六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)的應(yīng)用研究

廉 旭，馬 浩，張 明

[中策橡膠（建德）有限公司，浙江 杭州 310008]

我公司購(gòu)置了1臺(tái)大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司新開發(fā)的F370型六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)。本工作以全鋼子午線輪胎胎面膠生產(chǎn)為例，對(duì)F370型六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)的操作性能、生產(chǎn)效率和混煉膠膠料性能進(jìn)行研究，并與F370型四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)對(duì)比。

1 六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)特點(diǎn)

F370型六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)采用了六棱轉(zhuǎn)子。六棱轉(zhuǎn)子有3個(gè)長(zhǎng)棱和3個(gè)短棱，長(zhǎng)棱與短棱的旋向相反。根據(jù)棱寬及棱與密煉室內(nèi)壁間隙，每個(gè)長(zhǎng)棱又分為L(zhǎng)，M，S三段：L段棱寬大，其與密煉室內(nèi)壁的間隙大；M段棱寬中等，其與密煉室內(nèi)壁的間隙中等；S段棱寬小，其與密煉室內(nèi)壁的間隙小。

在膠料捏煉過程中，由于六棱轉(zhuǎn)子的棱高低不同，膠料在棱側(cè)方向上受到左右渦旋作用；同時(shí)膠料反復(fù)地進(jìn)行軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，起到了攪拌作用，捏煉效果更強(qiáng)烈?？偟膩?lái)說(shuō)，膠料捏煉過程中流動(dòng)和變形的受力情況很復(fù)雜，來(lái)源大致分為4種：（1）轉(zhuǎn)子突棱頂與密煉室內(nèi)壁間隙的捏合作用；（2）轉(zhuǎn)子間的攪拌作用；（3）轉(zhuǎn)子間的折卷作用；（4）轉(zhuǎn)子間的軸向往返切割和攪拌作用。

該六棱轉(zhuǎn)子冷卻方式采用中空噴淋冷卻（中空比較大），轉(zhuǎn)子冷卻效果良好。

2 六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)應(yīng)用試驗(yàn)

2.1 相位角確定

六棱同步轉(zhuǎn)子安裝時(shí)初始相位角為0°。密煉機(jī)試機(jī)時(shí)，混煉25～30 s時(shí)胎面膠溫度就達(dá)到了200 ℃，排膠后發(fā)現(xiàn)膠料局部過煉并且摻雜大量冷膠，這說(shuō)明轉(zhuǎn)子相位角不合適，轉(zhuǎn)子間的軸向往返切割和攪拌作用差，造成密煉機(jī)無(wú)法正常工作。

對(duì)轉(zhuǎn)子相位角進(jìn)行調(diào)整，選擇180°和150°的相位角進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。轉(zhuǎn)子相位角對(duì)混煉膠門尼粘度、炭黑分散度的影響如表1所示。

表1 轉(zhuǎn)子相位角對(duì)混煉膠門尼粘度和炭黑分散度的影響

從表1可以看出，與轉(zhuǎn)子相位角為150°時(shí)混煉的膠料相比，轉(zhuǎn)子相位角為180°時(shí)混煉的膠料門尼粘度較低，炭黑分散度較高，但設(shè)備噪聲較大。從設(shè)備保護(hù)角度考慮，轉(zhuǎn)子相位角選為150°。

2.2 混煉膠性能

選用相同配方和同批次原材料，分別用F370型六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)和F370型四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)各混煉15車膠料：一段和二段混煉在F370型密煉機(jī)中進(jìn)行，終煉加硫黃在同一臺(tái)GK255型密煉機(jī)上進(jìn)行。

2.2.1 門尼粘度和混煉時(shí)間

六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠和四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠的門尼粘度和混煉時(shí)間分別如表1和2所示。

對(duì)比表1和2，用六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)生產(chǎn)的一段混煉膠門尼粘度為59.7，混煉時(shí)間為108.2 s，二段混煉膠門尼粘度為53.9，混煉時(shí)間為95.4 s，而用四棱高效轉(zhuǎn)子密煉機(jī)生產(chǎn)的一段混煉膠門尼粘度為59.5，混煉時(shí)間為123.5 s，二段混煉膠門尼粘度為54.7，混煉時(shí)間為117.6 s?？梢钥闯?，采用不同轉(zhuǎn)子密煉機(jī)，混煉膠達(dá)到相同門尼粘度所需的混煉時(shí)間差異較大，六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)一段混煉時(shí)間比四棱高效轉(zhuǎn)子密煉機(jī)一段混煉時(shí)間縮短12.4%，二段混煉時(shí)間比四棱高效轉(zhuǎn)子密煉機(jī)二段混煉時(shí)間縮短18.9%，六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)的生產(chǎn)效率比四棱高效轉(zhuǎn)子密煉機(jī)提高15.6%。

表1 六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠的門尼粘度和混煉時(shí)間

表2 四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠的門尼粘度和混煉時(shí)間

2.2.2 炭黑分散度

混煉膠的炭黑分散度對(duì)硫化膠性能影響較大。采用炭黑分散度儀測(cè)試六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠和四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠的炭黑分散度，結(jié)果分別如表3和4所示。

表3 六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠的炭黑分散度

從表3和4可以看出，六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)一段混煉膠、二段混煉膠和終煉膠的X值和Y值均明顯大于四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠，說(shuō)明用六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)生產(chǎn)的混煉膠中炭黑分散效果較好。

2.2.3 工藝性能

六棱同步轉(zhuǎn)子比四棱異步轉(zhuǎn)子的每根轉(zhuǎn)子多1條棱，因此六棱轉(zhuǎn)子密煉機(jī)的吃料速度比四棱轉(zhuǎn)子密煉機(jī)快，特別是原材料為膠片時(shí)，六棱轉(zhuǎn)子密煉機(jī)平均投料時(shí)間比四棱轉(zhuǎn)子密煉機(jī)縮短1～2 s，而且膠片不易卡在加料門處。

表4 四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠的炭黑分散度

與四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠相比，六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠的成團(tuán)性能較好，擠出膠片外觀更光滑、平整，膠片在爬坡輸送過程中不易斷裂。

2.3 硫化膠性能

各取3車六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)終煉膠和四棱高效轉(zhuǎn)子密煉機(jī)終煉膠進(jìn)行硫化，測(cè)試膠料物理性能，結(jié)果如表5所示。

從表5可以看出，與四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)膠料相比，六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)膠料拉伸強(qiáng)度略有提高，撕裂強(qiáng)度明顯提高，阿克隆磨耗量減小，壓縮生熱較低，其他性能相近，綜合性能提高，這與膠料中炭黑分散度提高有密切關(guān)系。

表5 六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)膠料和四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)膠料的性能

3 結(jié)論

（1）從設(shè)備保護(hù)角度考慮，六棱同步轉(zhuǎn)子的相位角以150°為宜。

（2）與四棱高效轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠料相比，六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉膠料的吃粉速度快，投料時(shí)間及混煉時(shí)間縮短，生產(chǎn)效率提高約15%。

（3）采用六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉的膠料成團(tuán)性能好，擠出膠片外觀平整，在膠料爬坡輸送過程中不易斷裂。

（4）采用六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉的膠料炭黑分散度優(yōu)于采用四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉的膠料，炭黑在膠料中的分散性能改善。

（5）與采用四棱異步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉的膠料相比，采用六棱同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉的膠料拉伸強(qiáng)度略有提高，撕裂強(qiáng)度和耐磨性能明顯提高，壓縮生熱降低，其他性能相近，綜合性能提高。