密煉機上壓砣控制系統的改進效果

周 重

（山東永盛橡膠集團有限公司，山東 東營 257335）

密煉機是橡膠制品生產過程中的主要設備，由上壓砣、下壓砣、轉子和混煉室等部分組成[1-5]。其中上壓砣是密煉機的核心部件，其功能是為密煉室提供穩定的壓力，是提高煉膠質量的關鍵因素[6-8]。早期生產的密煉機上壓砣多采用氣壓控制系統，不僅噪聲大，而且壓力不穩定。采用液壓控制系統控制上壓砣壓力較穩定，可提高混煉膠質量和生產效率。

為進一步優化生產，我公司對GK255型密煉機上壓砣控制系統進行改進，即由氣壓控制系統改為液壓控制系統。本工作從快檢和實驗室檢測數據、煉膠段次優化和生產成本等方面對上壓砣氣壓控制方法改進前后情況進行分析。

1 實驗

1.1 主要原材料

天然橡膠（NR），SMR20，馬來西亞產品；炭黑N375，龍星化工股份有限公司產品；白炭黑，山東青州聯科白炭黑有限公司產品；不溶性硫黃OT-20，山東尚舜化工有限公司產品。

1.2 配方

以全鋼子午線輪胎帶束層膠為例進行分析，其生產配方如下：NR 100，炭黑N375 42，白炭黑 10，氧化鋅 8，癸酸鈷 1.2，防老劑4020 2，不溶性硫黃OT-20 5，其他 8.9。

1.3 主要設備和儀器

GK255型密煉機，益陽橡膠塑料機械集團有限公司產品；XLB-Q600×600×3型平板硫化機，上海第一橡膠機械廠有限公司產品；MV2000型門尼粘度計、MDR2000型流變儀和T2000型電子拉力機，美國阿爾法科技有限公司產品；炭黑分散儀，北京萬匯一方科技發展有限公司產品；雙工位機床試驗機，天津久榮車輪技術有限公司產品。

1.4 混煉工藝

1.4.1 上壓砣氣壓控制混煉

采用4段混煉工藝。一段混煉轉子轉速為40 r·min-1，混煉工藝為：加入生膠→壓壓砣（55 s）→加入小料和炭黑（55 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（30 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（45 s或160 ℃）→排膠，總混煉時間為190 s。

二段混煉轉子轉速為30 r·min-1，混煉工藝為：加入一段混煉膠→壓壓砣（45 s）→加入小料和炭黑→壓壓砣（30 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（50 s或135 ℃）→ 排膠，總混煉時間為140 s。

三段混煉轉子轉速為25 r·min-1，混煉工藝為：加入二段混煉膠→壓壓砣（45 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（50 s或130 ℃）→排膠，總混煉時間為120 s。

終煉轉子轉速為15 r·min-1，混煉工藝為：加入三段混煉膠、硫黃和促進劑等→壓壓砣（55 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（45 s）→提壓砣清掃→壓壓砣（50 s或100 ℃）→排膠，總混煉時間為190 s。

1.4.2 上壓砣液壓控制混煉

采用3段混煉工藝。一段、二段和終段混煉除總混煉時間分別為180，130和180 s，其余均同上壓砣氣壓控制的一段、二段和終段混煉工藝。

1.5 性能測試

膠料各項性能均按相應國家標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 混煉工藝優化

密煉機上壓砣改為液壓控制系統后，上壓砣壓力非常穩定；膠料在密煉機中受到轉子、上壓砣、下壓砣的剪切力增強。分別采用快檢和實驗室檢測方法對各段液壓控制上壓砣混煉膠（試驗膠料）和氣壓控制上壓砣混煉膠（對比膠料）的各項性能進行測試。

2.1.1 不同段次混煉膠性能

不同段次混煉膠的快檢性能見表1。

表1 不同段次混煉膠的快檢性能

由表1可以看出，密煉機上壓砣改為液壓控制系統后，相同段次的膠料門尼粘度減小、密度均勻性和炭黑分散等級提高。這說明密煉機上壓砣采用液壓控制系統的膠料、炭黑和小料在密煉機中混煉更均勻，密煉機剪切力增強，使混煉膠質量明顯提高。

由表1還可以看出，密煉機上壓砣采用液壓控制系統的二段混煉膠性能與采用氣壓控制系統的三段混煉膠性能相當，即改進后可省去三段混煉工序。

2.1.2 終煉膠性能

終煉膠快檢和實驗室檢測性能分別如表2和3所示。

表2 終煉膠快檢性能

表3 終煉膠實驗室檢測性能

從表2和3可以看出，密煉機上壓砣改為液壓控制系統后，終煉膠混煉時間縮短了10 s，但終煉膠性能檢測結果相當。這說明改進后的終煉膠混煉工藝完全可行，可以省去三段混煉工序。

2.2 成品性能

采用試驗膠料和對比膠料分別生產了一批11.00R20和12.00R20全鋼載重子午線輪胎，按照GB/T 4510—2015進行輪胎室內耐久性測試，結果如表4所示。

表4 輪胎室內耐久性測試結果

按照國家標準要求，輪胎耐久性測試時間超過47 h即為合格品，超過77 h即達到優級品要求。由表4可見，試驗輪胎的耐久性能略優于對比輪胎，兩種成品輪胎的耐久性能均達到國家標準優級品水平。

3 結論

（1）密煉機上壓砣控制系統由氣壓控制改為液壓控制后，炭黑分散性和混煉膠質量穩定性提高，成品輪胎耐久性能略有提高。

（2）密煉機上壓砣控制系統改進后，膠料混煉工藝步驟減少、混煉時間縮短。改進前一臺密煉機每天可生產420車膠料，改進后每車膠料混煉時間縮短了10 s，每天可多生產23車膠料，生產效率明顯提高。

（3）密煉機上壓砣控制系統改進前每天需要生產20車帶束層三段混煉膠，改進后省去三段混煉工序，一年可節省電費和人力成本約10萬元，經濟效益顯著。

（4）密煉機上壓砣控制系統改進后生產的全鋼載重子午線輪胎投放市場后反饋良好。

致謝：本文在撰寫過程中得到我公司總工程師何井武的指導，在此表示感謝！