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剪切型转子与啮合型转子密炼机的能耗与混炼效果对比

发布时间:2017-10-21 23:20:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

1916年法雷尔发明了Banbury密炼机1934年出现了肖氏Intermix密炼机,起初,剪切式密炼机是橡胶胶料混炼常用的设备,随着啮合式间歇密炼机的出现,凭借高质量的混炼优势,其市场占有量不断递增,达到了与剪切式密炼机媲美的市场份额。然而,凭借高效率的性能,切线型转子密炼机依旧在轮胎工业中得到了广泛的应用。

随着硅化合物在橡胶混炼中的应用以及硅化合物的温度敏感特性(白炭黑胶料在加工过程中,温度需要限制在一定范围内,在一个相对稳定的过程中反应一段时间,大约60秒左右,保证硅烷化反应需要的条件,一般胶料温度应稳定在140~150℃,恒温反应。)啮合型转子密炼机由于其更好的冷却效果而受到青睐。与剪切性密炼机相比,啮合型密炼机所得到的混炼胶的性能整体上优于剪切型密炼机,适合于热敏性胶料的加工,同时对填充白炭黑的轮胎胶料的加工也极为有利,适合填充长短纤维的胶料,能够更好的满足现代炼胶工艺的要求。

本章通过对两家轮胎厂采用啮合与剪切转子密炼机混炼各种胶料时的能耗与混炼效果对比,比较两种密炼机的混炼性能,以期为科研以及厂家根据混炼目的选择相应的密炼机型号。

1.1混炼效果比较

每个转子系统的相对性能如图1.5所示。切线型转子混炼优点是其良好的进料和排料以及高的设备利用率,因此被人称为“效率型转子”。相对来说,啮合型转子混炼主要能够提供良好的混炼过程以及对混炼胶的质量有所提高,因此被人称为“质量型转子”

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           图1.5 切线型转子与啮合型转子混炼效果参数比较

 

1.6显示了不同规格的切线型转子(N)和啮合型转子(E)密炼机的总容量以及内部表面面积的比较。从图上可以看出,总容量约255升,GK 225 N的密炼机内表面积为6m2

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1.6  切线型转子与啮合型转子密炼机的总容量以及内表面(冷却面积)的比较

 

同时,GK 250E,具有几乎相同的容量,但却有7.2平方米的内表面积比GK255N大了约20%。考虑到这一点,我们就不再奇怪啮合型转子密炼机有更好的冷却性能。

  以前,切线型转子密炼机在轮胎工业中得到了广泛的应用。然而现在情况已经发生了一些变化,主要是因为硅化合物在橡胶混炼中的应用。混炼这种胶料需要对混炼温度精确控制,因而啮合型转子密炼机由于其更好的冷却效果而受到青睐。

 

1.2剪切型与啮合型密炼机传热改进的新研究

1.21剪切型转子的传热改进方案

传统的剪切型密炼机往往只有密炼室壁、转子内表面和排料门处具有温控装置,其传热效率较低,温控能力差,在新材料的加工过程中逐渐失去优势。随着技术的进步,对密炼机的要求越来越高,对传热和金属温度控制进行了大幅改进。对所有影响内表面(胶料接触表面)的密炼机组进行了评估,并经行改进以改善这些组件的传热及金属温度控制。图13示出了剪切式转子密炼机改善传热及金属温度控制的发展变化过程的实例。传统转子技术采用中心喷淋或虹吸管冷却方式。新转子设计采用转子棱或整体冷却方式来改善传热和金属温度控制(如下图)。另外现在有控温转子端板,可消除挂胶现象,并有助于防尘密封温度调节。


 

1.22啮合型转子的传热改进方案

随着新材料的出现和技术的不断发展,啮合式密炼机转子也在不断地改进、变化。改进目标是改善传热,以适应白炭黑等材料的硅烷化反应过程。当今高技术啮合转子优化了整个转子主体及凸棱处的传热性能,可实现均匀的金属温度控制,以改善啮合式密炼机的吃料、喂料能力。VIC可变啮合间隙密炼机就是这些研究成果的一个例子。同时,对传统啮合式转子密炼机的凸棱形状也进行了改进,从而在凸棱顶端与密炼机侧壁之间也能产生混炼作用。这些改进也改善了混炼初期胶片和胶包的吃料能力。Intermix PES6型转子时专门针对改善原材料喂料特性、缩短啮合转子,密炼机混炼时间设计的。


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