轮胎制造密炼工艺全程介绍

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对轮胎产品的影响 ----轮胎均匀性
RFV,RRO,LRO,BPS; ----耐久性能
胎侧龟裂, 胎面崩花,异物,生热异常, 部件脱层等等; ----外观缺陷 打磨,缺胶补疤。
谢 谢!
附:工艺参数曲线(GK320)
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密炼工艺
研发配方
目录:
1. 概述 2. 密炼作业流程 3. 密炼机工作原理 4. 密炼设备 5. 影响密炼机混炼效果的因素 6. 胶料的质量检测 7. 密炼对轮胎生产的影响
1、概述:
密炼工艺:通过在密闭式炼胶机及适当的加工条件下,将配 合剂与生胶均匀混合在一起,制成质量均一、满足后续加工 的混合物,完成这一加工操作的工艺过程即为胶料密炼工艺, 简称密炼。
填充系数小,容量不足会降低对胶料的剪切作用和捏炼作用,甚至出现胶
料打滑和转子空转现象,导致混炼效果不良。生热慢,单车产量低,影响生 产效率。
装料容量经验公式:Q=K·V·ρ
Q——装料容量,Kg;
K——填充系数,通常取0.7~0.8;
V——密闭室的总有效容积,L; ρ——胶料的密度,g/cm3。
填充系数K的选取与确定应根据生胶种类和配方特点,设备特征与磨损程度、上顶拴
6) 出片装置: 功能:将主机排出的物料压成连续的薄片。 主要装备:挤出机或开炼机。
7) 胶片冷却系统: 功能:胶片悬挂、冷却、收取。 主要装备:胶片冷却系统。
5、影响密炼机混炼效果的因素:
• 混炼容积
填充系数大,容量过大,胶料翻转困难,使上顶拴位置不当,使一部分胶
料在加料口颈处发生滞留,从而使胶料混合不均匀,混炼时间长,并容易导 致设备超负荷,能耗大生热大,散热困难,升温快;
从填充剂投入到第二功率峰值的时间, 称为炭黑混入时间 (BIT值) 。常以 BIT 值来衡量生胶混炼性能的优劣, 此值越小, 表示混炼越容易。
4、密炼设备:
4.1、核心设备
----密炼机(internal mixer)
1)GK型密炼机 德国WP公司开发制造 湖南益阳橡胶机械厂80年代引进其技术
应用最广:切线型转子 N系列; 啮合型转子 E系列
7、密炼后胶料对轮胎性能的影响:
密炼生产的胶料,是后道工序轮胎各部件制造的 基本材料。因此,胶料性能的好坏,对后续生产 及轮胎产品性能,有着至关重要的作用。
• 对部件加工的影响 压出: 尺寸稳定性,生热,内部气孔; 压延: 帘布经密,贴胶效果; 成型: 喷霜,胶料不粘; 硫化: 缺胶。
7、密炼后胶料对轮胎性能的影响:
压力来确定。NR及含胶率高的配方,K应适当加大;合成胶及含胶率低的配方,K应适 当减小;磨损程度大的旧设备,K应加大;新设备要小些;啮合型转子密炼机的K应小 于剪切型转子密炼机;上顶拴压力增大,K也应相应增大。另外逆混法的K必须尽可能 大。
门尼高、硬度高的胶料应适当降低填充系数。有SILICA的胶料通常填充系数也取得小一
a—加入配合剂, 落下上栓;b—上顶栓稳定; c—功率低值;d—功率二次峰值;e—排料;f—过炼及温度平坦
3、密炼原理:
3.3、密炼机混炼历程。
(1) 湿润 当生胶、 炭黑等配合剂投入密炼室时, 容积达到最大值 (a点) , 混 炼开始。在上顶栓压力和混炼作用下胶料容积迅速减小, 功率曲线出现第一次 高峰 (b点) 。之后,随着橡胶逐渐渗入到炭黑附聚体的内部空隙, 形成炭黑 橡胶团块, 胶料容积继续下降,功率曲线也随之下降。当功率下降到最低值时 (c点) , 表明橡胶已充分湿润了炭黑颗粒表面, 与炭黑混合成为一个整体。
GK系列主要有:GK270,GK370,GK650, SEYEN410
4、密炼设备:
4.1wenku.baidu.com核心设备
----密炼机(internal mixer)
2) BANBURY型密炼机 美国FARREL公司开发制造,故又称为F系列。 大连橡胶机械厂加以消化吸收,逐步开发出中国 的F系列密炼机。 F系列目前主要有F270,F370,F620等。
通常,冷却水要求:压力 ≥0.2Mpa; 温度 30±10℃
5、影响密炼机混炼效果的因素:
• 混炼时间
在同样条件下采用密炼机混炼胶料所需的混炼时间比开 炼机短得多。混炼质量要求一定时,所需混炼时间随密炼 机转速和上顶栓压力提高而缩短。加料顺序不当,混炼操 作不合理都会延长混炼时间。
延长混炼时间能提高配合剂在胶料中的分散度,但也会 降低生产效率。混炼时间过长又容易造成胶料过炼而使硫 化胶的物理机械性能受到损害,还会造成胶料的“热历史 ”增长而容易出现焦烧现象,因此应尽可能缩短胶料的混 炼时间。
由于转子端面构造的不同,因此转子之间的速比变化较大,范围 在0.91-1.41之间。
化学反应 由于摩擦会产生静电,使氧气活化,在高温作用下,
这些活化氧使橡胶大分子发生氧化断裂。
3、密炼原理:
3.3、密炼机混炼历程。
密炼机混炼可分为湿润、 分散及捏炼三个阶段。由图 可见, 炭黑胶 料混炼过程中, 功率出现两次峰值 (b 点和 c 点) , 容积从 d点之后 逐渐下降, 温度不断上升。这就从本质上反映了橡胶和配合剂混合经 历的全过程。
(2 ) 分散 通过密炼机转子突棱和室壁间产生的剪切作用, 使炭黑附聚体搓碎变 小,分散到生胶中, 并进一步生成结合橡胶。由于搓碎炭黑附聚体使消耗的能 量增加, 结合橡胶的生成使胶料弹性增加, 所以功率曲线回升, 出现第二个峰 值 (d点) 。
(3) 捏炼 配合剂的分散已基本完成, 继续混炼可进一步增进胶料均匀程序, 并 使胶料因力化学降解而黏度继续降低, 因而功率曲线缓慢下降。
点。
一般取0.75左右
5、影响密炼机混炼效果的因素:
• 加料顺序
影响分散效果、生产效率。 ----油料的加入时间; ----碳黑的加入时间
举例
常规顺序:生胶;活性剂、防老剂、其他助剂;碳 黑;软化剂(油); 硫化促进剂。
逆式:碳黑先加,可以大幅度提高生产效率。但对密炼机 的功率要求较高,此外,上顶栓压力也必须可以随机进行 调整。
2、密炼作业流程:
原材料仓库
发料
配方调用
送炭黑油
烘切胶 小粉料品种及总重



生胶
细料
炭黑与油料的称 量
混炼与排 胶
出片至收 胶
终炼胶
配制隔离 剂
胶料快检
停放至发 胶
2、密炼作业流程:

切胶、烘胶
----RSS块头太大(600*600*600mm),无法加料;
----生胶在常温下黏度很高,难于切割和进一步加工,所以需要烘胶。天然橡胶烘胶温度一般为50 ~60℃,时问为24~36h。在冬季烘胶时问较长,一般在36~72h左右。
剪切型:4WH,4WS,6WI,ZZ2; 啮合型:E,SN4:
5、影响密炼机混炼效果的因素:
• 转子转速 母炼:40—70rpm; 终炼:15—40rpm; 再炼:30—50rpm 提高密炼机转子的速度是强化混炼过程的最有效的措 施之一。密炼机的平均切变速率与转子转速成正比。切 变速率增大, 单位时间的总剪切变形量增大, 混炼速度 加快。混炼时间大体上与转子转速成反比关系,转速增 加一倍,混炼周期大约缩短30%~50%。提高转速会加速 生热,导致胶料粘度降低,机械剪切效果降低,, 从而 又对混炼产生负面影响, 所以必须强化冷却系统, 提高 冷却效果。
• 检测主要分为两大部分:
1)快速测定 均匀性:密度、硬度、可塑度; 流变性能:门尼、硫变仪(MH、ML、TC30、 TC95)等。
6、胶料的质量检测:
2) 配方研究 通过一系列物理性能、硫化性能测 试比较,对胶料的配方性能极其生产工艺进行研 究分析 。项目主要有: ----强伸性能 ----碳黑分散 ----焦烧性能 ----动态分析 ----磨耗性能等
5、影响密炼机混炼效果的因素:
• 上顶栓压力
动力形式: 风压式 压力受气源压力变化容易发生波动,能耗大,
使用成本较高,噪音也大。但上顶栓可以随密炼室内部 压力变化而上下浮动;
液压式 压力稳定,但上顶栓浮动困难,影响设备寿命 。
胶料表面压力:无论哪种动力形式,上顶栓对胶料表 面的压力都基本保持一致。通常:
5、影响密炼机混炼效果的因素:
• 混炼温度
举例
混炼温度高有利于生胶和胶料的塑性流动和变形,有利于
橡胶对固体配合剂粒子表面的湿润和混合吃粉,但又使胶
料的粘度下降,不利于配合剂粒子的破碎与分散混合。混
炼温度过高还会加速橡胶的热氧老化,使硫化胶的物理机
械性能下降,即出现过炼现象;还会使胶料发生焦烧现象
,所以密炼机混炼过程中必须采取有效的冷却措施;但温 度不能太低,否则会出现胶料压散现象。
4、密炼设备:
4.2、辅助装备
3)上辅机系统(PC机): 功能:信息的采集、输入、处理、显示等。
4) 细料称量系统: 功能:细料的称量、配合等。 有自动方式,也有手动方式。 主要装备:全自动细料称量系统、电子台 称、磅秤等。
4、密炼设备:
4.2、辅助装备
5) 切胶机: 功能:生胶的分割等。 主要装备:单刀切胶机、多刀切胶机。
----老配方 下位机选择、确认

混炼----母炼、再炼、终炼

出片
挤出机出片: 单螺杆/双螺杆
开炼机出片: 单台/双台

胶片冷却----胶片冷却联动线,

收胶与标识

检验与放行
母炼:门尼;
终炼:硬度、比重、门尼、硫变仪等。
3、密炼原理:
3.1、密炼机的基本构造
工作系统 ----密炼室 ----上顶栓 ----转子 ----卸料门 ----加热冷却系统 辅助系统 ----润滑系统 ----密封系统 ----电机传动装置
3、密炼原理:
3.2、混炼实际上是一种力化学过程。
机械力 物料从加料口进入后,受到两转子的挤压和剪切,并随转
子回转,在室壁和转子棱角间被剪切。如此反复循环受力和摩擦,使 胶料温度急剧上升,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。配合剂随胶料一起通过转子与转子间 隙、转子与上、下顶栓、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。转子表面的突棱使胶料绕转子 运动的同时,还发生轴向移动,进一步增加胶料之间的混合和摩擦作 用。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。
3)英国FRANCIS.SHOW公司开始生产啮合型密炼机, 称为K型密炼机。
目前我国轮胎行业主要使用的是GK系列。
4、密炼设备:
4.2、辅助装备
1)碳黑输送、喂料系统: 功能:输送、储存、称量、加料等。 主要装备:压送罐、日储斗、碳黑称、检量称等。
2)油料输送、喂料系统: 功能:油料的输送、储存、称量、加料等。 主要装备:脱水罐、保温罐、电子称、注油泵等。
5、影响密炼机混炼效果的因素:
• 过程控制方式 ----时间控制; ----温度控制; ----能量控制; ----温度—时间控制(工艺参数曲线); ----时间—能量控制; ----时间—温度—能量控制; ----瞬时功率控制
6、胶料的质量检测:
• 一个配方胶料混炼完成后,必须对其进行检查, 确认其物料混炼是否均匀,性能是否符合预定要 求。
烘胶温度不宜过高,否则会影响橡胶物理机械性能。

细料称量
----自动称量:防老剂、活性剂、粘合剂等;
----手动称量:促进剂、硫化剂、填充剂等。

碳黑输送与称量
----集中输送,螺旋加料,电子称自动称量

油料输送与称量
----高温脱水,高温输送,电子称自动称量

配方输入与选择
----新配方、修改配方 上位机输入;
母炼 0.5--0.6MPa; 终炼 0.3--0.5MPa; 上顶栓压力提高会加速混炼过程胶料生热,并增加混 炼时的功率消耗。
5、影响密炼机混炼效果的因素:
• 转子结构和类型
转子工作表面的几何形状和尺寸在很大程度上决定了 密炼机的生产能力和混炼质量。密炼机转子的基本构型 有两种:剪切型转子和啮合型转子。一般说来,剪切型 转子密炼机的生产效率较高,可以快速加料、快速混合 与快速排胶。啮合型转子密炼机具有分散效率高、生热 率低等特性,适用于制造硬胶料和一段混炼。啮合型转 子密炼机的分散和均化效果比剪切型转子密炼机要好, 混炼时间可缩短30~50%。
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