六棱同步轉子密煉機的應用研究

廉 旭，馬 浩，張 明

[中策橡膠（建德）有限公司，浙江 杭州 310008]

我公司購置了1臺大連橡膠塑料機械股份有限公司新開發的F370型六棱同步轉子密煉機。本工作以全鋼子午線輪胎胎面膠生產為例，對F370型六棱同步轉子密煉機的操作性能、生產效率和混煉膠膠料性能進行研究，并與F370型四棱異步轉子密煉機對比。

1 六棱同步轉子密煉機特點

F370型六棱同步轉子密煉機采用了六棱轉子。六棱轉子有3個長棱和3個短棱，長棱與短棱的旋向相反。根據棱寬及棱與密煉室內壁間隙，每個長棱又分為L，M，S三段：L段棱寬大，其與密煉室內壁的間隙大；M段棱寬中等，其與密煉室內壁的間隙中等；S段棱寬小，其與密煉室內壁的間隙小。

在膠料捏煉過程中，由于六棱轉子的棱高低不同，膠料在棱側方向上受到左右渦旋作用；同時膠料反復地進行軸向往復運動，起到了攪拌作用，捏煉效果更強烈。總的來說，膠料捏煉過程中流動和變形的受力情況很復雜，來源大致分為4種：（1）轉子突棱頂與密煉室內壁間隙的捏合作用；（2）轉子間的攪拌作用；（3）轉子間的折卷作用；（4）轉子間的軸向往返切割和攪拌作用。

該六棱轉子冷卻方式采用中空噴淋冷卻（中空比較大），轉子冷卻效果良好。

2 六棱同步轉子密煉機應用試驗

2.1 相位角確定

六棱同步轉子安裝時初始相位角為0°。密煉機試機時，混煉25～30 s時胎面膠溫度就達到了200 ℃，排膠后發現膠料局部過煉并且摻雜大量冷膠，這說明轉子相位角不合適，轉子間的軸向往返切割和攪拌作用差，造成密煉機無法正常工作。

對轉子相位角進行調整，選擇180°和150°的相位角進行對比試驗。轉子相位角對混煉膠門尼粘度、炭黑分散度的影響如表1所示。

表1 轉子相位角對混煉膠門尼粘度和炭黑分散度的影響

從表1可以看出，與轉子相位角為150°時混煉的膠料相比，轉子相位角為180°時混煉的膠料門尼粘度較低，炭黑分散度較高，但設備噪聲較大。從設備保護角度考慮，轉子相位角選為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型六棱同步轉子密煉機和F370型四棱異步轉子密煉機各混煉15車膠料：一段和二段混煉在F370型密煉機中進行，終煉加硫黃在同一臺GK255型密煉機上進行。

2.2.1 門尼粘度和混煉時間

六棱同步轉子密煉機混煉膠和四棱異步轉子密煉機混煉膠的門尼粘度和混煉時間分別如表1和2所示。

對比表1和2，用六棱同步轉子密煉機生產的一段混煉膠門尼粘度為59.7，混煉時間為108.2 s，二段混煉膠門尼粘度為53.9，混煉時間為95.4 s，而用四棱高效轉子密煉機生產的一段混煉膠門尼粘度為59.5，混煉時間為123.5 s，二段混煉膠門尼粘度為54.7，混煉時間為117.6 s。可以看出，采用不同轉子密煉機，混煉膠達到相同門尼粘度所需的混煉時間差異較大，六棱同步轉子密煉機一段混煉時間比四棱高效轉子密煉機一段混煉時間縮短12.4%，二段混煉時間比四棱高效轉子密煉機二段混煉時間縮短18.9%，六棱同步轉子密煉機的生產效率比四棱高效轉子密煉機提高15.6%。

表1 六棱同步轉子密煉機混煉膠的門尼粘度和混煉時間

表2 四棱異步轉子密煉機混煉膠的門尼粘度和混煉時間

2.2.2 炭黑分散度

混煉膠的炭黑分散度對硫化膠性能影響較大。采用炭黑分散度儀測試六棱同步轉子密煉機混煉膠和四棱異步轉子密煉機混煉膠的炭黑分散度，結果分別如表3和4所示。

表3 六棱同步轉子密煉機混煉膠的炭黑分散度

從表3和4可以看出，六棱同步轉子密煉機一段混煉膠、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子密煉機混煉膠，說明用六棱同步轉子密煉機生產的混煉膠中炭黑分散效果較好。

2.2.3 工藝性能

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

表4 四棱異步轉子密煉機混煉膠的炭黑分散度

與四棱異步轉子密煉機混煉膠相比，六棱同步轉子密煉機混煉膠的成團性能較好，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車六棱同步轉子密煉機終煉膠和四棱高效轉子密煉機終煉膠進行硫化，測試膠料物理性能，結果如表5所示。

從表5可以看出，與四棱異步轉子密煉機膠料相比，六棱同步轉子密煉機膠料拉伸強度略有提高，撕裂強度明顯提高，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系。

表5 六棱同步轉子密煉機膠料和四棱異步轉子密煉機膠料的性能

3 結論

（1）從設備保護角度考慮，六棱同步轉子的相位角以150°為宜。

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

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

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

（5）與采用四棱異步轉子密煉機混煉的膠料相比，采用六棱同步轉子密煉機混煉的膠料拉伸強度略有提高，撕裂強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。