优化密炼机上辅机系统提高密炼机炼胶效率

炼胶工 炼胶是橡胶 产 品 加 工 的 第 一 道 工 序 ， 艺可 通 过 优 化 上 顶 栓 动 作 、 提 高 密 炼 机 转 速、 缩 短 炭黑投料时间和缩短注油和投胶料时间进行 优化 。 ） （ 优化上顶栓动作 。 上顶栓一次动作时 ， 气 １ ， ， 动上顶栓为 １ 液 压 上 顶 栓 为 通 过 减 少 上 ０ｓ ８ｓ 可 以 提 高 炼 胶 效 率。如 采 用 浮 砣 顶栓动作次 数 ， 开密炼机卸料门 和 浮 砣 注 油 ， 可减少上顶栓一次 ， 动作 ， 至少可以节约 辅 助 时 间 ８ｓ 需要提砣时也 应尽量利用中位以节省动作时间 。 其中浮砣开密 炼机卸料门和浮 砣 注 油 时 应 采 用 保 护 措 施 ， 以确 保压砣处于浮动状态 。 ） （ 采用高效 密 炼 机 冷 却 装 置 可 提 高 密 炼 机 ２ 转速 ， 从而进行高速混炼 。 （ ） 注油时间应控制在 １ 加炭黑（ 粉 ３ ５ｓ 以 内 ， 时间则应在 ２ 料） ０ｓ以内 。 （ ） 输送带进 密 炼 机 入 口 应 设 计 成 向 下 倾 斜 ４ 方式 ， 以减少密炼机进料门挤胶的几率 ， 同时采用 一般情况 双速电机或变频电 机 以 便 快 速 投 胶 料 （ ） 。 可缩短 ３～６ｓ 通过调整混炼工艺 ， 缩短辅助时间 ， 一般可使 ， 混炼辅助时间缩短 １ 可提高产能 ６％ 。 以 ３ ０ｓ ７ ０ 密炼机为例 ， 计算每年节省总费用如下 。 ， 产值提高 ： 若缩短混炼辅助时间 １ 原炼胶 ０ｓ ， 周期为 ３ｍ 现炼胶时间为 １ ｉ ｎ ８ｈ 炼胶 １ ６ ０车， ７ ０
－１） （ Ｄ Ｂ Ｐ 吸收值／ ｍ Ｌ·ｇ
建议输送管材料 不锈钢管或铝合金管 不锈钢管或铝合金管 不锈钢管或铝合金管 不锈钢管或铝合金管 不锈钢管或铝合金管 不锈钢管或铝合金管 不锈钢管或铝合金管 内衬橡胶铝合金管 内衬橡胶铝合金管 内衬橡胶铝合金管 内衬橡胶铝合金管 内衬橡胶铝合金管 内衬橡胶铝合金管 没有经验 内衬橡胶管
粒子直径约为 ０． 于 ０． ０ ９ １ ｍｍ 细粉含量增大 ， ３ １ 输送 （ 参 数 ２） 的 ０． １ ０ ７ ｍｍ ｍｍ 的分布明显下降 ， 再次出现峰值 ， 说明 ０． 左右大粒子破碎后 ３ １ｍｍ 形成了 ０． １ ０ ７ｍｍ 细粉 。
·ｍ－３ ｋ ｇ
图 １ 炭黑 Ｎ ６ ６ ０ 经过一级气力输送后的粒子分布
表 １ 不同炭黑输送前后堆积密度 （ 粒子破碎率小于 ５％ ）
炭黑品种 Ｎ ３ ７ ５ Ｎ ３ ２ ６ Ｈ－Ｎ ３ ２ ６ Ｎ ３ ３ ０ Ｎ ６ ６ ０ Ｎ ２ ２ ０ 输送前堆积密度 ３ ９ ０ ４ ９ ６ ５ ０ １ ４ １ １ ４ ９ ０ ３ ７ ６
破碎率最大 ， 最小的是 Ｎ 同时 ， 橡胶内衬管破碎率较大 ， 但由于橡胶内衬管可阻止粘附的优点可补偿其破碎率高的不足 。 Ｎ ７ ７ ２ 次之 ， ６ ５ ０，
２· －１） （ Ｃ ＴＡ Ｂ 值／ ｍ ｇ
破碎率及粘附情况
７ ２±７ １ １ １±１ ０ ９ ２～１ １ ２ １ ２ １±１ ０ ７ ８±６ １ ２ ２ ９ ０±１ ０ ６ ４±８ ５ ８±６ ６ ５±８ ７ ２±８ ６ ５ ６ ５±６ １ ２±０． ６
３ （ ） １ ０～１ ５ ×１ ０
７ ４～７ ９ ３ ５～５ １ ７ ４～９ ０ ３ ６～５ ２ ２ ８～４ ２ ３ ６ ３ ０～４ ６ ２ ８～４ ４ ２ ３～３ ５ ２ ３～３ ９ ２ ３～３ ９ ３ ３ ２ ３～３ ５ ２ ８ ０． １ 破碎率小 破碎率小 ， 粘附 粘附 破碎率小 ， 粘附 破碎率小 ， 粘附 破碎率小 ， 粘附 破碎率小 ， 粘附 破碎率小 ， 粘附
第１期
李 勇． 优化密炼机上辅机系统 提高密炼机炼胶效率 表 ２ 常用炭黑的 Ｄ Ｂ Ｐ和 Ｃ Ｔ Ａ Ｂ 值与建议输送管材料下炭黑破碎率和粘附情况
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炭黑 Ｎ ３ ２ ６ Ｎ ５ ３ ９ Ｎ ３ ３ ０ Ｎ ５ ５ ０ Ｎ ６ ３ ０ Ｎ ６ ５ ０ Ｎ ６ ６ ０ Ｎ ６ ４ ２ Ｎ ７ ５ ４ Ｎ ７ ６ ２ Ｎ ７ ７ ４ Ｎ ７ ７ ２ Ｎ ７ ６ ２ Ｓ Ｐ ５ ０ ０ ０ Ｎ ９ ９ ０
１） 布勒试验循环 ５～１ 粘附厚度为 ２ ０次， ０ｍｍ
破碎率小
破碎率小 ， 粘附 采用橡胶内衬管时堵塞 ） ·ｍ－３ 倾注密度为 （ ６ ０ ０±４ ０ ｋ ｇ
］ ３ ４ － ） ； 布勒公司试验 ［ 另外 ， 炭黑 Ｎ 密相输送时 ， １ ２ ３ ４ 采用稀相输送橡胶管比不锈钢管细粉含量增大 ２ ０％ ， Ｎ ６ ５ ０ 则增大７％ ， Ｎ ２ ３ ４ 注 ：
， 李勇 （ 男， 内 蒙 古 卓 资 人， 山东省高分子 １ ９ ６ ２—） 作者简介 ： 青 岛 科 技 大 学） 教 授， 硕 士， 主要 材料先进制造技术重 点 实 验 室 （ 从事气力输送与橡胶机械相关技术开发与研究 。
， 每班可炼胶 １ 每班多炼 ９． 每千 ｓ ６ ９． ４车， ４ 车胶 ， ， 克胶产值按 １ 每车胶质量为３ 每 ５元 计 算， ５ ０ｋ ｇ 每年按３ 则每年可增产值 天 ３ 班， ０ ０ ｄ 计 算， 利 润 率 按 ６％ 计 算 ， 可增加利润 ４ ４ ４ １． ５万 元 ， 。 万元 ２ ６ ６ ． ４ ３ 节省电能 ：密 炼 机 采 用 提 砣 加 炭 黑 ， 注油多 转子一直处于运行状态 ， 由 采用提砣或浮砣方式 ， 于没有压砣压力 ， 在加炭黑和注油期间炼胶效果 几乎为零 ， 此时功率 消 耗 一 般 为 ３ 炼胶时 ０ ０ｋＷ， 功率约为 １ 则 ８ｈ 内节约时间 ０． １ ０ ０ｋＷ， ４ ４ ４ｈ， 节省时间按功率 ３ 每 度 电 按 ０． ０ ０ｋＷ、 ７ 元 计 算， 每年可节省 ８． ３ ９ 万元 。 节省密封环工艺油 ： 按每吨胶用 ２． ５ｋ ｇ 密封 环工艺油计算 ， 每年可节省 ７． ４ ０ ２ ５ｔ工艺油 。 这些计算不包括节省的人工和设备折旧等 。 从上面计算可以看出 ， 优化炼胶工艺 、 缩短炼 胶辅助时间 ， 产 生 的 经 济 效 益 非 常 明 显。本 工 作 炭 黑 结 垢、 油 料 称 量 和 注 油、 探讨 炭 黑 细 粉 含 量 、 炭黑投料时间及卸料机理的理论模型对密炼机炼 胶效率的影响 。 １ 炭黑细粉含量 轮胎企业的技术规定进入密炼机的炭黑细 粒径小于１ 粉（ ２ ５μ ｍ ）质 量 分 数 不 得 大 于 否则会造成混炼胶 ３ ０ ． １ ５， ０ ０％ 定 伸 应 力 急 剧 下降。炭黑 粒 子 破 碎 率 还 会 对 炼 胶 效 率 产 生
１ ４］ － 。 以下影响［
（ ） 细粉含量增大 ， 容易造成其在管道和设备 １
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橡 胶 工 业 ２ ０ １ ２ 年第 ５ ９卷
内壁的粘附 ， 这些 粘 附 物 会 引 起 输 送 管 道 截 面 减 小， 输送能力下降 ， 甚至发生堵塞 。 同时粘附物的 脱落会造成称量不准确 ， 导致配方失真 ， 人工干预 过程则影响炼胶效率 。 （ ） 在管道内壁的粘附引起输送管道截面减 ２ 气速 增 大， 导 致 粒 子 的 破 碎 率 增 大， 而不 小后， 同压缩状态的炭黑粉饼 会 导 致 炭 黑 在 胶 料 中 很 难分散。 （ ） 细粉含量的增大导致堆积密度下降 ， 炭黑 ３ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ动性下降 ， 进 而 延 长 卸 料 和 称 量 时 间。炭 黑 经 过一次气力输送后堆积密度变化见表 １。
炭黑经过气力输送后 ， 堆积 从表 １ 可以看出 ， 其 下 降 幅 度 与 粒 子 破 碎 程 度 有 关。 密 度 均 下 降， 细粉含量越高 ， 堆积密度下降越大 。 也就是说 ， 炭 黑经过二级气力输送后的堆积密度比太空包直接 投料或一级气力输送堆积密度均小 。 输送距离越 长， 炭黑粒子破碎越大 ， 堆积密度下降越大 。 除尘 器收集的粉尘由 于 几 乎 全 部 为 细 粉 ， 堆积密度约 ·ｍ－３ 。 炭 黑 细 粉 颗 粒 之 间 存 在 大 量 气 为４ ０ｋ ｇ 体， 即 存 气 性， 类似于喷雾 炭 黑， 堆积密度几乎下 ／ 降到 １ 相同质量的炭黑 体 积 可 膨 胀 到 原 来 的 １ ０， 因此输送和卸料速 度 慢 也 是 必 然 。 从 炭 黑 １ ０倍， 卸料速度看 ， 太空 包 直 接 投 料 进 入 储 罐 进 行 配 料 几乎没有粒 子 破 碎 ， 备 料 斗 卸 料 时 间 最 短。这 也 是相同炭黑品种 、 相同加料装置 ， 由于炭黑输送方 式和输送距离不同 ， 投料时间相差比较大的原因 。 投料时间主要取决于一次投料体积， 而非配方 质量 。 图 １ 所示为炭黑 Ｎ ６ ６ ０经过一级气力输送后 不同输送参数下的粒子分布图 。 输送前炭黑细粉 含量小 ， 主要粒径分布集中在约 ０． ３ １ ｍｍ。 经 过 一级气 力 输 送 后 可 以 看 出 ， 输送（ 参 数 １） 粒径小
输送后堆积密度 ３ ８ ７ ４ ９ ２ ４ ９ ５ ４ ０ ８ ４ ８ ３ ３ ５ ４
２ 炭黑结垢 炭黑使用的设备要求能阻止炭黑粘附在与其 接触的任何表面 。 造粒炭黑在多数情况下能自由 流动 ， 但随着时间推移 ， 其中含有的微细粉会在设 备中沉积并 结 垢 。 对 于 低 结 构 和 低 表 面 能 炭 黑 ， 如Ｎ 尤 其 应 注 意， 这类炭黑不能 ７ ７ ２和 Ｎ ７ ７ ４ 等， 必 须 采 用 橡 胶 内 衬 管。 采 用 不 锈 钢 管 进 行 输 送， 但橡胶内衬管输 送 由 于 摩 擦 阻 力 大 ， 导致炭黑粒 子破碎率较大 。 为防止炭黑结垢 ， 可采取以下措施 。 （ ） 输送管采 用 炭 黑 含 量 高 的 特 殊 配 方 高 密 １ 度聚乙烯管或橡 胶 内 衬 铝 合 金 管 ， 以保证输送任 何种类炭黑都不产生结垢积层问题 。 输送非低结 构和低表面能的炭黑 ， 可以选择不锈钢管 。 （ ） 称量斗和 密 炼 机 后 加 料 装 置 用 氯 丁 橡 胶 ２ 以保证 内衬或带有充气 橡 胶 内 衬 的 钢 框 架 制 成 ， 所配物料能快速和全部卸下 。 （ 专利号 Ｕ ３）采 用 美 国 专 利 技 术 （ Ｓ Ｐ ） 。 的聚氨酯涂敷尼龙内衬 ４ ８ ８ ９ ２ １ ９ （ ） 一些资料介绍 ， 炭黑料斗内衬采用 Ｈ ４ ａ － ｙ ｐ （ 氯磺化聚乙烯橡胶 ） 衬也有较好效果 。 ｌ ｏ ｎ Ｌ ｉ ｎ ｅ ｒ ） （ 炭黑在螺旋表面粘附时 ， 会使输送能力下 ５ 降， 严 重 时 造 成 螺 旋 堵 塞， 因此可设计为加热螺 旋， 利用热表面可减少炭黑的粘附 。 常用炭黑的 Ｄ Ｂ Ｐ和 Ｃ ＴＡ Ｂ值与建议输送管 材料下炭黑破碎率和粘附情况如表 ２ 所示 。
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李 勇． 优化密炼机上辅机系统 提高密炼机炼胶效率
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优化密炼机上辅机系统 提高密炼机炼胶效率
李 勇
［ ， ］ 山东省高分子材料先进制造技术重点实验室 （ 青岛科技大学 ） 山东 青岛 ２ ６ ６ ０ ６ １
探讨气力输送过程中各工艺辅助时间及成本和炭黑粒 子 破 碎 对 密 炼 机 炼 胶 效 率 的 影 响 。 通 过 采 用 相 应 输 摘要 ： 并优化工艺缩短炭黑投料和注油 等 辅 助 过 程 时 间 后 ， 可大大提高密炼机混炼效率。 送管材和相应技术措施防止结垢 ， 针对密炼机投料过程中易产生堵塞的问题 ， 采用圆形偏心料斗和软斜槽及管夹阀后 ， 可大大减少堵塞 ， 提高炼胶效率 。 密炼机 ； 上辅机 ； 气力输送 ； 炼胶效率 ； 投料 关键词 ： ） ＴＱ ３ ３ ０． ４＋３ 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ８ ９ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ２ ０ １ ０ ０ ４ １ ０ ６ 中图分类号 ： － － －