密煉機上壓砣控制系統(tǒng)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(chǎn)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(wěn)定的壓力，是提高煉膠質量的關鍵因素[6-8]。早期生產(chǎn)的密煉機上壓砣多采用氣壓控制系統(tǒng)，不僅噪聲大，而且壓力不穩(wěn)定。采用液壓控制系統(tǒng)控制上壓砣壓力較穩(wěn)定，可提高混煉膠質量和生產(chǎn)效率。

為進一步優(yōu)化生產(chǎn)，我公司對GK255型密煉機上壓砣控制系統(tǒng)進行改進，即由氣壓控制系統(tǒng)改為液壓控制系統(tǒng)。本工作從快檢和實驗室檢測數(shù)據(jù)、煉膠段次優(yōu)化和生產(chǎn)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(chǎn)品；炭黑N375，龍星化工股份有限公司產(chǎn)品；白炭黑，山東青州聯(lián)科白炭黑有限公司產(chǎn)品；不溶性硫黃OT-20，山東尚舜化工有限公司產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品；炭黑分散儀，北京萬匯一方科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；雙工位機床試驗機，天津久榮車輪技術有限公司產(chǎn)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(yōu)化

密煉機上壓砣改為液壓控制系統(tǒng)后，上壓砣壓力非常穩(wěn)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的二段混煉膠性能與采用氣壓控制系統(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)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(yōu)級品要求。由表4可見，試驗輪胎的耐久性能略優(yōu)于對比輪胎，兩種成品輪胎的耐久性能均達到國家標準優(yōu)級品水平。

3 結論

（1）密煉機上壓砣控制系統(tǒng)由氣壓控制改為液壓控制后，炭黑分散性和混煉膠質量穩(wěn)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(tǒng)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(chǎn)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(chǎn)23車膠料，生產(chǎn)效率明顯提高。

（3）密煉機上壓砣控制系統(tǒng)改進前每天需要生產(chǎn)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(jié)省電費和人力成本約10萬元，經(jīng)濟效益顯著。

（4）密煉機上壓砣控制系統(tǒng)改進后生產(chǎn)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！