為110°C。步驟二 采取加入硫磺母煉膠的方式加硫經(jīng)第一遍過輥后的膠料返回開煉機進行第二遍過輥，同時通過自動投料裝置把 含有硫磺和促進劑的硫磺母煉膠加入到膠料中進行混煉、分散；此時開煉機的輥距調(diào)節(jié)為 4mm，前輥線速度和輥筒冷卻水溫不變，工藝時間為80s ；膠料第二遍過輥后，膠片經(jīng)輸送帶 返回開煉機上，膠料溫度下降到92°C。步驟三補充混煉經(jīng)第二遍過輥后的膠料返回開煉機進行第三遍過輥為補充混煉，開煉機的輥距調(diào) 節(jié)為3mm，前輥線速度和輥筒冷卻水溫不變，工藝時間IlOs ；膠料進一步混煉、分散和冷卻， 第三遍過輥后，膠料分散度和門尼粘度均達到了合格指標(結(jié)果見表1)，膠料冷卻至73°C。最后，膠片通過打卷裝置進行打卷，并通過輸送帶送到擠出壓片機上，膠料通過擠 出壓片機進行壓片、冷卻，膠片噴涂隔離劑和進行吹干、收膠，最后膠片停放時溫度為43°C。密煉機混煉完第二份膠料后，膠料經(jīng)存接盤排入第二臺下輔機開煉機，采取與第 一臺下輔機相同的混煉步驟和工藝條件來完成第二份膠料的混煉。以上混煉工藝過程，密煉機混煉兩份膠料的時間約5min左右，強化的密煉機下輔 機混煉膠料時間約4. 5min左右，密煉機完成一份膠料混煉后可馬上進入下一份膠料的混 煉，下輔機空轉(zhuǎn)時間約半分鐘。當然，下輔機的工藝時間也不限于此，也可通過調(diào)節(jié)前輥線 速度以及根據(jù)質(zhì)量情況適當延長下輔機混煉時間，減少下輔機的空轉(zhuǎn)時間。膠料停放4小時后，取樣檢測比重、流變性能、門尼粘度以及常規(guī)力學性能，具體 性能結(jié)果見表1。對比例1采用GK-270密煉機生產(chǎn)線，以現(xiàn)有混煉技術(shù)的兩段混煉法來完成胎面膠的混煉。 具體混煉工藝如下胎面膠配方同實施例1密煉機一段混煉工藝條件及混煉工藝同實施例1的密煉機混煉，排膠溫度測得 167°C，膠料經(jīng)擠出壓片機壓片、冷卻，膠片噴涂隔離劑、吹干、收膠、停放。膠料代號記為M1， 停放4小時后取樣檢測比重。密煉機二段混煉，密煉機轉(zhuǎn)速40r/min，上頂栓風壓0. 68MPa,混煉工藝如下 投一段母煉膠Ml ■38〃>升上頂栓5s ·35〃 >升上頂栓5s，開下頂栓、排膠，排 膠溫度148°C，膠料經(jīng)擠出壓片機壓片、冷卻，膠片噴涂隔離劑、吹干、收膠、停放。膠料代號 記為M2，停放4小時后取樣檢測門尼粘度。密煉機終段混煉，密煉機轉(zhuǎn)速20r/min，上頂栓風壓0. 48MPa,混煉工 藝如下投二段母煉膠M2，硫磺及促進劑升上頂栓 IOs加胸 > 升上頂栓8s，開下頂栓、排膠，排膠溫度105°C，膠料先經(jīng)第一臺兩輥壓片機 過輥三次進行散熱，再送第二臺兩輥壓片機進行壓片、冷卻，膠片噴涂隔離劑、吹干、收膠， 停放時膠料溫度43°C，膠料做好標識，標記為已加硫狀態(tài)。膠料停放4小時后，取樣檢測比重、流變性能、門尼粘度以及常規(guī)力學性能，具體 性能結(jié)果見表1。對比例2
采用XM-370密煉機生產(chǎn)線，以現(xiàn)有混煉技術(shù)的兩段混煉法來完成胎面膠的混煉。 具體混煉工藝如下胎面膠配方同實施例1密煉機一段混煉工藝條件及混煉工藝同實施例2的密煉機混煉，排膠溫度測得 169°C，膠料經(jīng)擠出壓片機壓片、冷卻，膠片噴涂隔離劑、吹干、收膠、停放。膠料代號記為M1， 停放4小時后取樣檢測比重。密煉機二段混煉，密煉機轉(zhuǎn)速60r/min，上頂栓風壓0. 7MPa,混煉工藝如下 投一段母煉膠Ml>升上頂栓5s M25〃 >升上頂栓5s，開下頂栓、排膠，排 膠溫度147°C，膠料經(jīng)擠出壓片機壓片、冷卻，膠片噴涂隔離劑、吹干、收膠、停放。膠料代號 記為M2，停放4小時后取樣檢測門尼粘度。密煉機終段混煉，密煉機轉(zhuǎn)速30r/min，上頂栓風壓0. 5MPa,混煉工藝如下 投二段母煉膠M2，硫磺及促進劑■■ >升上頂栓IOs細” > 升上頂栓8s， 開下頂栓、排膠，排膠溫度105°C，膠料先經(jīng)第一臺兩輥壓片機過輥三次進行散熱，再送第二 臺兩輥壓片機進行壓片、冷卻，膠片噴涂隔離劑、吹干，停放時膠料溫度42°C，膠料做好標 識，標記為已加硫狀態(tài)。膠料停放4小時后，取樣檢測比重、流變性能、門尼粘度以及常規(guī)力學性能，具體 性能結(jié)果見表1實施例和對比例性能比較結(jié)果以上的實施例和對比例都是采用相同的胎面膠配方，實施例1、2的性能明顯要優(yōu) 于對比例1、2。從表1可以看到，實施例1、2的門尼粘度比對比例1、2要稍高，定伸強度、 拉伸強度和撕裂強度都比對比例1、2要好，這就是因為采用強化密煉機下輔機的混煉技術(shù) 后，混煉膠的分子鏈受到熱氧破壞和機械破壞的情況得到減少，所以強度得到提高；同樣， 由于混煉膠經(jīng)歷高溫時間減少，實施例1、2的流變性能也比對比例1、2要好，減少膠料的焦 燒傾向；分散情況，實施例1、2和對比例1、2的CB分散度都達到6級以上，分散度比較接 近，分散情況理想。從另一方面來分析，采取強化密煉機下輔機的混煉技術(shù)，不僅僅使混煉膠質(zhì)量得 到了提高，還使得混煉過程一次完成，減少了中間段的混煉，節(jié)約了能量和人工，提高了生 產(chǎn)效率，減少了作業(yè)場地面積，所帶來收益是巨大的。表 權(quán)利要求
一種強化密煉機下輔機的混煉方法，其特征在于選擇一臺高速密煉機和與其相配的1～3臺密煉機下輔機構(gòu)成一次性完成混煉的密煉機生產(chǎn)線，為強化下輔機剪切分散、補充混煉的作用，采取下述措施(1)采用過輥冷卻、噴霧冷卻和輸送帶冷卻協(xié)同膠料冷卻法所述過輥冷卻是指將完成密煉機混煉后的膠料排到開煉機進行三遍過輥，其開煉機的前輥線速度范圍為25～30m/min，輥筒冷卻水溫控制范圍為18～28℃，開煉機輥距調(diào)節(jié)范圍為第一遍過輥5～8mm，第二遍過輥3～6mm，第三遍過輥2～4mm；所述噴霧冷卻是指在第一遍過輥冷卻時，采用自動控制噴霧冷卻裝置，其工作壓力為0.4～0.6MPa，冷卻時間為30～55s，膠片冷卻至100～110℃；所述第二遍過輥后，膠料冷卻至85～95℃；所述第三遍過輥后，膠料冷卻至75℃以下；(2)采取加入硫磺母煉膠的方式加硫經(jīng)第一遍過輥后的膠料返回開煉機進行第二遍過輥的同時加入硫磺母煉膠；(3)補充混煉經(jīng)第二遍過輥后的膠料返回開煉機進行第三遍過輥為補充混煉，所述第三遍過輥后，膠料的分散度至少達到6級，門尼粘度達到合格指標±4個門尼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化密煉機下輔機的混煉方法，其特征在于所述下輔 機選用鉆孔光輥式輥筒的開煉機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化密煉機下輔機的混煉方法，其特征在于所述輸送 帶冷卻，輸送帶長度不少于10米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加強密煉機下輔機的剪切分散和混煉作用的強化密煉機下輔機的混煉方法。該方法選擇一臺高速密煉機和與其相配的1～3臺密煉機下輔機構(gòu)成一次性完成混煉的密煉機生產(chǎn)線，采用過輥冷卻、噴霧冷卻和輸送帶冷卻協(xié)同膠料冷卻法，膠片冷卻至75℃以下；采取加入硫磺母煉膠的方式加硫和補充混煉，使膠料的分散度至少達到6級，門尼粘度達到合格指標±4個門尼。采用本發(fā)明提高了生產(chǎn)效率，提高了膠料質(zhì)量，節(jié)約了能量、減少了作業(yè)場地面積和鏟車的使用，并降低了操作工人勞動強度，節(jié)省了人工。
文檔編號B29B7/72GK101941252SQ20101027054
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者張海, 禤文權(quán), 鄒明清 申請人:廣州華工百川科技股份有限公司