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橡胶混炼及密炼机混炼工艺

发布时间:2017-02-04 11:12:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

橡胶混炼及密炼机混炼工艺

昨天我们讲了橡胶混炼中的开炼机混炼,“低温一次法炼胶技术”的设备系统主要有两类:一类是串联式密炼机混炼;二是密炼机与开炼机组合。目前国内绝大部分采用了第二类设备系统,这主要是因为开炼机混炼胶好的混炼效果以及低温节能灯原因。

但无论哪一种低温一次法炼胶技术,都必然用到密炼机混炼,因此今天我们着重讲一下密炼机混炼的基础知识。密炼机混炼同样是将橡胶(生胶)与各种配合剂在炼胶机内混合均匀的橡胶加工工艺。但为了能够将粉状配合剂加入橡胶中,生胶须先经塑炼,提高其塑性及流动性。混炼过程是橡胶加工基本的过程,加入配合剂后的混炼胶料的质量,对半成品的工艺性能和成品质量均具有决定性影响。

一:密炼机基础知识

1.密炼机的作用及简要发展史 

密闭式炼胶机简称密炼机,主要用于橡胶的塑炼和混炼。     

密炼机是一种设有一对特定形状并相对回转的转子、在可调温度和压力的密闭状态下间隙性地对聚合物材料进行塑炼和混炼的机械,主要由密炼室、转子、转子密封装置、加料压料装置、卸料装置、传动装置及机座等部分组成。    

密炼机是在开炼机的基础上发展起来的一种高强度间隙性的混炼设备。自1916年出现真正意义上的Banbury(本伯里)型密炼机后,密炼机的威力逐渐被人们所认识,它在橡胶混炼过程中显示出来比开炼机优异的一系列特征,如:混炼容量大、时间短、生产效率高;较好的克服粉尘飞扬,减少配合剂的损失,改善产品质量与工作环境;操作安全便利,减轻劳动强度;有益于实现机械与自动化操作等。因此,密炼机的出现是橡胶机械的一项重要成果,至今仍然是塑炼和混炼中的典型的重要设备,仍在不断的发展和完善。 

 

2密炼机基本知识 基本结构    

密炼机一般由密炼室、两个相对回转的转子、上顶栓、下顶栓、测温系统、加热和冷却系统、排气系统、安全装置、排料装置和记录装置组成。转子的表面有螺旋状突棱,突棱的数目有二棱、四棱、六棱等,如今还出现八棱的小转子;转子的断面几何形状有三角形、圆筒形或椭圆形三种,可分为切向式和啮合式两类。测温系统是由热电偶组成,主要用来测定混炼过程中密炼室内温度的变化;加热和冷却系统主要是为了控制转子和混炼室内腔壁表面的温度。 

3 工作原理 

密炼机工作时,两转子相对回转,将来自加料口的物料夹住带入辊缝受到转子的挤压和剪切,穿过辊缝后碰到下顶拴尖棱被分成两部分,分别沿前后室壁与转子之间缝隙再回到辊隙上方。 

在绕转子流动的一周中,物料处处受到剪切和摩擦作用,使胶料的温度急剧上升,粘度降低,增加了橡胶在配合剂表面的湿润性,使橡胶与配合剂表面充分接触。配合剂团块随胶料一起通过转子与转子间隙、转子与上、下顶拴、密炼室内壁的间隙,受到剪切而破碎,被拉伸变形的橡胶包围,稳定在破碎状态。 

同时,转子上的凸棱使胶料沿转子的轴向运动,起到搅拌混合作用,使配合剂在胶料中混合均匀。配合剂如此反复剪切破碎,胶料反复产生变形和恢复变形,转子凸棱的不断搅拌,使配合剂在胶料中分散均匀,并达到一定的分散度。 

由于密炼机混炼时胶料受到的剪切作用比开炼机大得多,炼胶温度高,使得密炼机炼胶的效率大大高于开炼机。 

4 主要参数 

转子的转速与速比;转子棱比与密炼室内壁缝隙;生产能力与填充系数;上顶栓对胶料的单位压力;功率。 

二:密炼机混炼原理及工艺条件有哪些?

1:混炼原理:

胶料和配合剂从加料口加入,经上顶栓加压,压入密炼室中,胶料被带入转子突棱和室壁间的间隙中。转子速差所产生的剪切力将配合剂擦入胶中。由于突棱上的各点至转子轴心距离不等,造成不等的线速度和剪切力,使配合剂进一步受到混合。此外由于突棱呈不同角度的螺纹状,故胶料在周转时不仅产生周向运动,而且还轴向移动,使胶料受到充分的混合。混炼时,各配合剂按加料顺序先后加入,混炼完毕后,开放下顶栓,将胶料放入开炼机加硫磺。

2:工艺条件:

1)装胶容量:一般用密炼机总容积乘上填充系数。(填充系数在0.48—0.75之澡,一般取0.62)

2)上顶栓压力:控制在6公斤/厘米2以上,注意加入粉剂后不能马上加压,避免粉剂飞扬,结团和电机负荷突然增大的现象。

3)转子转速与混炼时间:转子转速可使混炼时间缩短,生产能力提高。混炼时间长,能改善配合剂的分散,但容易造成过炼。

4)混炼温度:合宜的温度范围为100~130℃。

3密炼机空运转试验前的准备工作 

1:密炼机空运转试验必须在基础完全干固后方可进行。    

2:检查密炼机各部位有无异物,各联接件和紧固件有无松懈。    

3:检查密炼机各润滑管路,液压管路连接是否正确,所用润滑和液压用油量是否合适,油位是否恰当,润滑部位润滑是否到位。    

4:密炼机附属设备在空运转前需进行单独的检查试验,以验证其性能是否达到规定要求。    

5:检查密炼机各电气设备与液压系统和气控系统等的配合是否准确无误。    

6:在密炼机连接联轴器之前,先将主电机空转20min,无异常后,再将联轴器装好,并安装防护罩。    

7:在密炼机主减速器高速轴端或在联轴器处,用人工盘动传动系统,使转子转动两周,确认无异常现象。  

4密炼机操作方法 

1、按照密炼机密炼室的容量和合适的填充系数(0.6~0.7),计算一次炼胶量和实际配方;    

2、根据实际配方,准确称量配方中各种原材料的用量,将生胶、小料(ZnO、SA、促进剂、防老剂、固体软化剂等)、补强剂或填充剂、液体软化剂、硫黄分别放置,在置物架上按顺序排好;    

3、打开密炼机电源开关及加热开关,给密炼机预热,同时检查风压、水压、电压是否符合工艺要求,检查测温系统、计时装置、功率系统指示和记录是否正常; 

5、密炼机的混炼方法有哪些?各有何优缺点?

密炼机混炼的操作方法有以下几种上:

1)一段混炼法:即从加料,混合到下片冷却一次完成的混炼操作。混炼程序一般为:橡胶(生胶、塑炼、再生胶等)→小料(固体软化剂、活性剂、促进剂、防老剂)→补强剂、填充剂→液体软化剂→排胶→压片机通过三次以上→割余胶加硫磺超促进剂→捣胶或打扭→下片冷却

2)两段混炼法:指将混炼过程分为两段进行,在两段之间要经过下片冷却与停放。混炼程序一般为:第一段:橡胶→小料→补强剂、填充剂→液体软化剂→排胶至压片机压片→下片、冷却、停放。第二段:第一段混炼胶捏炼(又称母炼胶)→排胶→压片机加硫磺、超促进剂→压片→冷却停放。

3)引料法:先在密炼室中加入少量(1.5—2.0公斤)预混好的(未加硫)胶料,这样可以加速吃粉。引料法常用于丁基胶的混炼。

4)逆混法:采用与一般混炼法相反的加料顺序进行混炼,其加料顺序一般为:炭黑→生胶→小料软化剂→加压混炼→排胶→压片机上加硫、超促进剂。逆混法优点是充公利用装料容积,减少上顶栓升降次数,从而减少混炼时间。现在常采用的是一段混炼和两段混炼法,两段混炼具有胶料分散均匀性好,硫化胶性能好,可减少由于持续高温引起的焦烧倾向等优点,但胶料需中间停放,增加了操作工序,需占用停放场地。

6密炼机混炼时电机功率曲线是如何变化的?何谓BIT值?

密炼机的混炼历程主要是炭黑等配合剂与橡胶的混炼过程。在混炼过程中,电机负荷功率发生着变化,从混炼时测得的电机负荷功率曲线,可把混炼历程分为湿润,分散和捏炼三个阶段。

当混炼开始时,由于加入的炭黑收附有大量的空气,其体积大、在密炼室中的总填充容积就很大,这时的混炼作用因为要破坏橡胶和炭黑颗粒的原有形状,使之混和在一起,需要消耗很大功率,因此功率曲线迅速上升。随着橡胶逐渐渗入到炭黑颗粒的间隙之中,胶料总容积逐渐下降,故功率曲线达到峰值后转为下降,下降到低时,即表示橡胶已充分湿润炭黑颗粒的表面,变成包容橡胶,这个阶段为湿润阶段。

从功率曲线的低点再次上升至第二峰值的阶段。有这个阶段中,密炼机转子凸棱和室壁之间产生的剪切力应力,使包容橡胶中的炭黑附聚物进一步粉碎变化,与橡胶结合生成结合橡胶,因此功率曲再次上升。

分散以后的粘度为捏炼阶段,这时继续混炼只起均化和塑化作用,胶料的粘度逐渐下降,因此功率曲线下降。

在前面两个阶段中,即混炼开始至功率曲线出现第二个高峰所的经历的时间通常称为炭黑混入时间,用BIT值表示。BIT是生胶混炼性能工艺参数。此值越小,表示混炼时间越短。


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