六棱同步转子密炼机的应用研究

廉 旭，马 浩，张 明

[中策橡胶（建德）有限公司，浙江 杭州 310008]

我公司购置了1台大连橡胶塑料机械股份有限公司新开发的F370型六棱同步转子密炼机。本工作以全钢子午线轮胎胎面胶生产为例，对F370型六棱同步转子密炼机的操作性能、生产效率和混炼胶胶料性能进行研究，并与F370型四棱异步转子密炼机对比。

1 六棱同步转子密炼机特点

F370型六棱同步转子密炼机采用了六棱转子。六棱转子有3个长棱和3个短棱，长棱与短棱的旋向相反。根据棱宽及棱与密炼室内壁间隙，每个长棱又分为L，M，S三段：L段棱宽大，其与密炼室内壁的间隙大；M段棱宽中等，其与密炼室内壁的间隙中等；S段棱宽小，其与密炼室内壁的间隙小。

在胶料捏炼过程中，由于六棱转子的棱高低不同，胶料在棱侧方向上受到左右涡旋作用；同时胶料反复地进行轴向往复运动，起到了搅拌作用，捏炼效果更强烈。总的来说，胶料捏炼过程中流动和变形的受力情况很复杂，来源大致分为4种：（1）转子突棱顶与密炼室内壁间隙的捏合作用；（2）转子间的搅拌作用；（3）转子间的折卷作用；（4）转子间的轴向往返切割和搅拌作用。

该六棱转子冷却方式采用中空喷淋冷却（中空比较大），转子冷却效果良好。

2 六棱同步转子密炼机应用试验

2.1 相位角确定

六棱同步转子安装时初始相位角为0°。密炼机试机时，混炼25～30 s时胎面胶温度就达到了200 ℃，排胶后发现胶料局部过炼并且掺杂大量冷胶，这说明转子相位角不合适，转子间的轴向往返切割和搅拌作用差，造成密炼机无法正常工作。

对转子相位角进行调整，选择180°和150°的相位角进行对比试验。转子相位角对混炼胶门尼粘度、炭黑分散度的影响如表1所示。

表1 转子相位角对混炼胶门尼粘度和炭黑分散度的影响

从表1可以看出，与转子相位角为150°时混炼的胶料相比，转子相位角为180°时混炼的胶料门尼粘度较低，炭黑分散度较高，但设备噪声较大。从设备保护角度考虑，转子相位角选为150°。

2.2 混炼胶性能

选用相同配方和同批次原材料，分别用F370型六棱同步转子密炼机和F370型四棱异步转子密炼机各混炼15车胶料：一段和二段混炼在F370型密炼机中进行，终炼加硫黄在同一台GK255型密炼机上进行。

2.2.1 门尼粘度和混炼时间

六棱同步转子密炼机混炼胶和四棱异步转子密炼机混炼胶的门尼粘度和混炼时间分别如表1和2所示。

对比表1和2，用六棱同步转子密炼机生产的一段混炼胶门尼粘度为59.7，混炼时间为108.2 s，二段混炼胶门尼粘度为53.9，混炼时间为95.4 s，而用四棱高效转子密炼机生产的一段混炼胶门尼粘度为59.5，混炼时间为123.5 s，二段混炼胶门尼粘度为54.7，混炼时间为117.6 s。可以看出，采用不同转子密炼机，混炼胶达到相同门尼粘度所需的混炼时间差异较大，六棱同步转子密炼机一段混炼时间比四棱高效转子密炼机一段混炼时间缩短12.4%，二段混炼时间比四棱高效转子密炼机二段混炼时间缩短18.9%，六棱同步转子密炼机的生产效率比四棱高效转子密炼机提高15.6%。

表1 六棱同步转子密炼机混炼胶的门尼粘度和混炼时间

表2 四棱异步转子密炼机混炼胶的门尼粘度和混炼时间

2.2.2 炭黑分散度

混炼胶的炭黑分散度对硫化胶性能影响较大。采用炭黑分散度仪测试六棱同步转子密炼机混炼胶和四棱异步转子密炼机混炼胶的炭黑分散度，结果分别如表3和4所示。

表3 六棱同步转子密炼机混炼胶的炭黑分散度

从表3和4可以看出，六棱同步转子密炼机一段混炼胶、二段混炼胶和终炼胶的X值和Y值均明显大于四棱异步转子密炼机混炼胶，说明用六棱同步转子密炼机生产的混炼胶中炭黑分散效果较好。

2.2.3 工艺性能

六棱同步转子比四棱异步转子的每根转子多1条棱，因此六棱转子密炼机的吃料速度比四棱转子密炼机快，特别是原材料为胶片时，六棱转子密炼机平均投料时间比四棱转子密炼机缩短1～2 s，而且胶片不易卡在加料门处。

表4 四棱异步转子密炼机混炼胶的炭黑分散度

与四棱异步转子密炼机混炼胶相比，六棱同步转子密炼机混炼胶的成团性能较好，挤出胶片外观更光滑、平整，胶片在爬坡输送过程中不易断裂。

2.3 硫化胶性能

各取3车六棱同步转子密炼机终炼胶和四棱高效转子密炼机终炼胶进行硫化，测试胶料物理性能，结果如表5所示。

从表5可以看出，与四棱异步转子密炼机胶料相比，六棱同步转子密炼机胶料拉伸强度略有提高，撕裂强度明显提高，阿克隆磨耗量减小，压缩生热较低，其他性能相近，综合性能提高，这与胶料中炭黑分散度提高有密切关系。

表5 六棱同步转子密炼机胶料和四棱异步转子密炼机胶料的性能

3 结论

（1）从设备保护角度考虑，六棱同步转子的相位角以150°为宜。

（2）与四棱高效转子密炼机混炼胶料相比，六棱同步转子密炼机混炼胶料的吃粉速度快，投料时间及混炼时间缩短，生产效率提高约15%。

（3）采用六棱同步转子密炼机混炼的胶料成团性能好，挤出胶片外观平整，在胶料爬坡输送过程中不易断裂。

（4）采用六棱同步转子密炼机混炼的胶料炭黑分散度优于采用四棱异步转子密炼机混炼的胶料，炭黑在胶料中的分散性能改善。

（5）与采用四棱异步转子密炼机混炼的胶料相比，采用六棱同步转子密炼机混炼的胶料拉伸强度略有提高，撕裂强度和耐磨性能明显提高，压缩生热降低，其他性能相近，综合性能提高。