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密炼机混炼的工艺条件
来源: | 作者:长虹 | 发布时间: 224天前 | 83 次浏览 | 分享到:
密炼机混炼效果受加料顺序、混炼温度、装胶容量、转子转速、混炼时间及上顶栓压力等因素影响。加料顺序应确保塑炼胶均匀,硬脂酸在炭黑前加入,液体软化剂在炭黑后加入,硫黄及超速促进剂需降温后加入。装胶容量需合理,以确保胶料均匀混炼。提高上顶栓压力可缩短混炼时间,提高效率。转子转速与混炼效果成正比,但需加强冷却系统以保持热平衡。转子结构形状影响混炼效果,增加突棱可提高混炼效率。混炼温度需控制在适宜范围,以避免胶料性能下降。混炼时间应根据胶料配方和设备特点确定,过长或过短均会影响胶料质量。

   密炼机混炼效果的好坏除了与加料顺序有关外,主要取决于混炼温度、装胶容量、转子转速、混炼时间与上顶栓压力等因素。

    (1)加料顺序 加料顺序是通过长期生产实践总结出来的。混炼开始时,首先应使作为胶料母体的各种塑炼胶形成一个均匀的整体,这是整个混炼过程的基础。固体軟化剂由于分散较慢,应和生胶一起加人。

小量药品对胶料的作用十分重要。它们应在生胶加人后加入,以保证足够的混炼时间。除个别超速促进剂以外,一般不会引起焦烧。防老剂紧随生胶加人可起到保护生胶的作用。硬脂酸是炭黑的良好分散剂,故应加在歲黑之前。

炭黑的分散效果是保证胶料质量的关键,而炭黑的分散情况又与其本身的结构状态密切相关。参黑的粒径越大,结构度越低,混炼生热性越小,混人生胶申越容易,但进一步分散越困难。反之,炭黑粒径越小,结构度越高,则混炼生热性越大,混入生胶中越困难,但进一步分散比较容易。

液体软化剂必须在崁黑之后加入,否则会降低胶料硬度和剪切应力,使崁黑分散困难,增加结团现象。另外,液体软化剂也不能与歲黑同时加人,否则也会使炭黑结团,分散不均匀,并使胶料的物理机械性館下降。

炭黑与液体软化剂的加人方法亦可根据炭黑的品种、用量及生胶种类的不同,采取分批加人的方法,以使炭黑分散均匀。

硫黄及超速促进剂必须在压片机上将胶料降温后才能加人,否则容易产生焦烧和喷霜现象。

    (2) 装胶容量 一次装胶容量大小对混炼过程有直接影响。装胶容量过大或过小都会造成胶料混炼不均匀,导致硫化胶物理机械性能的波动。在合理的装胶容量下,依靠上顶栓及压缩空气的压力,可使胶料在混炼室中受到最大的摩擦剪切作用,并使配合剂分散均匀。装胶容量大小依设备特点和胶料特性而定。如果设备使用较久,由于密炼室内磨损,转子突棱与室壁的间隙较大;上顶栓压力较大或胶料可塑性较大,均可相应增加装胶容量。密炼机装胶量大小依密炼室总容积和填充系数来计算,填充系数一般在0.48~0.75之间。

    (3)上顶栓压力 提高上顶栓对胶粒的压力,不仅可以增加装胶容量,而且可以使胶料与室壁之同以及胶料内部各部分之间更为迅速有效地互相接触和挤压,加速混合剂混人胶料中的过程,从而缩短混炼时间,提高密炼机的生产效率。增大压力还可以增加物料之间的接触面积,减少物料在设备接触面上的滑动,增加胶料所愛的剪切作用,改善配合剂的分歡整慶,提高胶料质量。所以,目前提高密炼机生产数率的主要精施之一就是提高上顶栓对胶料的压力。

(4)转子的转速 在混炼过程中,胶料的剪切速度与转子的转速呈正比,而与转子突棱端部和混炼室壁之间的缝隙呈反

比关系:

                      r1=V/h             (3-2)

式中,r1—一胶料的剪切速度;

         V——转子回转线速度;

         h—转子突棱顶端与混炼室壁之间的缝隙。

     一台密炼机中,r是一个常数,胶料的切变速度随转子转速加快而增大。所以,提高转子转速可以成比例地加大胶料的切变速度,缩短混炼时间。这是提高密炼机效率的主要措施。

目前密炼机已普遍大大提高,由原来的 20r/min 提高 40r/min、60r/min,有的甚至达到|80r/min以上,从而使混炼周期缩短到1~1.5min。

但是随着转速的提高,密炼机冷却系统的效能也必须加强以保持混炼过程中的热平衡,否则会使胶料温度升高,黏度下降,机械的剪切作用降低,胶料混炼的均匀程度和物理性能下降。因此,为了获得有效的混炼效果,应当依据胶料混炼特性确定适宜的转速。近年来,为适应混炼工艺的需求,已采用多速或变速密炼机混炼,根据胶料特性和工艺要求随时变換建皮,或得最有效的混炼效果。此外,还要控制胶料温度,以保证有效的剪切效应和一段混炼的孺要。在混炼初期采用藏建、高压塑炼生胶,并迅速升高胶温,使炭黑及其他配合剂容易混人橡胶中,然后适当降低转速,以降低胶温,达到有效的剪切作用,使配合剂均匀分散。若采用一段混炼方法,还可以再次减速,进一步降低胶料温度,以加人硫黄和超速促进剂进行最终混炼。

(5)转子结构形状 转子结构形状对混炼过程有重大影响。密炼机转子表面突棱由原来的两个增加到四个,能起到更有效的剪切搅拌作用,从而可降低胶料的能耗。这样转子每转一转,同时,胶料左右来回的搅拌作用也加强了,所以混炼效果比两个突棱转子明显提高,混炼时间缩短,提高了生产能力。虽然增加突棱增加了混炼时的阻力,引起机械功率增加,但功率增加的速度比混炼时间下降的速度要馒,所以混炼胶单位胶料能耗下降了。

 (6) 混炼温度 密炼机混炼的温度与胶料性质有关,以天然橡胶为主的胶料,混炼温度一般掌握在100~130°C。慢速密炼机混炼排料温度约120~130°C,快速密炼机混炼排料温度可达160°C左右。温度太低,常会造成胶料压散,不能捏合;温度过高,会使胶料变软,机械剪切作用降低。使混炼不均匀,并会加剧橡胶分子的热氧化裂解,降低胶料的物理性能,同时亦会促使橡胶和炭黑之间产生过多的化学结合作用而产生过多的凝胶,使胶料可塑度下降,胶料表面粗糙,压延、挤出等工艺加工困难。因此,在密炼机混炼过程中,必须采取有效的冷却措施,以加强对转子、密炼室壁和上、下顶栓的冷却,严格控制排胶温度,使其保持在规定的适宣范围内。这样可以保证混炼操作顺序进行,并使胶料质量得到提高。此外,还可以防止胶料产生焦烧现象。密炼机的排料温度不高于65°C,加硫黄温度不高于100°。

 (7)混炼时间 密炼机的混炼时间比开炼机短的多。混炼时间的长短取决于胶料配方、转子转速和结构、上顶栓压力等。填充量较大的胶料以及转速、上顶栓压力较低的密嫉机都会使混炼时间延长。混炼时间增加,能改善胶料混炼均匀程度,但混炼时间过长又容易使胶料过炼而降低其物理机械性能,特别是耐老化性能。因此,适宜的混炼时间必须依胶料配方特点、设备特点和混炼工艺条件而定。