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1簡介

在橡膠制品生產中,膠料混煉的.*目的是使配合劑均勻分散和批料間質量*致。隨著大容量、高轉速、大功率和新型轉子密煉機,炭黑及油料自動稱量輸送的上輔機和輥筒機頭螺桿擠出下輔機的廣泛應用,充分利用密煉生產線的先進性能、提高生產效率和混煉質量顯得格外重要。影響混煉膠質量均*性的因素主要有:原材料質量、配合劑稱量精度及混煉方式。影響混煉效率的因素主要有密煉機容量、轉子轉速及炭黑輸送速度等。

２原材料質量對混煉膠的影響

原材料原材料質量符合技術要求且質量均*是保證混煉膠質量和均*的前提,其中NR 和炭黑質量的穩定性尤為關鍵。同*廠家生產的不同批次產品或不同廠家生產的原材料,即使質量符合技術要求,也會存在或多或少的質量差異,因此混煉膠原材料生產廠應盡量選用產品質量穩定、信譽好、規模大和行業內地位*先的企業,且每種原材料的*應商應盡可能少,每次采購數量也不能太小。原材料廠家頻繁更換或進料批量過小,對混煉膠質量的穩定性具有潛在的危害。目前,輪胎生產企業普遍采用標準顆粒橡膠進行生產,標準橡膠加工性能及混煉工藝性能均較好,大部分不需單.塑煉,可直接用于混煉,在混煉初期得到初步塑煉然后在與炭黑、配合劑混合的過程中進*步塑煉即可。由于產地、橡膠樹品質、樹齡及加工方式等因素的影響,標準橡膠的粘度和加工性能往往相差較大,.易導致混煉膠粘度出現波動,甚*影響膠料質量和混煉效率,因此應.選粘度穩定且質量符合技術要求又具有良好加工性能的橡膠,條件允許時可固定廠家。研究表明,生膠的溫度對混煉輸入功率和混煉質量均有影響,溫度為20～40 ℃時,混煉輸入功率較高,即在同樣轉子轉速下,生膠受到的剪切作用較大,混煉效果也較好。對于轉速高且容量大的密煉機,混煉時間短、單位時間內填充的炭黑量也大,*般應采用污染小和輸送性能好的濕法造粒炭黑。為滿足良好的輸送、細粉含量、加熱減量和粒子破碎強度等與輸送性能有關的項目均應嚴格控制。炭黑造粒均勻性差、細粉含量高或含有雜物及結塊時,會影響正常的物料輸送,甚*引起管路堵塞并導致不能連續生產。炭黑細粉含量高會影響炭黑的分散,延長炭黑與橡膠的結合時間,降低混煉效率和質量。炭黑的粒子破碎強度過小,輸送過程中粒子易破碎,影響輸送性能;破碎強度過大,影響炭黑的分散均勻性,膠料中易存在有不能分散的炭黑粒子,嚴重影響膠料質量。加熱減量高說明其水分含量大,會使炭黑輸送困難,粘附炭黑秤和加料管道,導致添加的炭黑量不夠,而且會延長混煉時間。

3 混煉方式對混煉膠的影響

混煉控制方式在原材料質量穩定且符合要求、配合劑稱量誤差小的前提下,合適的混煉控制方式對保證混煉膠的質量*關重要。長期以來,膠料混煉過程主要采用時間或溫度(針式熱電偶或紅外測溫儀)控制,但這兩種控制方式均存在缺陷,主要是過分依賴于密煉機的類型、規格、質量狀況及熱電偶的型號、種類、位置和質量狀況。而能量控制方式能使不同批料質量相近,因此現在許多大型輪胎公司采用能量控制方式排料,其中*些重要步驟采用功率和時間作為輔助控制加料條件。采用時間溫度控制方式*般密煉機側壁和卸料門上均設有熱電偶用于測量混煉過程中膠料的溫度,但由于混煉時膠料經過轉子和密煉室壁間隙時相互之間的強烈剪切擠壓作用,熱電偶端部突出過長容易折斷,突出過短則測量溫度較實際值低,因此側壁測量點的溫度*般偏低,測量效果不如卸料門,只能用于參考。采用時間溫度控制方式時,*般用時間控制加料條件,溫度作為排料條件。實際生產中發現熱電偶穩定性較差,混煉同*批料時經常出現有的混煉時間偏短有的混煉時間偏長,導致混煉膠質量波動較大。混煉過程中的能耗主要用于對生膠的剪切和擠壓(使其分子鏈斷裂)、填料和油等配合劑的分散及混合,混煉膠門尼粘度與能耗成正比。混煉過程有幾個功率峰值,無論炭黑與生膠*起還是單.加入,壓砣加壓后混煉功率都會迅速升高,在達到*個.大值后,逐漸趨于平穩或下降。對于含油料的膠料,尤其是油料用量較大的膠料,開始時油料附著在膠料表面,混煉功率和溫度下降,油料開始混入膠料后混煉功率和溫度升高,然后再下降。對于同*種密煉機,即使容量不同,當作用于單位質量或體積膠料的功相同時,混煉膠的門尼粘度也會非常接近且與轉子轉速關系很小,只是排膠溫度和混煉時間有變化。

3 混煉容量對混煉質量的影響

混煉容量.*混煉容量應根據密煉機容量、膠料密度、門尼粘度及混煉升溫速度等綜合確定。采用.*混煉容量混煉膠料可以在混煉膠質量指標滿足要求的同時保證.大的生產效率,.大限度地提高設備利用率。密煉機容量和填充因數較難確定,尤其填充因數必須通過大量試驗才能確定。試驗時填充因數*般以0. 75 為基準。填充因數與轉子形狀、壓砣壓力及形狀、壓砣落下后的位置等均有關系。填充因數太大,膠料難以在短時間內充分分散,對于二段母煉或*煉還會出現加入母煉膠后壓砣下壓需要經過*段時間才能到位的現象;填充因數太小則不能充分利用設備。應綜合考慮炭黑品種、用量、生膠品種及混煉膠粘度要求等條件,在設備及工藝條件許可的前提下,盡量提高填充因數以提高生產效率。混煉生熱低、升溫速度慢的軟質膠料時,可適當增大填充因數,而新膠料的填充因數可以參考性能與密度相似的膠料確定。新密煉機的容量可以從設備文件中得到,而舊密煉機由于轉子和混煉室壁的磨損,相對較難確定。膠料混煉時,密煉機使用*段時間后,若平均混煉時間或質量有明顯變化,則應重新調整混煉容量,適當增大膠料的填充因數。

4 加料順序等工藝對混煉膠質量的影響

改善混煉質量的方法加料順序等混煉藝對混煉效率和質量有很大影響,因此,必須采用科學的混煉工藝,以下為制定膠料混煉工藝應注意的幾個問題。

(1) 對于NR 用量較大、使用110系列硬質炭黑或炭黑用量較大、油料用量小甚*無油料配方,生膠應先單.加入進行預塑煉,同時使用塑解劑,以提高NR的塑化速度,縮短混煉時間。

(2) 若混煉膠為NR/ SR 并用,則應先加NR。

(3) 硬脂酸和防老劑等熔點或軟化點較低的配合劑具有潤滑作用,加入過早會阻礙炭黑與膠料的混合,與炭黑同時加入會延長達到.大混煉功率的時間。防老劑在混煉早期加入會影響生膠塑煉,因此硬脂酸和防老劑應在加油料或提壓砣時加入,這樣既提高混煉效率,又不延長混煉時間。

(4) 對于炭黑填充量大且混煉時升溫快的膠料,應采用多段混煉。*方面防止混煉過程中膠料升溫太快和太高,另*方面可保證炭黑得到充分分散,降低膠料的門尼粘度。

(5) 提高密煉機轉子轉速可增大對膠料的剪切作用并促進配合劑分散、縮短混煉時間和提高生產效率,因此混煉母煉膠時應選擇較高轉速,而*煉時因混煉溫度限制,轉子速度不能太高。轉子形狀對配合劑的分散和混煉溫升有十分顯著的影響。傳統4 棱轉子對膠料剪切作用強,功率輸入高,膠料溫升速度快,適合于母煉,轉子轉速不宜太大,*般應不大于50 r ·min – 1 。能改善配合劑分散效果的ZZ2 轉子功率輸入適當,膠料溫升速度慢,可高速混煉,適于母煉和*煉,母煉時轉子轉速可達50～60 r ·min- 1 ,*煉時*般不大于30 r ·min- 1 。嚙合式轉子具有低溫時吃料快、功率輸入高的.點,適用于白炭黑膠料的母煉。若密煉機為直流電機驅動且能無*變速,則可采用變速混煉。混煉末期降低混煉速度可有效降低混煉溫度上升速度和能耗、改善混煉效果。

(6) 壓砣壓力應達到要求且混煉過程中應有提壓砣的過程,尤其是*煉時應反復提壓砣,以使配合劑更好地分散并減緩膠料溫升。

(7) 對于全鋼子午線輪胎鋼絲附膠等硫黃用量大且混煉溫升速度快的配方,*煉時膠料溫度控制在105℃以下,105～115 ℃時的混煉時間盡可能短,嚴.混煉溫度超過115℃。

(8) 使用N660 等軟質炭黑的膠料混煉時,油料加入太晚會降低混煉效果并延長混煉時間。

(9) NR 含量高的膠料混煉結束排料時,由于膠料粘性大易粘在壓砣上,因此應定期清理壓砣,以防止混料。

(10) 下輔機為螺桿擠出機時,換料必須有足夠的時間,以使膠料從擠出機中排凈,防止混料。

(11) 安排生產計劃時,配方組成或粘度相差較大的膠料,如合成胎面膠和鋼絲附膠等混煉時應避相鄰。由于膠料性能相差較大,若排不凈料而導致混料,即使混入量非常小也會影響膠料性能。

(12) IIR(如膠囊和內胎膠料) 必須在指定的專用密煉機中混煉。

(13) 混煉CIIR 或BIIR 內襯層膠后必須安排清洗。

5 設備對混煉膠質量的影響

設備要求為保證生產的順利進行和混煉膠的質量,必須保證設備處于正常狀態,各種稱量器具、溫度控制裝置等準確無誤,以下為對密煉機的要求。

(1) 測量膠料溫度的熱電偶應處于良好狀態,為準確測量膠料的溫度,每月應校正*次。

(2) 在溫度超過報警溫度時,高溫報警裝置應能發出聲音報警,并做出相應的提示。

(3) 冷卻水溫控裝置必須處于良好狀態,合適的冷卻溫度可以加速配合劑的分散、減輕配合劑與混煉室壁及轉子的粘附和提高混煉效率,同時還能有效控制混煉過程中溫度的升高。

(4) 密煉機應安裝功率記錄儀,記錄混煉過程中的功率曲線,以便通過功率曲線判定混煉過程是否正常。

(5) 壓砣壓力顯示應與實際值相符,無論是氣壓還是液壓均應保證壓力相對穩定。