密煉機混煉工藝的瞬時功率控制法的製作方法

2023-04-29 06:55:41

專利名稱：密煉機混煉工藝的瞬時功率控制法的製作方法
技術領域：
本發明涉及橡膠密煉機混煉工藝的控制方法，即控制密煉機中生膠(包括天然橡膠和合成橡膠)與配合劑(如炭黑、硫磺、促進劑、防老劑等)的混煉過程，以得到性能合乎要求的混煉膠。
混煉是橡膠加工中不能缺少的重要過程，還對混煉膠的質量的好壞具有決定作用，由於密煉機具有產量大、改善工作環境、勞動強度低等明顯的優越性，橡膠工業所需的絕大部分混煉膠都是用密煉機加工出來的。
在不同的批次使用配比一定的質量相同的生膠和各種配合劑在密煉機中進行混煉時，為了能得到優質的、性能相同的混煉膠，常制定一種控制密煉機混煉過程的方法，長期以來工業上對混煉過程的控制方法有以經驗和技藝為基礎的時間控制、與快速密煉機相適應的溫度控制、和七十年代開始採用的能量控制。混煉過程的控制包括混煉一車混煉膠需投入生膠和各種配合劑的數量、投料的次數及各次投料的時間和數量、何時結束混煉排膠。如混煉過程的控制參數是時間，則混煉工藝時間控制法意味著第一次投入定量的原料後，混煉多少時間進行第二次投料……，直到最後何時混煉結束排膠，溫度控制和能量控制的控制方法以此類推。
影響密煉機混煉過程的因素有多種，如冷卻水溫度、操作時間等，選用不同的控制方法，上述各種影響因素對混煉過程的幹擾程度也不同，現有技術中的混煉工藝時間控制法、溫度控制法和能量控制法雖然對各種影響因素有一定的抗幹擾能力，但也有限，尤其是時間控制法和溫度控制法抗幹擾能力較差，如時間控制法對加料時間變化時無法作出相應的調節，溫度控制法對冷卻水溫度發生變化時無法作出相應的調節，造成各批次混煉較的性能如可塑性和分散程度等差別較大，因而影響了製品的性能和使用壽命。能量控制法的抗幹擾能力均比溫度控制法和時間控制法好，但當生膠粘度不同時，要得到同一性能的混煉膠，往往必須經常改變工藝規程中的能量設定值，這就給實際應用帶來很大困難，如果不改變能量設定值，則給混煉過程和混煉膠質量帶來波動。
為了解決現有的密煉機混煉工藝的控制方法存在的問題，提高抗幹擾能力，美國專利4，076，220提出，在將生膠和配合劑投入密煉機之後，測定其可塑度，根據測得的可塑度，控制密煉機的能量消耗或轉子轉數。英國專利申請2163061A(公開號)為了克服能量控制法中生膠粘度變化對混煉過程和膠料質量的影響，提出在混煉過程中調整能量值的大小，即測定密煉機的混煉扭矩至少兩次，並用混煉膠溫度修正，測定扭矩變化的速率，用外推法求得達到預定扭矩的的時間或能量，如此重複直到混煉結束。這兩份對比文獻都是根據生膠不同粘度控制混煉達到所需的時間或能量或轉子轉數，但存在如下主要問題(1)由於密煉室內的物料並非在整個混煉過程中都是混合均勻的，因此，膠料粘度與密煉機轉子扭矩並非每時每刻都成正比關係，測出的轉子扭矩不能準確反映膠料粘度，所以現有技術的這種測定方法不可靠;(2)一個混煉過程要多次測定、比較、調整，不但方法複雜，而且增加了幹擾因素，影響了控制的準確性;(3)實際混煉達到其調整後的能量或時間或轉子轉數，並不一定達到其目標粘度。
本發明通過對現有技術的進一步研究發現，現有技術的控制參數如時間、溫度、能量等，對於混煉過程來說都是間接參數，只能間接地反映混煉物料的性能，因而易受各種外來因素的幹擾，影響對混煉過程控制的準確性。因此必須尋求一個對混煉過程的進行具有決定性影響、能直接控制混煉過程的直接參數。
本發明根據橡膠的混煉理論，得知對混煉過程的進行具有決定性影響、直接控制混煉過程的直接參數是膠料粘度，但是，在混煉過程中想測定膠料粘度是很困難的。本發明根據密煉機流變學得知，在一定條件下，密煉機轉子軸功率P或轉子扭矩T與膠料粘度μ成正比，即P＝TN＝ (π)/2 AN2μ
式中π是圓周率;
A是常數，與密煉機類型有關;
N是轉速。
發明人經過試驗發現，在混煉過程的一些特定時刻，例如加大量粉狀填料前、混煉排料結束前，此時的扭矩或功率與膠料粘度成正比，而加入填料前的膠料粘度是決定整個混煉過程能否處於最佳狀態的關鍵，排膠前的膠料粘度是決定該混煉膠可塑度是否合格的關鍵。
本發明的目的在於提供一種全新的密煉機混煉工藝的瞬時功率控制法，在密煉機混煉過程中通過控制某些特定時刻的密煉機轉子軸功率值，即瞬時功率值，生產出性能優良、質量穩定的混煉膠。
本發明的目的還在於提供一種簡便易行的混煉工藝瞬時功率控制法，只需控制某些特定時刻的瞬時功率值就能控制整個混煉過程。
本發明的目的還在於提供一種高質量的混煉工藝瞬時功率控制法，利用混煉過程中某些特定時刻的瞬時功率值能準確代表該時刻膠料粘度的特點，準確無誤地控制混煉過程。
本發明首先確定整個混煉過程中瞬時功率值能準確代表膠料粘度的幾個特定時刻，並根據具體生產情況確定在該特定時刻對混煉最有利的代表膠料粘度的瞬時功率值。在混煉過程中，當瞬時功率達到預定值時，即進行下一步操作，從而達到準確控制混煉過程的目的。
本發明提供的特定時刻有四類，第一類特定時刻是在生膠投入後，準備大量投入填充料前，生膠從大塊破碎塑煉成具有一定塑性的粘彈體，功率值從波動很大到逐漸趨平穩的時刻。該時刻確定的瞬時功率值要代表最有利於混煉的膠料粘度。第二類特定時刻是在混煉結束排膠前，各種配合劑均已混入分散，功率下降緩慢的時刻。這時按混煉膠的可塑度要求確定該時刻瞬時功率值的大小。第三類特定時刻是在部分或全部填充料和油料投入後，需投入餘下部分填充料和油料或者加料口掃粉前，由於填充料的投入上頂栓下壓到位，功率急劇上升，然後急劇下降，逐漸下降平穩，這時表示投入的填充料全部混入膠劑中，該特定時刻確定在功率迅速下降結束之時。這時瞬時功率值的確定要滿足混煉膠的質量要求。第四類特定時刻是在生膠和中料同時投入或油料單獨投入後，功率由低漸高的時刻。根據本發明提供的以控制某些特定時刻的瞬時功率值為特徵的混煉工藝瞬時功率控制法，本發明對混煉過程的控制可通過如下第一種步驟實現第一步混煉開始，在密煉機中投入生膠和中料;
第二步當混煉到瞬時功率大於或等於某值兩次後，投入填充料和油料;
第三步繼續混煉，當瞬時功率小於或等於某值後，提起上頂栓，在加料口掃粉;
第四步繼續混煉，當瞬時功率小於或等於某值兩次後，排料。
或者通過如下第二種步驟實現第一步混煉開始，在密煉機中投入生膠;
第二步當瞬時功率小於或等於某值兩次後，投入中料和部分填充料;
第三步當瞬時功率小於或等於某值後，投入餘下部分的填充料和油料;
第四步繼續混煉，當瞬時功率小於或等於某值後，掃粉;
第五步繼續混煉，當瞬時功率小於或等於某值兩次後，排料。
或者通過如下第三種步驟實現第一步混煉開始，在密煉機中投入生膠;
第二步當瞬時功率小於或等於某值兩次後，投入中料和部分填充料;
第三步當瞬時功率小於或等於某值後，投入餘下部分的填充料;
第四步繼續混煉，當瞬時功率小於或等於某值後，投入油料，在加料口掃粉;
第五步繼續混煉，當瞬時功率大於或等於某值兩次後，排料。
或者通過如下第四種步驟實現第一步混煉開始，在密煉機中投入生膠、中料、填充料和油料;
第二步當混煉到瞬時功率小於或等於某值後，在加料口掃粉;
第三步當混煉到瞬時功率小於或等於某值兩次後排料。
或者通過如下第五種步驟實現第一步混煉開始，在密煉機中投入填充料，中料、油料和生膠;
第二步當混煉到瞬時功率小於或等於某值後，在加料口掃粉;
第三步當混煉到瞬時功率小於或等於某值兩次後排料。
或者通過如下第六種步驟實現採用兩段混煉，以第一、第二、第三、第四或第五種步驟為第一段混煉步驟，進行第二段混煉時，投入第一段混煉膠，混煉到瞬時功率小於或等於某值兩次後排料。
或者通過如下第七種步驟實現第一、第二、第三、第四或第五種步驟為一段混煉步驟或兩段混煉的第二段混煉步驟時，混煉膠料排出到壓片機上，加入硫化劑和促進劑，攪勻、壓片、冷卻待用。
本發明控制混煉過程時，為了取值方便，測定瞬時功率時取5到15秒功率的累積值，因此瞬時功率的單位為千瓦時。測定功率值的儀器可以是常用的功率計。
本發明的瞬時功率控制法適用於工業上和實驗室常用的密煉機混煉過程的控制。
本發明的瞬時功率控制法適用於對天然橡膠煙片、塑煉膠、天然橡膠標準膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、丁基橡膠等天然或合成橡膠、高聚物彈性體等單獨或並用的混煉的控制。
本發明瞬時功率控制法中所指的中料是除填充劑、硫化劑、促進劑和油料外的其它配合劑，如氧化鋅、硬脂酸、防老劑等。
本發明瞬時功率控制法中所指的填充料是炭黑和無機粉狀物質，如陶土、碳酸鈣等。
本發明瞬時功率控制法中所指的油料是機油、操作油、松焦油以及其它液狀的增塑劑和軟化劑。
本發明與現有技術相比，具有如下優點
一、本發明的密煉機混煉工藝的瞬時功率控制法使操作規程的制訂科學化和簡單化，易使難於混煉的膠料找到最佳混煉條件;
二、抗幹擾能力強，使混煉過程處於最佳狀態，因而提高了密煉機的混煉效率，縮短混煉時間;
三、排膠前可預知混煉膠的粘度，可提高混煉膠的質量，減少質量波動;
四、提供了混煉過程科學監督的手段。
本發明的密煉機混煉工藝的瞬時功率控制法具體實施例如下所述。
實施例1用XM140/20型密煉機混煉出黃色膠鞋大底膠。
第一步混煉開始，關閉下頂栓、提起上頂栓、打開加料門，投入天然橡膠煙片塑煉膠70公斤和中料6公斤，上頂栓下壓到位;
第二步當混煉到瞬時功率大於或等於0.26千瓦時兩次後，提起上頂栓，投入填充料110公斤和油料8公斤，上頂栓下壓到位;
第三步當混煉到瞬時功率小於或等於0.47千瓦時後，提起上頂栓，在加料口周圍掃粉，下壓上頂栓到位;
第四步當混煉到瞬時功率小於或等於0.43千瓦時兩次後，提起上頂栓，打開下頂栓排料。
硫化劑和促進劑在壓片機上加入膠料中。
實施例2用XM140/20型密煉機兩段混煉出輪胎胎面膠。
第一步混煉開始關閉下頂栓，提起上頂栓，打開加料門，投入煙片塑煉膠和順丁橡膠100公斤，上頂栓下壓到位;
第二步當混煉到瞬時功率小於或等於0.28千瓦時後，提起上頂栓投入中料13公斤和一半的炭黑25公斤，上頂栓下壓到位;
第三步當混煉到瞬時功率小於或等於0.42千瓦時後，提起上頂栓投入另一半的炭黑27公斤，上頂栓下壓到位;
第四步當混煉到瞬時功率小於或等於0.50千瓦後，提起上頂栓投入油料3公斤和掃粉，上頂栓上壓到位;
第五步繼續混煉，當瞬時功率小於或等於0.46千瓦時兩次後，提起上頂栓，打開下頂栓排料，膠料在壓片機經過壓片、冷卻停放;
第六步將前段膠料投入密煉機進行第二段混煉，當瞬時功率小於或等於0.43千瓦時兩次後，提起上頂栓，打開下頂栓排料，膠料排到壓片機上，加入硫化劑和促進劑3公斤，攪勻、壓片、冷卻停放待用。
實施例3用XM140/20型密煉機兩段混煉出輪胎胎面膠。
第一至第五步驟與實施例2相同;
第六步將前段膠料投入密煉機進行第二段混煉，當瞬時功率小於或等於0.43千瓦時兩次後，提起上頂栓，投入硫化劑和促進劑3公斤，打開下頂栓排料，膠料排到壓片機上，攪勻、壓片、冷卻停放待用。
實施例4用XM140/20型密煉機兩段混煉出黃色膠鞋大底膠。
第一步至第四步驟與實施例1相同。第四步排出的膠料在壓片機上經過壓片、冷卻停放。
第五步將前段膠料投入密煉機進行第二段混煉，當混煉到瞬時功率小於或等於0.40千瓦時兩次後，提起上頂栓，打開下頂栓排料，膠料排到壓片機上，加入硫化劑和促進劑5公斤，攪勻、壓片、冷卻停放待用。
實施例5兩段混煉出輪胎胎面膠。
用GK160、KVU/185型密煉機進行第一段逆法混煉。
第一步混煉開始，下頂栓關閉，上頂栓提起，加料門關閉，投入炭黑57公斤和油料5公斤，30秒鐘後，打開加料門，投入中料15公斤和生膠110公斤後，上頂栓下壓到位;
第二步混煉到瞬時功率小於或等於0.48千瓦時後，提起上頂栓，掃粉後下壓上頂栓到位;
第三步繼續混煉到瞬時功率小於或等於0.45千瓦時後，提起上頂栓，打開下頂栓排料，膠料在壓片機上壓片、冷卻停放;
第二段混煉用XM140/20型密煉機進行。
第四步將前段膠料投入密煉機進行第二段混煉，當瞬時功率小於或等於0.42千瓦時兩次後，提起上頂栓，打開下頂栓排料，膠料排到壓片機上，加入硫化劑和促進劑5公斤，攪勻、壓片、冷卻停放待用。
實施例6用X(s)M-50/28型翻鬥式捏煉機混煉出輪胎內胎膠。
第一步翻鬥式捏煉機密煉室正位，上頂栓提起，加料罩放下，投入生膠20公斤，上頂栓下壓到位;
第二步當瞬時功率小於或等於0.03千瓦時後，提起上頂栓，投入中料1.8公斤和填充料6公斤，下壓上頂栓到位;
第三步混煉到瞬時功率小於或等於0.055千瓦時後，提起上頂栓掃粉，加入油料0.6公斤，下壓上頂栓到位;
第四步混煉到瞬時功率小於或等於0.048千瓦時後，提起上頂栓，升上加料罩，翻轉密煉室到位、排料。膠料排到壓片機上，加硫化劑和促進劑0.56公斤，攪勻、壓片、冷卻停放待用。
權利要求
1.一種密煉機混煉工藝的瞬時功率控制法，其特徵在於在混煉過程如下四類特定時刻，瞬時功率達到預定值時，即進行下一步操作第一類特定時刻是在生膠投入後，準備大量投入填充料前，生膠從大快破碎塑煉成具有一定塑性的粘彈體，功率值從波動很大到漸趨平穩的時刻，該時刻確定的瞬時功率值要代表最有利於混煉的膠料粘度；第二類特定時刻是在混煉結束排膠前，各種配合劑均已混入分散，功率下降緩慢的時刻，這時的瞬時功率值按混煉膠的可塑度要求確定；第三類特定時刻是在部分或全部填充料和油料投入後，需投入餘下部分填充料和油料或者加料口掃粉前，功率迅速下降結束之時，該時刻瞬時功率值的確定要滿足混煉膠的質量要求；第四類特定時刻是在生膠和中料同時投入或油料單獨投入後，功率由低漸高的時刻。
2.按照權利要求1的密煉機混煉工藝的瞬時功率控制法，其特徵在於測定某時刻的瞬時功率值時取該時刻5至15秒功率的累積值。
全文摘要
一種密煉機混煉工藝的瞬時功率控制法，是首先確定混煉過程中瞬時功率值能準確代表膠料粘度的幾個特定時刻，並據具體生產情況確定在該特定時刻對混煉最有利的代表膠料粘度的瞬時功率值。在混煉過程中，當瞬時功率達到預定值時，即進行下一步操作，從而達到準確控制混煉過程的目的。
文檔編號B29B7/72GK1077916SQ9310058
公開日1993年11月3日 申請日期1993年1月5日 優先權日1993年1月5日
發明者張海, 張生貴, 蔡群英, 馬鐵軍, 黃友發 申請人:華南理工大學