改进混炼性能

《改进混炼性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、改进混炼性能作者：CaseRubberMachineryNakNortey    来源：RubberWorld近年来，车胎、橡胶和塑料工业中对氧化硅和热敏型材料的混配，要求设备制造商改进密炼机，以提供更好的混合质量、更高的生产率以及更好地节约能源。本文论述了密炼机的发展现状，从而给终端用户提供信息，利用现有的搅拌机以低成本获得更高的回报。混炼机早在1916年，F.H.Banbury介绍了一种剪切密炼机，它装有两凸棱转子，使得左腔和右腔里的混配原料在每次回转过程中不完全是按照顺时针和逆时针方向转。这种设置给客户提

2、供了更高的生产率以及更快的原料注入。与有二辊轧机的开放式搅拌机相比，剪切密炼机具有高出其许多倍的混炼效率。1934年，R.T.Cooke介绍过能够使得在右边腔体和左边腔体内循环的物料在每次回转时按顺时针和逆时针方向转的，装有三凸棱转子的啮合密炼机。与剪切搅拌机相比，这种设置能够给客户提供更好的混合质量以及更好地能源节约。1998年，N.O.Nortey介绍了优化的牵张啮合搅拌机，其为所有的搅拌机尺寸都配有一个恒定的转子L/D比。该优化过的牵张啮合搅拌机装有三凸棱转子，使得在右边腔体和左边腔体内循环的物料在每次回

3、转时按顺时针和逆时针方向转。这样的设置，为客户提供了更好的混合质量，提高了生产率，以及更好地节约了能源。牵张啮合搅拌机中的三凸棱转子，可以改进剪切搅拌机，并且可以在现有的非牵张啮合搅拌机中安装。如今，在做的许多研究正致力于改善剪切搅拌机的混炼性能。实地以及实验室结果显示，装有三凸棱转子的优化牵张啮合搅拌机，能够在生产中，提供比剪切搅拌机更好的混炼质量，更高的生产率以及能够更好的节约能源。混配混配或者混炼是将不同的原料汇合在一起，以得到本质上与最初的原料不一样的最终化合物，但该化合物的物理以及化学特性绝对均匀，达

4、到我们的预期。在密炼机的混炼过程中，具有下面四个基本操作：●离散-将填充的团聚物的颗粒大小减至最终颗粒大小（防团聚）；●掺合-用聚合物润湿固体颗粒；●增塑-通过减小粘度来改变混合物的流变性；●分配-为了获得均匀的化合物，均匀分配已经离散化的颗粒。●混炼扩大在生产过程中，用小型搅拌机来进行更大规模的混炼，从而节省时间以及金钱是非常重要的。为了使得混炼规模扩大的难度最小化，小型搅拌机的几项参数必须和生产规模的搅拌机一样，这些参数包括：搅拌机的长度/直径比；搅拌机的内部设计和转子的外部设计；搅拌机以及转子的可比的热传

5、输能力。上面所述的直径是指外径或者转子的轮缘直径。用这种方法来进行混炼规模扩大的一项研究取得过成功。该项研究显示小型搅拌机的尺寸至关重要。所以，必须在混炼过程中，关键混炼参数依然有效的情况下，选择尺寸。●搅拌机和转子的热传递间歇混炼发生在旋转的转子和腔边内径处的平稳曲面，搅拌机的门顶、冲压底部、转子终板以及隔尘密封装置之间。在啮合搅拌机的条件下，在两个回转的转子之间会发生额外的混炼。导致混炼发生的参数取决于温度，如下面的公式所示：其中：A是化合物的活化能常数；B是取决于剪切率和剪切力的常数；T=温度（°F）=剪

6、切率（1/sec）；s=转子速度（rpm）d=转子凸缘及腔侧孔的平均直径（英寸）d=转子凸缘与腔边孔径的间隙（英寸）f=协向螺纹角（即，转子叶片螺旋角的余角）=剪应力（磅）n=幂律指数（对于弹性体，n=0.2至0.3）在搅拌机里进行增强填料（特别是硅）和交联固化剂的混炼过程中，温度控制是非常重要的。因此，理想的搅拌机应该能够迅速地对加工中的原料进行冷却或者加热，并且能够使所有与物料相接触的表面保持同一温度。使混炼部件保持相同的温度直接取决于最小化搅拌机入口和出口的温度变化。理想的作用是，加工中的原料粘附在平稳曲

7、面上，使得转子叶片能够对原料进行剪切作用。大部分物料更多的是粘附在温度高的表面上，而不是冰冷表面。考虑到这一点，为了优化混炼作用，叶片的温度应该保持低于平稳曲面，以使得原料能够依附于稳定表面，同时使打滑最小化。这样，转子叶片就可以高效剪切物料。转子以及稳定曲面选择的温度并不那么简单，因为它取决于原料的类型以及密炼机的设计。牵张啮合NXN凸棱转子搅拌机的设计里，所有需要与原料接触的表面，都配置了强制对流热传输通道，使得在混炼过程中，能够得到更佳的温度控制。隔尘密封装置也有润滑或者不润滑的。顾客对密封装置寿命的反馈

8、各有不同。●混炼程序和步骤针对封闭间歇式搅拌机，目前有很多混炼程序，但是我们仅仅把重点放在其中两个主要类型上。标准的混炼是在所有物料都加好之前，已经将聚合物加入搅拌机。这种程序延长了搅拌机和转子的磨损寿命。倒置混炼法是首先将所有物料加入到搅拌机中，之后才加聚合物。这种程序在搅拌机上很难执行并且会缩短转子和搅拌机的磨损寿命。这两种程序的任一种都可以采用多道次或者单道次混炼，如图1所示。冲