梁利強(qiáng) 編譯

（西北橡膠塑料研究設(shè)計(jì)院 陜西 咸陽(yáng) 712023）

混煉技術(shù)進(jìn)展：剪切式和嚙合式密煉機(jī)結(jié)構(gòu)

梁利強(qiáng) 編譯

（西北橡膠塑料研究設(shè)計(jì)院 陜西 咸陽(yáng) 712023）

綜述了間歇式密煉機(jī)的技術(shù)進(jìn)展, 詳細(xì)討論了剪切式和嚙合式密煉機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，其采用相同的回程位置控制，相同的上頂栓位置/下落速度控制和相同的液壓料斗，并介紹了串聯(lián)密煉機(jī)概念，可以大幅提高混煉效率。

密煉機(jī)；剪切式密煉機(jī)；嚙合式密煉機(jī)

1 技術(shù)介紹、應(yīng)用領(lǐng)域和用途

最初，剪切式密煉機(jī)是橡膠膠料混煉最常用的設(shè)備，幾年后嚙合式間歇密煉機(jī)幾乎達(dá)到與之相同的市場(chǎng)占有量。嚙合式密煉機(jī)是工業(yè)橡膠制品膠料最常用的設(shè)備，而剪切式密煉機(jī)是輪胎膠料最常用的設(shè)備。

在混煉技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，每種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)愈來(lái)愈明顯。不斷的研究工作使每種結(jié)構(gòu)都得到了改進(jìn)，拓寬了兩類(lèi)密煉機(jī)的應(yīng)用范圍。經(jīng)過(guò)技術(shù)對(duì)比，在1987年，可變轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子間隙嚙合式密煉機(jī)問(wèn)世。

Intermix和GKE系列間歇式密煉機(jī)是著名的嚙合式間歇密煉機(jī)，在市場(chǎng)上享有盛譽(yù)。HF Mixing集團(tuán)采用“優(yōu)中選優(yōu)”的方法將這些類(lèi)似技術(shù)組合在一起，向業(yè)界提供新型高性能?chē)Ш鲜矫軣挋C(jī)。這種新系列嚙合式間歇密煉機(jī)被稱(chēng)為“E”系列Intermix，包括一系列嚙合式密煉機(jī)，都結(jié)合了Intermix和GKE密煉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是優(yōu)化了傳熱，可產(chǎn)生受控?cái)D壓、剪切流動(dòng)混煉（與雙輥開(kāi)煉機(jī)類(lèi)似），并在密煉機(jī)工作表面上采用了最先進(jìn)的耐磨材料。Intermix還有轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子間隙可調(diào)的類(lèi)型，以滿(mǎn)足橡膠混煉中的特殊需求，改善混煉過(guò)程中的吃料特性。這類(lèi)嚙合式間歇密煉機(jī)被稱(chēng)為VIC系列Intermix。

兩種最常用的剪切式間歇密煉機(jī)是本伯里和GKN系列密煉機(jī)。N系列本伯里密煉機(jī)結(jié)合了這些間歇密煉機(jī)的先進(jìn)技術(shù)。本伯里密煉機(jī)的突出特點(diǎn)是可高效地吃入投放的材料，并在很短時(shí)間內(nèi)將多種材料高質(zhì)量地混合。這些機(jī)器的工作表面上采用了最先進(jìn)的耐磨材料（圖1）。

串聯(lián)間歇混煉技術(shù)是將一臺(tái)傳統(tǒng)間歇式密煉機(jī)組合到一臺(tái)經(jīng)改進(jìn)的無(wú)上頂栓的較大嚙合式密煉機(jī)上。串聯(lián)工藝的目的是提高混煉效率。主密煉機(jī)（上部密煉機(jī)）可以是剪切式的，也可以是嚙合式的。其是母煉密煉機(jī)（主密煉機(jī)），可用于混煉填料、油和聚合物。副密煉機(jī)（下部密煉機(jī)）是經(jīng)改進(jìn)的嚙合式密煉機(jī)，用于完成混煉過(guò)程。副密煉機(jī)主要用在后序混煉工藝過(guò)程中（如硅烷化反應(yīng)或終煉工藝），以提高傳熱耐力，控制膠料溫度（圖2）。

圖2 串聯(lián)密煉機(jī)概念

2 剪切和嚙合技術(shù)

簡(jiǎn)言之，剪切式和嚙合式間歇密煉機(jī)由多個(gè)組件構(gòu)成，包括：用于加料的料斗裝置，其中有一個(gè)柱塞用于將材料壓入混煉腔中；混煉腔配有兩個(gè)用于混煉操作的對(duì)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子端板，用于密封混煉腔的兩端；防塵密封，用于密封旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子與靜止轉(zhuǎn)子端板之間的區(qū)域；底座，其中設(shè)有排料裝置；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子完成混煉過(guò)程。

兩類(lèi)機(jī)器的主要差別體現(xiàn)在轉(zhuǎn)子和混煉腔的設(shè)計(jì)上（圖3）。

圖3 剪切式和嚙合式間歇密煉機(jī)示意圖

2.1 剪切式密煉機(jī)

在剪切式密煉機(jī)中，轉(zhuǎn)子有一個(gè)大直徑和一個(gè)小直徑。每個(gè)轉(zhuǎn)子在各自的腔中獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子頂部（大直徑）沿轉(zhuǎn)子軸呈螺旋形，一般與轉(zhuǎn)子中心的距離相同。這種螺旋凸出物稱(chēng)為剪切式密煉機(jī)的凸棱。剪切式密煉機(jī)中的每一混煉腔中，轉(zhuǎn)子棱使混煉材料軸向和徑向轉(zhuǎn)動(dòng)（有些像擠出機(jī)螺桿在擠出機(jī)筒中的作用）。剪切式密煉機(jī)主要在轉(zhuǎn)子棱頂與混煉腔側(cè)壁之間形成高剪切力。就是在這一區(qū)域，混煉材料被強(qiáng)制通過(guò)轉(zhuǎn)子棱棱頂和混煉腔壁之間的小間隙。也就是在此處進(jìn)行分散混煉，并破碎聚合物。材料在混煉腔中的軸向和徑向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的混煉作用可視為分布混煉，這種混煉作用可使材料在混煉腔中均勻地分布[圖4(a)]。剪切轉(zhuǎn)子棱的數(shù)量、在轉(zhuǎn)子上的位置、螺旋角、頂部結(jié)構(gòu)及內(nèi)部傳熱能力對(duì)轉(zhuǎn)子的混煉能力具有巨大的影響。

剪切密煉機(jī)有兩個(gè)相對(duì)的側(cè)腔，每側(cè)的腔中有一個(gè)轉(zhuǎn)子，兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間有一個(gè)開(kāi)放區(qū)，開(kāi)放區(qū)的大小由轉(zhuǎn)子中心及大轉(zhuǎn)子直徑?jīng)Q定。在開(kāi)放區(qū)，一個(gè)轉(zhuǎn)子的棱頂引導(dǎo)另一個(gè)轉(zhuǎn)子的棱頂進(jìn)入“相互作用區(qū)”（兩轉(zhuǎn)子之間的區(qū)域），在此處，混煉腔中兩側(cè)轉(zhuǎn)子的材料進(jìn)行交換。在相互作用區(qū)，轉(zhuǎn)子棱之間進(jìn)行相互作用，在兩轉(zhuǎn)子棱之間擠壓材料。這種作用在混煉腔中形成另一個(gè)剪切面，改善了橡膠與金屬間的接觸，提高了傳熱效果。

圖4 剪切式密煉機(jī)的工作原理示意

轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子相互作用對(duì)剪切式密煉機(jī)混煉能力有巨大影響。最初，剪切式密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子在混煉腔中以不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬雙輥開(kāi)煉機(jī)的速比。密煉機(jī)以這種方式運(yùn)行時(shí)會(huì)形成不斷變化的轉(zhuǎn)子相互作用，并反復(fù)進(jìn)行，其取決于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的連接齒輪。新型密煉機(jī)配有勻速連接齒輪，以此提高混煉效率和均勻性。許多研究都探討了剪切密煉機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)變化對(duì)混煉特性的影響。由圖4(b)可看到，同一轉(zhuǎn)子從0-0變?yōu)?-180取向，最后到0-90取向的變化過(guò)程中轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子的相互作用差別。

轉(zhuǎn)子取向可以改善材料的吃入特性，改善助劑的分布和分散，具體情況視所混煉材料而定。采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器獨(dú)立驅(qū)動(dòng)每個(gè)轉(zhuǎn)子，從而在混煉過(guò)程中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的相對(duì)速度或取向。

2.2 嚙合式轉(zhuǎn)子密煉機(jī)

嚙合式密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子必須由勻速連接齒輪驅(qū)動(dòng)。一個(gè)轉(zhuǎn)子的大直徑與相對(duì)轉(zhuǎn)子的小直徑相互作用，這決定了轉(zhuǎn)子必須勻速運(yùn)行。嚙合式密煉機(jī)轉(zhuǎn)子上有凸棱，其與剪切式密煉機(jī)凸棱的主要差別是斷面結(jié)構(gòu)不同。這種凸棱也沿轉(zhuǎn)子呈螺旋形，使材料在混煉腔內(nèi)進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。凸棱的尺寸、位置和形狀對(duì)于高效混煉非常重要。所有嚙合式密煉機(jī)的共同之處是一個(gè)轉(zhuǎn)子的大直徑（凸棱）與另一個(gè)轉(zhuǎn)子的小直徑相互作用。另外，大多數(shù)嚙合式密煉機(jī)的排料門(mén)位于轉(zhuǎn)子端板下方的密封混煉腔，而大多數(shù)剪切式密煉機(jī)的排料門(mén)位于轉(zhuǎn)子端板之間密封混煉腔，所以排料門(mén)的配合程度以及工作溫度對(duì)剪切式密煉機(jī)而言非常重要。

分散混煉主要在一個(gè)轉(zhuǎn)子的大直徑與相對(duì)轉(zhuǎn)子的小直徑之間的小間隙內(nèi)進(jìn)行(圖5)。在稍后的混煉階段,在轉(zhuǎn)子頂部(凸棱)與混煉腔側(cè)壁之間形成材料流。

圖5 嚙合式密煉機(jī)的工作原理示意

由凸棱結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)材料在轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子之間的交換而在混煉腔中使材料形成軸向和徑向運(yùn)動(dòng),進(jìn)行分布混煉(圖5)。

兩類(lèi)密煉機(jī)都配備有探測(cè)膠料溫度的裝置。在兩類(lèi)密煉機(jī)中，混煉腔中伸出的熱電偶位于端架或門(mén)頂處。嚙合式和剪切式密煉機(jī)側(cè)壁上沿混煉腔設(shè)有開(kāi)口，可直接在混煉腔中加入液體（油或增塑劑）。

依據(jù)市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)制造了較小規(guī)格的剪切式和嚙合式間歇密煉機(jī)，以滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)要求。顯然，結(jié)構(gòu)尺寸和形狀的差別取決于技術(shù)。相應(yīng)的批次質(zhì)量必須根據(jù)膠料調(diào)節(jié)。最佳填充因子隨機(jī)器類(lèi)型、轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)、材料類(lèi)型和黏度，以及所選的工作溫度而變。圖6示出了填充因子與黏度之間的關(guān)系，這是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的。一般來(lái)說(shuō)，與凈混煉腔體積相同的嚙合式密煉機(jī)相比，剪切式密煉機(jī)單位體積混煉腔可混煉較大的批次體積或質(zhì)量的膠料，嚙合式密煉機(jī)PES 6轉(zhuǎn)子的推出后提高了填充系數(shù)，但目前還沒(méi)有達(dá)到剪切式密煉機(jī)的填充比。

圖6 填充因子與黏度的關(guān)系

嚙合式密煉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可使材料在混煉腔內(nèi)劇烈運(yùn)動(dòng)，有效剪切材料，而且因其有表面積-體積比較大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在混煉過(guò)程中具有較強(qiáng)的排除熱量的能力。這種排除膠料中熱量的能力可由圖7（a）清楚地看出。該圖繪出了嚙合式與剪切式轉(zhuǎn)子密煉機(jī)的凈混煉腔體積（空體積）。對(duì)于凈混煉腔體積為250 L的密煉機(jī)而言，嚙合式密煉機(jī)可傳熱的表面積要多約18%。

繪制不同規(guī)格嚙合式密煉機(jī)的相同關(guān)系圖線可得到另一個(gè)有趣的圖 [圖7(b)] 。

圖7 嚙合式密煉機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)

顯然，與同類(lèi)較大的密煉機(jī)相比，較小的密煉機(jī)可以從膠料中排出更多的熱量。密煉機(jī)規(guī)格與表面積-凈混煉腔體積之間的關(guān)系也適用于剪切式密煉機(jī)。因此，在需要高傳熱能力的場(chǎng)合，常常使用較小規(guī)格的密煉機(jī)（無(wú)論是嚙合式還是剪切式）。

人們不了解嚙合式密煉機(jī)在混煉開(kāi)始階段將材料吃入混煉腔的能力。尤其是使用高黏度膠包以及低溫高黏度膠片時(shí)更是如此。嚙合式密煉機(jī)兩轉(zhuǎn)子之間喂入橡膠的開(kāi)口[圖8(a)]要比同規(guī)格剪切式密煉機(jī)[圖8(b)]小得多。

圖8 嚙合式與剪切式密煉機(jī)喂料能力對(duì)比

嚙合式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)變化改善了喂料能力，比如改進(jìn)的PES 6嚙合式轉(zhuǎn)子。兩轉(zhuǎn)子之間間隙可調(diào)的嚙合式密煉機(jī)大幅提高了片狀或膠包形式的低溫高黏度橡膠的喂料能力。VIC（可變嚙合間隙）示于圖9。

圖9 可變嚙合間隙密煉機(jī)

3 間歇式密煉機(jī)技術(shù)進(jìn)展

近年來(lái)，剪切式和嚙合式密煉機(jī)都取得了許多技術(shù)進(jìn)步。兩種機(jī)器的相同之處是液壓料斗、可調(diào)節(jié)回程裝置、上頂栓下降速度變化方式以及串聯(lián)混煉技術(shù)。

剪切式密煉機(jī)混煉技術(shù)的改進(jìn)包括：轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)改進(jìn)；傳熱和金屬溫度控制；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)；密煉機(jī)主體傳熱改進(jìn)；控溫轉(zhuǎn)子和端板；上頂栓設(shè)計(jì)改進(jìn)；上頂栓結(jié)構(gòu)改進(jìn)；推出了N系列本伯里密煉機(jī)。

嚙合式密煉機(jī)技術(shù)的改進(jìn)是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改進(jìn)（推出了E和VIC系列Intermix）。

3.1 剪切式和嚙合式密煉機(jī)相同的液壓料斗

對(duì)上頂栓的控制及其運(yùn)動(dòng)對(duì)剪切式和嚙合式間歇密煉機(jī)的效率有巨大影響。在過(guò)去，剪切式和嚙合式密煉機(jī)都標(biāo)配有氣動(dòng)上頂栓。氣動(dòng)料斗已被液壓裝置和驅(qū)動(dòng)單元取代。液壓上頂栓的優(yōu)點(diǎn)是：不再需要工廠壓縮空氣氣源，因而消除了氣動(dòng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題；在高效加壓間歇混煉場(chǎng)合，液壓驅(qū)動(dòng)上頂栓比空氣壓縮機(jī)效率高；消除了由連接到密煉機(jī)氣缸的工廠氣源波動(dòng)產(chǎn)生的膠料壓力波動(dòng)現(xiàn)象；可以降低工廠運(yùn)行成本（維護(hù)成本以及提升和下落上頂栓的能源成本）；更先進(jìn)的速度變化形式以及返回位置控制。

3.2 剪切式和嚙合式密煉機(jī)相同的回程位置控制

回程控制是指控制上頂栓在間歇密煉機(jī)料斗中完全下落位置的能力。過(guò)去，回程位置是固定的，由機(jī)器制造商根據(jù)機(jī)器規(guī)格和應(yīng)用場(chǎng)合確定回程位置設(shè)定值。這樣就決定了混煉腔的可用體積。研究表明：傳統(tǒng)的回程設(shè)置并非對(duì)于所有膠料的質(zhì)量及生產(chǎn)率都是最好的。對(duì)于特定的膠料，提高回程位置可能在總體上提高生產(chǎn)率8%，而質(zhì)量沒(méi)有損失。

HF液壓料斗配備有HF液壓驅(qū)動(dòng)裝置，對(duì)于不同膠料可以無(wú)限制控制回程，并可在混煉過(guò)程中控制回程以?xún)?yōu)化工藝（圖10），在整個(gè)橡膠行業(yè)表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

圖10 HF液壓料斗示意圖

3.3 剪切式和嚙合式密煉機(jī)相同的上頂栓位置/下落速度控制

在混煉過(guò)程中控制上頂栓下落速度對(duì)于混煉效率具有巨大影響。對(duì)于某些膠料，上頂栓快速下降可以縮短混煉時(shí)間，提高生產(chǎn)率。在終煉、返煉，以及母煉周期后期上頂栓“跳動(dòng)”過(guò)程中需要上頂栓有較高的運(yùn)行速度。

在傳統(tǒng)混煉周期中，在混煉開(kāi)始階段加入粉狀或粒狀材料時(shí)，上頂栓行進(jìn)速度過(guò)快會(huì)造成 “吹離”效應(yīng), 使粉料通過(guò)壓砣進(jìn)入加料頸間隙, 落在上頂栓頂部,需要抬起上頂栓清理粉料。這些粉料之后直接返送到混煉腔[圖11(a)]?？刂粕享斔ㄋ俣茸兓_(kāi)始時(shí)快速下降，在接近粉狀原料時(shí)降低速度可大幅減少吹離現(xiàn)象。這種速度/位置變化可以改善混煉工藝，減少混煉過(guò)程中上頂栓的清理工作[圖11(b)]。目前只有配備有HF液壓料斗和液壓HPU的機(jī)器具有上頂栓速度的控制能力。

圖11 混煉工藝示意

3.4 串聯(lián)混煉技術(shù)

串聯(lián)密煉機(jī)概念是將兩個(gè)間歇式密煉機(jī)組合在一起。該技術(shù)是將一臺(tái)密煉機(jī)置于另一臺(tái)密煉機(jī)上方形成間歇混煉系統(tǒng)。第一臺(tái)密煉機(jī)（上部）是主密煉機(jī)，是一段混煉密煉機(jī)，一般混煉母料或混煉膠料的主要組成（即聚合物、填料、小藥、油等，不包括硫化體系）。其可以是傳統(tǒng)嚙合式或剪切式密煉機(jī)。第二臺(tái)密煉機(jī)是較大的嚙合式密煉機(jī)。該密煉機(jī)設(shè)計(jì)成可以接收主密煉機(jī)混煉的膠料，并在沒(méi)有上頂栓輔助的情況下吃入材料。其具有較大的傳熱能力（必要時(shí)冷卻膠料），在混煉過(guò)程中有較強(qiáng)的溫度控制能力。

這是一種提高間歇式密煉機(jī)生產(chǎn)線生產(chǎn)效率的一種理想技術(shù)解決方案。串聯(lián)密煉機(jī)概念的目標(biāo)是提高反應(yīng)性混煉工藝的效率，如生產(chǎn)白炭黑填充胎面膠料時(shí)。還可用于提高傳統(tǒng)兩段混煉工藝的效率，其中主（上）密煉機(jī)進(jìn)行一段混煉（母煉），下密煉機(jī)冷卻膠料，之后加入硫化體系。

一個(gè)例子是，在進(jìn)行硅烷化時(shí)，間歇式密煉機(jī)要使所有組分達(dá)到充分分散，之后還需要將膠料保留在混煉腔中完成硅烷化反應(yīng)。這樣就會(huì)延長(zhǎng)混煉周期，降低混煉系統(tǒng)的生產(chǎn)率[圖12(a)]。在串聯(lián)混煉工藝中，主密煉機(jī)可用于混煉原材料，使白炭黑和硅烷在橡膠基質(zhì)內(nèi)達(dá)到高分散程度。之后膠料并非保留在混煉腔中進(jìn)行硅烷化反應(yīng)，而是將膠料排到第二密煉機(jī)中（提高了脫氣能力）完成反應(yīng)。這樣就可以使主密煉機(jī)開(kāi)始混煉另一批膠料，從而提高混煉系統(tǒng)的產(chǎn)量。這種方法可視為由主密煉機(jī)（上部）和副密煉機(jī)（下部）分擔(dān)任務(wù)[圖12(b)]。

圖12 白炭黑硅烷化時(shí)間歇式密煉機(jī)混煉示意

在串聯(lián)系統(tǒng)中混煉傳統(tǒng)兩段膠料時(shí)，主密煉機(jī)用于完成母煉（初始配混階段）。完成初始母煉后，將熱膠料排放到副密煉機(jī)中。在副密煉機(jī)中對(duì)膠料進(jìn)行冷卻，并加入硫化劑，混煉均勻后排料，所需時(shí)間是主密煉機(jī)生產(chǎn)另一批膠料的時(shí)間。

3.5 剪切式密煉機(jī)傳熱改進(jìn)

老式的剪切式密煉機(jī)效率較低，有時(shí)傳熱能力不足，不能良好地控制密煉機(jī)的所有內(nèi)部工作表面。一般只有轉(zhuǎn)子、側(cè)壁和排料門(mén)具有控制金屬溫度的裝置。隨著技術(shù)進(jìn)步，對(duì)密煉機(jī)的要求越來(lái)越高，對(duì)傳熱和金屬溫度控制進(jìn)行了大幅改進(jìn)。對(duì)所有影響內(nèi)表面（膠料接觸表面）的密煉機(jī)組件進(jìn)行了評(píng)估，并進(jìn)行改進(jìn)以改善這些組件的傳熱及金屬溫度控制。圖13示出了剪切式轉(zhuǎn)子密煉機(jī)改善傳熱及金屬溫度控制的發(fā)展變化過(guò)程的實(shí)例。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子技術(shù)采用中心噴淋或虹吸管冷卻方式。新轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)子棱或整體冷卻方式來(lái)改善傳熱和金屬溫度控制（圖13）。另外現(xiàn)在有控溫轉(zhuǎn)子端板，可消除掛膠現(xiàn)象，并有助于防塵密封溫度調(diào)節(jié)。

圖13 轉(zhuǎn)子冷卻類(lèi)型

3.6 剪切式密煉機(jī)頂栓結(jié)構(gòu)改進(jìn)

最近推出了一種剪切式密煉機(jī)的新頂栓設(shè)計(jì)。新型Keel 下頂栓在許多場(chǎng)合取代了傳統(tǒng)的“V”型下頂栓（圖14）。與標(biāo)準(zhǔn)（V）型下頂栓相比，采用新型Keel頂栓設(shè)計(jì)可增大每車(chē)煉膠量（表1），提高生產(chǎn)率，而膠料質(zhì)量不受影響?？赡苄枰晕⒄{(diào)高密煉機(jī)轉(zhuǎn)速，或輕微改變金屬溫度設(shè)定值來(lái)實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)。安裝到剪切式密煉機(jī)中后，發(fā)現(xiàn)新頂栓設(shè)計(jì)還能降低噪聲和振動(dòng)水平。新壓砣主要設(shè)計(jì)成可改善配備有新技術(shù)轉(zhuǎn)子的剪切式密煉機(jī)的性能。但是實(shí)際應(yīng)用反饋良好，表明在采用傳統(tǒng)四棱轉(zhuǎn)子的老式剪切式密煉機(jī)中安裝新頂栓后提高了生產(chǎn)率。

圖14 Keel下頂栓示意圖

3.7 嚙合式密煉機(jī)轉(zhuǎn)子改進(jìn)

過(guò)去幾年里，嚙合轉(zhuǎn)子技術(shù)在不斷發(fā)展變化。改進(jìn)目標(biāo)是改善傳熱，當(dāng)今高技術(shù)嚙合轉(zhuǎn)子優(yōu)化了整個(gè)轉(zhuǎn)子主體及凸棱的傳熱，可實(shí)現(xiàn)均勻的金屬溫度控制，以改善嚙合式機(jī)器的吃料（喂入特性）能力。VIC可變嚙合間隙密煉機(jī)就是這些研究成果的一個(gè)例子。同時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)嚙合式轉(zhuǎn)子密煉機(jī)的凸棱形狀也進(jìn)行了改進(jìn)，從而在凸棱頂端與密煉機(jī)側(cè)壁之間也能產(chǎn)生混煉作用。這些改進(jìn)也改善了混煉初期膠片和膠包的吃料能力。Intermix PES 6型轉(zhuǎn)子是專(zhuān)門(mén)針對(duì)改善原材料喂料特性、縮短嚙合轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉時(shí)間設(shè)計(jì)的。

表1 Keel下頂栓技術(shù)（剪切密煉機(jī)）性能反饋

4 結(jié) 語(yǔ)[1]

實(shí)際性能數(shù)據(jù)和最近的機(jī)器銷(xiāo)售數(shù)據(jù)表明，剪切式和嚙合式密煉機(jī)是業(yè)界認(rèn)可的、經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證的膠料混煉設(shè)備。

本伯里和Intermix的銷(xiāo)售數(shù)據(jù)表明，兩類(lèi)機(jī)器的總銷(xiāo)量幾乎相同。

當(dāng)前剪切式或嚙合式密煉機(jī)的“最佳應(yīng)用”取決于待混煉的材料以及用戶(hù)的混煉要求。兩技術(shù)最近在設(shè)計(jì)方面的一些進(jìn)展已縮小了最初兩機(jī)器存在的顯著性能差異。不可以說(shuō)一種機(jī)器比另一種好，只能說(shuō)兩類(lèi)密煉機(jī)存在技術(shù)差別，每一種都有其優(yōu)缺點(diǎn)。采用何種技術(shù)的決定性因素是對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域的分析，對(duì)客戶(hù)的熟悉程度，以及客戶(hù)的混煉要求及技術(shù)。

串聯(lián)混煉系統(tǒng)的銷(xiāo)售也相當(dāng)好，說(shuō)明在輪胎工業(yè)得到認(rèn)可。

最近嚙合式Intermix和剪切式本伯里N 系列密煉機(jī)的創(chuàng)新技術(shù)已使兩類(lèi)密煉機(jī)的性能得到提高。采用具有回程控制功能和頂栓運(yùn)行速度/位置調(diào)節(jié)功能的液壓料斗，壓砣結(jié)構(gòu)改進(jìn)、改善傳熱及金屬溫度控制，以及新轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，這些都提高了現(xiàn)有剪切式和嚙合式密煉機(jī)的性能。

串聯(lián)混煉技術(shù)已日漸成熟，大幅提高了混煉效率。

密煉機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將不斷的發(fā)展變化，而且結(jié)構(gòu)材料也將不斷改善，以此來(lái)滿(mǎn)足橡膠工業(yè)不斷變化的要求。

[1] Borzenski F J, Hartley Q. Development in Mixing Technology: Tangential and Intermeshing Mixer Designs[J]. Rubber World, 2013, 248(4):18-25.

[責(zé)任編輯：翁小兵]

TQ330.4+3

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1671-8232(2015)05-0037-07

2014-07-10

梁利強(qiáng)（1977— ），男，陜西扶風(fēng)人，工程師，主要從事橡膠工藝研究。