橡胶混炼技术的新发展方向

作为橡胶混炼设备,混炼机在橡胶工业和轮胎工业占主导地位已经一个多世纪。切向式转子和啮合式转子是密炼机的两个基本设计。近十年来,为了解决地球环境问题,已经开发出白炭黑／硅烷补强轮胎胎面胶之类的新材料和新配方。为了提高胶料性能,必须优化各种填充剂在密炼机中密炼的分布和分散。特别是在混炼中的温度控制对控制配合剂的反应和减少在生产中的补充混炼步骤显得越来越重要。因此,为了获得所需的胶料性能。啮合式转子密炼机引人注目。本文对有关啮合式转子密炼机与切向式转子密炼机之间的对比所做的各种研究进行了介绍。啮合式转子密炼机的主要优点是它们较高的冷却和混炼效率。因此,为了提高混炼性能。已经研制出具有现代化转子的啮合式转子密炼机。     

同速同向转子密炼机的研究

介绍了同速同向转子密炼机的工作原理。比较了用ＸＭ－１．７Ｌ型同速同向转子密炼机和同容量的同速异向转子密炼机混炼后胶料的性能。结果表明，用前者混炼的胶料的３００％定伸应力较后者的提高１６．６％，拉伸强度提高３．４％，永久变形增大１３．８％，但扯断伸长率降低７．１％；且前者炭黑分散效果优于后者。ＸＭ－１．７Ｌ型同速同向转子密炼机的最佳操作条件为：填充系数０．６，转子转速１６０ｒ／ｍｉｎ，冷却水温度３０～４０℃。     

转子转速和薄通次数对胎面胶结构与性能的影响

根据普通密炼机一段混炼工艺和密炼结合开炼机低温混炼工艺,通过硫化特性、门尼黏度、Payne效应、基本力学性能及耐疲劳性能和耐磨耗性能等测试,研究了密炼机转子转速和开炼机薄通次数对胎面胶结构与性能的影响。结果表明,改变密炼机转子转速对硫化胶的耐疲劳性能和耐磨耗性能影响较大,随着转子转速的增加,胶料的疲劳寿命先下降后提高、耐磨耗性能逐渐上升;改变薄通次数对门尼黏度、Payne效应和基本力学性能影响较大,但对疲劳寿命和耐磨耗性能的影响不明显,薄通15次胶料的门尼黏度、Payne效应和基本力学性能明显下降;密炼结合开炼机低温薄通工艺的混炼效果优于普通密炼机一段混炼工艺的混炼效果。     

胶料停放时间对两段式串联混炼工艺的影响

采用串联式密炼机,分别研究停放时间对啮合型转子和剪切型转子密炼机混炼胶质量的影响。结果表明,停放时间对啮合型转子串联式混炼的影响大于剪切型转子串联混炼,经综合分析混炼胶的各项物理性能,可知胶料停放时间3 h为最佳值。     

密炼机转子强制冷却工艺实验研究

本文设置三种混炼工艺,对密炼机转子和密炼室的温度进行不同组合,并控制其他的工艺参数相同,对炭黑和白炭黑配方胶料进行混炼,对混炼胶的排胶温度进行记录,测试门尼黏度,Payne效应,对混炼胶的硫化试样进行物理机械性能测试,综合分析密炼机转子温度对炭黑和白炭黑胶料的性能产生的影响。     

串联密炼机生产胶料及工艺性能研究

研究串联密炼机混炼高白炭黑填充的溶聚丁苯橡胶/天然橡胶/顺丁橡胶并用胎面胶的工艺和性能。结果表明,与传统的相切型密炼机相比,串联密炼机具有更好的温控能力,混炼胶的Payne效应降低,硫化胶的物理性能和动态力学性能相当,并且在保证相同胶料性能的条件下减少混炼段数,提高生产效率,降低能耗。     

IM550E/IM1000ET重型串联密炼机在全钢载重子午线轮胎生产线中的应用

以全钢载重子午线轮胎0°带束层胶料混炼为例,对IM550E/IM1000ET重型串联密炼机与传统BB620型密炼机的混炼工艺性能进行对比研究。结果表明：与BB620型密炼机相比,IM550E/IM1000ET重型串联密炼机一段混炼生产效率低12.5%,门尼粘度高19.3%;二段混炼生产效率高3.1%,二段混炼胶比一段混炼胶门尼粘度下降幅度增大31.6%,炭黑分散性下降。串联密炼机生产混炼胶门尼粘度适宜,胶料的定伸应力、拉伸强度和拉断伸长率等物理性能提高,钢丝帘线粘合性能提高,加工性能更稳定。     

串联式低温连续混炼中转子转速和停留时间对炭黑配方混炼胶质量的影响

基于低温混炼原理,利用自行设计研发的串联式连续混炼设备对炭黑配方胶料进行低温高分散混炼,该方法在保证基体胶和配合剂准确配比的前提下,实现了块状橡胶在135℃以下的低温连续混炼,从而在一定程度上保证了橡胶大分子链的完整性。本文通过实验探究了串联式连续混炼设备中连续混炼系统转子转速和连续混炼停留时间对于混炼胶质量的影响,结果表明:当连续混炼系统转子转速为30 r/min、停留时间为186 s时,所制备的混炼胶综合性能最好;同时将串联式低温连续混炼与密炼机高温混炼法相对比,发现前者制备的炭黑配方胶料分散度高、加工性和综合物理机械性能好,证明了其对炭黑配方胶料混炼具有较好的适用性。     

关于密炼机的传热问题

密炼机作为橡胶加工设备已被广泛使用了一百多年。为提高胶料的性能和设备生产能力,必须对密炼机进行优化操作。混炼工艺需要消耗很多能量,同时橡胶因受到剪切而生热,这样便引起胶料温度升高。因此,密炼机的传热特性对防止胶料变坏是很重要的。文中对密炼机和胶料之间的传热特性进行了研究,比较了相切型和啮合型转子系统各自的特性。研究结果表明,啮合型转子密炼机具有良好的混炼性能和传热特性(冷却性能)。     

用于混炼白炭黑填充胶料的啮合式密炼机的最新混炼技术

本文论述了混炼参数对白炭黑填充胶料性能的影响,并对那些能够改善硅烷化反应效率的因素和装备有现代化啮合式转子的密炼机的混炼性能进行了论述。对这种最新型的啮合式转子对白炭黑填充胶料混炼反应的功效进行了研究。     

停放时间对于两段式串联混炼工艺的影响

采用串联式密炼机,分别研究停放时间对啮合型转子和剪切型转子对混炼胶质量的影响。实验结果表明,停放时间对于啮合式转子串联式混炼的影响要大于剪切型转子的串联混炼的影响,经综合分析混炼胶料的各项物理机械性能,可知胶料停放时间3小时为最佳值。     

串联密炼机组的研发和应用概况

介绍串联密炼机组的研发和应用概况。串联密炼机组由带压砣的上位机与不带压砣的大容量下位机组成,上位机采用低温转子,下位机采用啮合型转子。串联密炼机组可以实现从原材料投入到终炼胶产出连续一步完成,尤其适用于白炭黑用量大的胶料混炼,可提高混炼质量和生产效率,降低混炼能耗。大连橡胶塑料机械股份有限公司串联密炼机组的结构设计重点:密炼室和转子、传动系统、液压式压砣、冷却系统和过渡翻板门等;系统控制要点:密炼室温度和冷却效果、转子无级调速和压砣位置无级调整等。     

新型共流转子与啮合转子构型对混炼胶料性能的影响

本文串联式密炼机中下游转子分别采用自行研发的新型共流转子和啮合型转子,对比两种不同转子构型的混炼机理以及混炼过程,利用传统全钢子午胎胎面胶配方,设计正交试验得到不同的工艺参数进行实验研究。通过对胶料性能测试实验数据的对比分析,探究新型共流转子相对于啮合转子在串联式混炼恒温反应式下混炼对胶料性能的影响。     

密炼机瞬时功率控制法的应用

探讨了橡胶混炼的各种控制方法,阐述了瞬时功率控制法的原理：通过控制橡胶混炼中的转子轴做功的功率来控制混炼胶的质量。以ＭＬＪ－３００密炼机微机智能控制系统为工具,采用瞬时功率与温度综合控制方法控制混炼过程,大大提高混炼胶质量的稳定性。     

0.3L密炼机混炼工艺的实验研究

为了研究0.3L密炼机的混炼工艺参数对混炼胶性能的影响,本文采用半钢子午胎配方0°转子相位和90°转子相位下分别设置不同的工艺参数进行混炼.由混炼胶的流动性能和硫化胶的机械性能确定最佳工艺参数为:填充系数0.65、混炼时长300 s、转子转速80 r/min.     

Numerical simulation of flow of rubber compounds in partially filled internal mixer

Most numerical simulations of the flow in an internal mixer are based on the assumption that the internal mixer is totally filled with rubber compounds. However, in fact, the internal mixers are only partially filled with rubber compounds, thus posing many challenges for researchers in simulating the flow in the internal mixer. In this study, the volume of fluid method and the dynamic mesh technology of commercial CFD software FLUENT were used to simulate the flow of rubber compound in a partially filled internal mixer. To improve simulation accuracy, every 18 degrees in circumferential direction, we manually re‐meshed the calculated transient location of the rubber compound. Thus, we obtained the transient distribution of the rubber compound in the internal mixer as the rotors rotated. The simulation results showed that voids were mainly located behind the rotor blades, and there were material exchanges in the bridge regions between the two chambers. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 42496.     

生胶摩擦性能对密炼机工作的影响

由微观和唯象分析建立了橡胶粘附摩擦的理论模型。通过对模型的分析和试验验证,提出了提高密炼机混炼效果的新途径;（１）密炼机温度控制采用温水冷却,使密炼机处于最佳工作状态;（２）通过合理选择密炼室和转子表面材料以改变材料表面能来增大胶料与它们之间的摩擦力;（３）在压砣压力较大的条件下,在密炼室内壁沿与转子轴线同方向加工浅的光滑槽,可明显改善混炼效果。     

Internal mixing: A practical investigation of the influence of intermeshing rotor configuration and operating variables on mixing characteristics and flow dynamics

This paper deals with the measurement and interpretation of pressures and temperatures produced by the mixing of a rubber compound in the chamber of an internal mixer equipped with interlocking rotors. Pressure transducers and infrared/fiber optic temperature sensors were sited flush with the inner surface of the mixing chamber of a Francis Shaw KO Intermix of 2 L chamber volume. The variation of pressure with transducer position In the chamber wall and with rotor position was measured for selected fill factors and rotor speeds at “equilibrium” conditions (quasi-static power requirement for the mixer) and at intervals during a complete mixing cycle. Two rotor designs were studied. Interpretation of the results was carried out with reference to biconical rotor rheometer measurements on the mixed rubber compounds and by reference to four regimes of viscoelastic behavior identified for two-roll mill mixing. A basic flow analysis was carried out by use of the lubrication approximation in conjunction with an isothermal power-law model.     

混炼设备的发展及连续混炼机的研究

混炼设备的发展经历了大致三个阶段开炼机,密炼机和连续混炼机.目前橡塑工业正向着大型化、自动化、连续化发展,连续混炼受到人们越来越多的关注.双转子连续混炼机在我国是一种新兴的连续混炼设备,它既能连续工作,又保持了密炼机优越的混合特性,可以在很宽的范围内完成对物料的混合造粒任务,对它的研究正在逐步开展起来.     

采用新型变间隙转子混炼短纤维/橡胶复合材料

分析短纤维/橡胶复合材料的混炼机理,针对短纤维胶料混炼特点设计新型变间隙六棱同步转子。转子棱峰与密炼室内壁间隙影响短纤维在胶料中的混合和分散以及混炼胶中短纤维的长度。新型六棱同步转子采用变间隙设计,大间隙有助于短纤维的混合,小间隙有助于短纤维的分散。采用新型六棱同步转子可改善短纤维/橡胶复合材料的混炼质量和性能,并能够提高生产效率。