低温一次法炼胶工艺的研究开发和应用进展

简述国外新型连续混炼工艺,重点总结和介绍国内低温一次法炼胶工艺的研究开发和应用进展。低温一次法炼胶工艺是将传统的多段混炼改为一次混炼,即胶料通过密炼机高温密炼后,先经过第一台开炼机进行冷却,然后通过中央输送系统对称地分配到周围多台开炼机进行连续低温混炼,直接得到终炼胶,整个过程强化了下辅机的混炼作用,且全过程实现自动化控制,取消了胶料中间传递和反复升降温过程,从而大幅度减少占用场地,降低能耗,缩短混炼时间。橡胶混炼技术未来的发展方向是利用物联网设计理念和可视化监控方式、高度集成成套智能装备的智能化炼胶车间总体设计。     

低温一次法炼胶工艺节能降耗

节能降耗活动已经在轮胎行业深入开展。其中,一批新技术、新工艺的推广应用,使轮胎行业万元工业增加值的能耗大大降低。例如,炼胶工序是轮胎生产过程中能耗最高的一道工序,约占整个轮胎生产流程能耗的40%。目前,多家企业成功开发了低温一次法炼胶工艺,将传统的多段混炼简化,即胶料通过密炼机高温密炼后,先经过第1台开炼机进行冷却,再通过中央输送系统对称地分配到周围多台开炼机进行连续低温混炼,直接得到终炼胶,整个过程强化了下辅机的混炼作用,且全过程实现自动控制。     

开炼机在低温一次法炼胶系统中的应用及配置特点

低温一次法炼胶工艺是将传统的多段混炼改为一次混炼,在开炼机上完成补充混炼和终炼.由于一次法炼胶生产连续性强,设备的自动化程度高.为了满足炼胶系统的需要,对开炼机在结构性能和操作使用等方面提出了新的要求.     

低温一次法混炼工艺在高结构炭黑胎面胶生产中的应用

研究低温一次法混炼工艺在高结构炭黑胎面胶生产中的应用,并与传统多段混炼工艺进行对比。结果表明:与传统多段混炼工艺相比,采用低温一次法混炼工艺的混炼胶流动性更好,有利于半成品部件的加工;硫化胶的物理性能更好;混炼段数减少,生产效率提高。     

低温一次法混炼生产线改造

介绍将传统混炼(密炼)生产线改造为低温一次法混炼生产线的情况。改造的低温一次法混炼生产线由密炼机、0#挤出机、1#~4#低温开炼单元、翻胶装置、捣胶装置、胶料输送系统、5#开炼机(出片)和胶片冷却线组成;混炼工艺为生胶、炭黑和小料在密炼机中混炼,混炼胶经挤出机压片后送至低温开炼单元补充混炼,由开炼机自动连续压片,胶片冷却后叠放。低温一次法混炼生产线提高了混炼效率和产能,降低了混炼能耗和胶料成本,提升了混炼胶质量。     

终炼胶变转速混炼工艺研究

研究终炼胶的变转速混炼工艺。结果表明,相对于低速恒转速终炼工艺,采用高速变转速终炼工艺制备的胶料能够满足生产工艺要求,对混炼胶的加工性能和硫化胶的物理性能无明显影响。胶料中的硫黄分散更加均匀,终炼效率提升16.9%。     

内胎胶配方及混炼工艺优化

通过增大精细再生胶用量、调整生胶体系和补强体系优化内胎胶配方,并通过提高一段混炼排胶温度及将二段开炼改为密炼优化胶料混炼工艺。结果表明,与生产配方相比,采用优化混炼工艺的优化配方胶料拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度以及耐热老化性能提高,工艺性能良好,成品内胎性能改善,胶料成本降低0．48元·kg^-1。     

基于多指标综合评分法的开炼机炼胶工艺研究

采用白行研制的XK-160E型开炼机智能炼胶实验平台对开炼机炼胶T艺进行正交试验,并运用基于模糊映射的质量指标加权综合评分法刘混炼胶的门尼粘度、炭黑分散度、300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度进行综合评分。通过极差分析确定辊距、辊速、速比、辊筒温度和混炼时间5个工艺参数对综合评分值的影响,得出最优的开炼机炼胶工艺参数组合方案。     

串联密炼机一次法低温混炼工艺生产乘用轮胎胎面胶

采用串联密炼机一次法低温混炼工艺生产乘用轮胎胎面胶,并与传统密炼机混炼工艺进行对比。结果表明:与传统混炼工艺相比,采用串联密炼机一次法低温混炼工艺生产的混炼胶F_(max)提高,焦烧时间t_5延长,胶料的加工安全性提高;硫化胶定伸应力、拉伸强度和回弹值提高,耐磨性能改善;炭黑分散性和硫黄分散程度明显改善;胶料混炼能耗降低,生产效率提高,胶料质量更加稳定。     

SSM法和传统炼胶工艺生产的胎面胶料性能对比

随着胎面胶配方中白炭黑的大量应用,采用传统法炼胶工艺进行大用量白炭黑混炼是比较困难的,生产出的终炼胶炭黑、白炭黑分散度较差。SSM法炼胶工艺可以提高胶料的机械剪切效率,使炭黑、白炭黑和各种配合剂分散更均匀,有效地避免胶料混炼过程中产生的炭黑、白炭黑凝胶,以及由此引发的胶料黏度下降、压延和挤出等后序加工不便等问题;减少橡胶分子链不可逆化学裂解的发生,增加可逆机械剪切分子链的数量;提高炭黑的补强作用,提升轮胎硫化后的物理性能。     

基于递推部分最小二乘自适应质量监控策略及其在橡胶混炼过程中的应用

提出一种新的基于递推部分最小二乘（RPLS）算法的自适应在线质量监控策略。利用隐变量选择算法，根据实时采集的现场数据，在不增加计算和存储容量的基础上递推更新RPLS过程监测模型，进而更新Qα控制限，从而使RPLS自适应质量监控系统具有强时变跟踪特性，能够有效克服传统监测算法Qα无法反映系统时变性的缺点，大大降低了监控系统的误报率和漏报率，提高监控系统性能。并根据橡胶混炼过程特点，将此方法运用于该时变间歇过程质量监控中，取得了满意效果。     

密炼机自动混炼生产中的干扰因素

讨论了容量在270L以上的密炼机全自动控制混炼过程中的干扰因素。全自动控制混炼中仍有干扰，投料环节和混炼温度（包括混炼起始温度和环境温度）都可能对混炼产生干扰。为避免干扰，优化混炼，在原“最佳粘度”的混炼流变理论基础上提出，必须同时具有“最佳粘度”和“最佳热历程”才能保证生产品质较好且稳定均一的混炼胶。     

基于剪切流变的密炼机混炼胶料粘度-时间数学模型

从剪切流变对胶料粘度的影响入手,建立简化的粘度-时间模型,用于描述混炼过程中胶料粘度与密炼机结构和工艺参数间的数学关系.采用MATLAB数学软件,选择4阶曲线对不同转子转速下的试验数据进行数值拟合,求出模型中温度对时间的变化率,得到混炼阶段胶料粘度-时间曲线,并通过试验对其进行修正,得出在特定的混炼阶段中胶料粘度-时间的数学模型.该模型可用于预测密炼机混炼过程中胶料的粘度.     

基于方差分析对橡胶开炼机智能炼胶过程的优化

本文采用青岛科技大学自行研制的XK-160E型开炼机智能炼胶实验平台。在最优的开炼机炼胶工艺参数组合(辊距0.7mm,辊速30r/min,速比1:1.1,辊筒温度71℃,混炼时间20min)下,通过SPSS统计分析软件的方差分析选取具有显著性影响的前三项,即辊距、辊速、速比来进行研究。对实验数据进行分析处理,得到工艺参数在炼胶过程中最优的变化趋势,最终实现对橡胶开炼机智能炼胶过程的优化。     

Fast property prediction in an industrial rubber mixing process with local ELM model

Online property prediction in industrial rubber mixing processes is not an easy task. An efficient data‐driven prediction model is developed in this work. The regularized extreme learning machine (RELM) is utilized as the fundamental soft sensor model. To better capture distinguished characteristics in multiple recipes and operating modes, a just‐in‐time RELM modeling method is developed. The number of hidden neurons and the value of regularization parameter of the just‐in‐time RELM model can be efficiently selected using a fast leave‐one‐out strategy. Consequently, without the time‐consuming laboratory analysis process, the Mooney viscosity can be online predicted once a mixing batch has been discharged. The industrial Mooney viscosity prediction results show its better prediction performance in comparison with traditional approaches. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 45391.     

双转子连续混炼机混炼过程和原理的研究

研究了双转子连续混炼机的混炼过程和混炼原理,并建立了混合过程的数学和物理模型。研究结果表明,转子组合（螺棱交汇区的长度）、转子转速、螺棱顶部与混炼腔内壁之间的间隙、嵌入块形状和卸料门开启度是影响混合过程的主要参数。     

上顶栓压力对混炼过程的影响

通过在Ｘ（Ｓ）Ｍ－１．７型密炼机上进行５种配方和４种压力的试验,研究了上顶栓压力的变化对混炼过程的影响。当转子转速为１６０ｒ／ｍｉｎ,冷却水温度为４０℃,填充系数为０．６５时,最佳的上顶栓压力为０．５～０．６ＭＰａ。     

聚酯短纤维增强胎面胶混炼工艺的实验研究

研究了采用不同的混炼工艺参数对聚酯短纤维增强胎面胶进行混炼,并分析了混炼工艺的不同对胶料混炼特性的影响,通过对混炼胶的物理机械性能测试并进行比较从而获得最佳的混炼工艺.     

橡胶混炼设备使用现状与工艺发展

分析了混炼设备的机型分类与对比,以及开炼机与密炼机的容量及功率比较。介绍了各种混炼设备的发展过程与现状,对比了各种混炼设备的特性、适用范围及性能参数。介绍了混炼室、转子及上下辅机的发展概况。最后展望了混炼设备的未来发展。     

A novel Q-based online model updating strategy and its application in statistical process control for rubber mixing

To overcome the large time-delay in measuring the hardness of mixed rubber, rheological parameters were used to predict the hardness. A novel Q-based model updating strategy was proposed as a universal platform to track time-varying properties. Using a few selected support samples to update the model, the strategy could dramat-ical y save the storage cost and overcome the adverse influence of low signal-to-noise ratio samples. Moreover, it could be applied to any statistical process monitoring system without drastic changes to them, which is practical for industrial practices. As examples, the Q-based strategy was integrated with three popular algorithms (partial least squares (PLS), recursive PLS (RPLS), and kernel PLS (KPLS)) to form novel regression ones, QPLS, QRPLS and QKPLS, respectively. The applications for predicting mixed rubber hardness on a large-scale tire plant in east China prove the theoretical considerations.