Page 87 - 《橡塑技术与装备》2022年1期
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理论与研究 汪传生 等·密炼机转子强制冷却工艺实验研究
这就使得白炭黑配方胶料在混炼时密炼室中的水蒸气 次后下片。
更多，露水效应更强烈。所以探究转子与密炼室之间 1.3.2 白炭黑配方转子温度对比实验
的温差情况对于炭黑配方和白炭黑配方的胶料性能影 实验组冷芯热壳转子转速为 70 r/min，热芯热壳
响是有必要的。 转子转速为 50 r/min，转子温度分别为 30 ℃和 70 ℃，
本文通过设置三种不同的密炼室与转子温度搭配 密炼室温度 70 ℃，填充系数 0.65 ；对照组转子转速
工艺，分别对炭黑和白炭黑配方的胶料进行混炼，并 为 70 r/min，转子温度设为 50 ℃，密炼室温度设为
测试分析这三种工艺对于胶料加工性能、物理机械性 50 ℃，填充系数 0.65。
能的影响，探究出炭黑配方和白炭黑配方的最佳混炼 将生胶加入密炼机，落上顶栓并开始计时 → 塑炼
工艺。 30 s→ 提栓加入小料和一半炭黑，落栓 → 混炼 60s→
提栓加入另一半炭黑和白炭黑，落栓 → 混炼 60 s→
1 实验 提栓排气 10 s 后落栓 → 混炼至 6.5 min 排胶，测量排
1.1 主要原材料与配方 胶温度 → 用开炼机下片，静置至冷却 → 加入硫化体系，
天然橡胶，STR20，泰国普吉宏曼丽（橡胶）有 打包 6 次后下片。
限公司产品；炭黑 N234，卡博特（中国）投资有限公司；
其他助剂均为市售橡胶工业常用原材料。 2 结果和分析
实验配方一（质量份）：天然橡胶，100 ；炭 黑 2.1 混炼胶温度
N234，53.5； ZnO，3.5；硬脂酸，2；防老剂 4020，1.5； 对于炭黑配方，冷芯热壳工艺排胶温度 138 ℃，
增塑剂 A，2 ；硫黄，1 ； TBBS，1.5。 热芯热壳工艺排胶温度为 149 ℃，传统工艺排胶温度
实验配方二（质量份）：天然橡胶，100 ；炭 黑 为 111 ℃，实验组所造成的这种温差可能是在混炼过
N234，38.5 ； SiO 2 ，15 ；偶联剂 Si69,1.5 ； ZnO，3.5 ； 程中，由于冷芯热壳工艺密炼机转子初始温度较低，
硬脂酸，2 ；防老剂 4020，2 ；增塑剂 A，2 ；防老剂 且持续通冷却水，会使胶料升温速度减慢，在实验过
RD，1.5 ；微晶蜡，1 ；防焦剂 CTP，0.3 ；硫黄，1 ； 程中观察胶料温度也会发现温升并不剧烈，同时，可
TBBS，1.3。 能由于转子温度低，密炼室温度高，导致少量水蒸气
1.2 主要仪器和设备 在转子表面凝结形成薄膜，减少胶料与转子间的滑动
开炼机，XK-160，青岛佳汇源机械有限公司 ； 摩擦，而密炼室壁一侧，温度较高，水蒸气不易凝结，
平板硫化机，XLD-400X400X2，青岛亿朗橡胶装备 滑动摩擦剧烈也能使胶料得到充分混炼 ；而传统工艺
有限公司；门尼黏度仪， Premier MV，美国阿尔法公司； 最低的排胶温度可能是因为转子和密炼室的冷却水温
无转子流变仪，MDR-C，美国阿尔法公司 ；万能试 度均设为 50 ℃，胶料与密炼室和转子的贴合比较紧
验机，Instron 3365，英斯特朗公司；橡胶动态分析仪， 密，贴合情况相同，混炼产生的温度不断地被冷却水
RPA2000，美国阿尔法公司。 带走，所以排胶时会得到较低的温度。
1.3 试样制备 对于白炭黑配方，为保证硅烷化反应的进行，胶
1.3.1 炭黑配方转子温度对比实验 料须保持 145 ℃混炼一段时间，冷芯热壳工艺排胶温
密炼机转速 50 r/min，实验组转子温度分别为 30 度 135 ℃，热芯热壳工艺排胶温度为 153 ℃。在混炼
℃和 70 ℃（以下称为冷芯与热芯），密炼室温度 70 过程中，由于冷芯热壳工艺密炼机转子初始温度较低，
℃（以下称为热壳），填充系数 0.65 ；对照组转子温 且持续通冷却水，会使胶料初始升温速度减慢，难以
度设为 50 ℃，密炼室温度设为 50 ℃（以下称为传统 达到硅烷化反应温度，故冷芯热壳工艺不适合白炭黑
工艺），填充系数 0.65。 配方的硅烷化反应，热芯热壳工艺比较适合白炭黑配
将生胶加入密炼机，落上顶栓并开始计时 → 塑炼 方的硅烷化反应。在使用传统工艺混炼时，由于与混
30 s→ 提栓加入小料和一半炭黑，落栓 → 混炼 60 s→ 炼炭黑配方时相同的原理，温度被不断地带走，所以
提栓加入另一半炭黑，落栓 → 混炼 60 s→ 提栓排气 排胶温度只有 134 ℃，要达到硅烷化反应温度则只能
10 s 后落栓 → 混炼至 5 min 排胶，测量排胶温度 → 提高转子转速或者延长混炼时间来完成。
用开炼机下片，静置至冷却 → 加入硫化体系，打包 6
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