1、 密炼机的研究现状与发展趋势Dense rubber mixing mill research present situation and the development tendency班 级 学 生 姓 名 学号 论文提交日期 xx 年 xx 月 xx 日 压延机研究现状与发展趋势（徐州工业职业技术学院 XX 系 XX，江苏省.徐州，221000）摘要：近年来，随着汽车工业及其它各行业的快速发展，尤其是节能与效率方面各种高标准的提出，对密炼机的性能提出了更高的要求。而我国的密炼机生产厂家在对国外密炼机进行引进吸收的基础上，对自己的密炼机产品进行了大量的技术改进和创新，如采用了各种构型的转子
2、(销钉转子、同步转子、可调距转子)、液压上顶栓、液压式转子端面密封、PID 温度自动控制系统、计算机全自动监控等。关键词：密炼机、引进、创新、全自动监控正文：目前我国生产的大型密炼机主要是大连冰山橡塑机械公司的 XM 系列和益阳橡机厂的 GK 系列，已实现了系列化。各密炼机生产厂家对密炼机所做的主要改进体现在以下一些方面。 1 突出技术特点，采纳开发新的技术结构 为适应工艺发展的要求，必须突出技术特点，采纳开发新的技术结构。主要改进是： 1.1 传动系统多样化为适应不同的橡胶工艺需求和国产配套条件的制约，密炼机的传动系统采用多种形式。 (1)双速电动机配单速减速机。通过电机的变速使密炼机的转子
3、转速获得双速变化。如 XM-2702040 密炼机即为 1000500kW 双速电机，使转子获得以4020rmin 的两种转速。 (2)单速电动机配变速减速机。通过减速机换档变速使转子获得不同的转速。如大连冰山橡塑机械公司的 XM27020304060 型密炼机就是通过减速机换四档而使转子具有 20、30、40、60?r/min 的四种可变转速。 (3)变速电机(如：直流电动机、变频电动机等)配单速减速机，使转子具有无级变速功能，可以适应更广泛的炼胶工艺要求。 1.2 推进减速机强化、优化设计，采用集中传动结构 针对密炼机负荷性加大、载荷周变频率加快而引起偶发断齿现象，对减速机进行优化设计、强
4、化 CAD 设计。在合理地优选材质，严格热处理工艺和中硬齿面的精密加工工艺上下工夫，使减速机整体结构紧凑、耐用、噪声低、操作环境良好。 1.3 加料装置结构更趋合理、实用 (1)适当加大加料装置风缸直径，更适合我国橡胶厂、轮胎厂风压普遍偏低的情况，使胶料获得较大的压力，以提高炼胶效率。(2)在风缸下加设支座，使维修和更换密封有较大的空间，更方便。(3)压铊和胶料接触的表面用堆焊硬质合金或镀硬铬，使之更加耐磨耐蚀。 (4)压铊可以通水冷却，增强对炼胶的冷却效果。 (5)在加料装置与密炼室连接处，采用四块耐磨板衔接，不仅耐磨和便于维修，而且使密炼室的组装定位更加简便可靠。 1.4 混炼部分的结构不
5、断更新，更趋于先进 (1)转子结构多样化。随着炼胶配方和工艺的发展，对密炼机转子结构也提出了新的不同要求。通过多年的研究，除传统转子外，还开发出销钉转子、同步转子、可调距转子等。它们不仅在转子形状结构上有很大改进，并且对螺棱部分增加特制冷却通道，使之更适合不同胶料和炼胶工艺的要求，混炼效果好，效率高。 (2)转子采用新材质，机械性能优异，铸造性能好、可焊性强。并在转子工作部分表面堆焊高硬度的硬质合金，做精密的整形加工，或表面镀硬铬，使转子具有更好的耐磨耐蚀性能，且自洁性更好。 (3)转子端面密封装置普遍采用拨叉外压式密封结构，保证高压润滑油注入密封端面，精密地调整、研合密封面，使整个端面密封可
6、靠耐用。 (4)改进密炼室组装结构，采用定位耐磨板、定位楔块及销，配有硬度适宜的大螺栓组合，使密炼室整体结构刚性足，坚固耐用，装卸方便。 (5)密炼室采用周围钻孔的冷却结构，内壁堆焊硬质合金，表面耐磨，冷却效果极佳。 1.5 采用撑料迅速、密封可靠的下落式卸料结构 (1)下落式卸料，其下顶栓表面进行严格的精密加工，可以通水冷却，与胶料接触面堆焊硬质合金，亦可以增镀硬铬，使之冷却效果更好，耐磨且密封可靠。 (2)在中小型机种中采用结构简便的液压插板式锁紧结构(两端插销式，侧面插板式)，在大型机种上采用曲拐铰链式锁紧机构，摩擦力小、刚性好、自锁性强，因此锁紧可靠、开闭畅通。 (3)卸料门摆动采用液
7、压齿条、齿轮驱动机构，较之摆动旋转油缸等结构受力均匀、结构简便、安全可靠、无；中击现象。对大型机种则采用双齿条单齿轮驱动机构，更加平稳可靠，提高了卸料的开合速度和使用寿命。 目前，大连冰山橡塑机械公司和益阳橡机厂生产的这两种系列的密炼机均达到了国外同类产品的技术水平，已经全面占领了国内市场，取代了进口。而且益阳橡机厂的 GK270 密炼机被米其林公司批量采用，更说明我国的密炼机已经具有了相当高的水平。 2 分批混炼与连续混炼 目前，工业化国家正在投入大量的人力物力进行胶料连续混炼的研究，因为连续混炼具有：可大幅提高生产效率、由一条生产线取代密炼机及上下辅机、简化设备结构、降低能耗、提高混炼胶质
8、量和稳定性、容易实现绿色操作等优点。虽然受到喂料必须采用胶粒或胶粉等条件的限制，而迟迟不能推广，但仍受到高度的重视，被认为是未来炼胶设备的发展方向。2.1 分批混炼2.1.1 分批混炼的优点 (1)可输送不同规格和形状的原材料。 (2)能在少量物料或无准备情况下用手动或自动方式加料。 (3)可以采用手动或简单的 PLC 操作。 (4)通过速度控制或特殊转子设计，使原材料得到充分混炼，能得到较高剪切或较低粘度的混炼胶。 (5)不管小批量或大批量生产，均能进行经济操作。(6)设备坚固耐用，使用寿命长。 2.1.2 分批混炼的缺点(1)经常装料、卸料，不能充分利用电能。 (2)当大批量混炼胶直接通过
9、开炼机或其它压片加工时，热量改变。(3)混炼过程中，排出大量含有有害化合物的气体。(4)劳动强度大，需一名操作人员。 (5)设备笨重，安装费用高。 (6)称重会略有不同，批料与批料之间有重量差异。 (7)混炼胶需要二次设备进行成型或搬运。 选择混炼设备时，必须充分了解连续加工生产线的优缺点。 2.2 连续混炼2.2.1 连续混炼的优点 (1)能量消耗稳定，没有大的峰值，节能。 (2)根据某些参数要求(温度、功率等)，使混炼达到稳定状态。 (3)连续运行，需要的操作人员少。(4)连续小批量排胶所产生的热历程比分批式混炼所产生热历程均匀。 (5)预混合配合剂均匀且生产状态稳定。(6)安装费低。 2
10、.2.2 连续混炼的缺点(1)不能加工流动性差的材料。 (2)需要采用先进的称量及计量设备。(3)不易手动操作，适于自动控制。 (4)短期生产成本较高。(5)排胶温度比分批混炼高。(6)更换混炼胶时，需要配置专用的设备。 分批混炼和连续混炼各有优缺点，须根据具体情况如胶料性能等确定。但随着适用于连续混炼设备的热塑性弹性体(如粒状、流动性好的三元乙丙胶等)在传统橡胶工业中的广泛应用，连续混炼技术机设备越来越受到重视，经多年研究在国外已有很大进展，如三海公司的 CCC 低温连续混炼技术，能降低能耗 50%，降低成本 62%，这是很有诱惑力的，但这种技术的详细情况仍然处于保密之中。以下介绍的是几种连
11、续混炼机。 3 国外连续混炼机多年来，塑料工业已有几种通用的连续混炼设备。经某些改进，这些密炼机已用于混炼特殊的混炼胶。连续混炼设备的型号可以选择。大多数采用正旋转双螺杆，它能够按各种螺杆部件和机筒部件规格定做。有些连续混炼设备有明显的不同。下面是这些连续混炼设备类型的简介。 3.1 FCM 连续混炼机FCM 连续混炼机是一种双转子相对旋转装置。它是一种相当短的混炼设备，其长径比大约为 15：1。该设备包括两个转子，其转子安装在光滑的混炼室内，与本伯里密炼机的布置相似。密炼机的一端装有加料斗，原材料通过该加料斗喂入密炼机。其对应端上装有一个卸料门，混炼好的胶料通过该卸料门排出。 其转子是仿制本
12、伯里密炼机转子设计的。转子上有一类似于挤出机螺杆的供料段，其主要用途是把原材料推进密炼机内。与其邻接的是正、反向螺旋状物，其主要用途是提供充分和广泛的混炼。除此之外，还有椭圆形翼，该翼用于通过卸料门开口排出物料。 这种密炼机最明显的特征是连续供料。密炼机的生产率基于喂料速率。保持恒定供料，可以提高转子转速，以得到更大的剪切力，或者稍微关闭卸料门，提高排胶温度。密炼机在常压下操作，形成独立混炼环境，完全不受成型要求的影响。根据这一特征，FCM 装置能够混炼剪切率和温度高的物料，同时也能混炼低剪切率和对温度更为敏感的物料。 目前全世界有 1000 多台这样的密炼机在使用中。这种密炼机原为胶料的连续
13、混炼而设计，现大多数用于塑料工业。生产能力从 100 到1000001bh 以上。 3.2 法雷尔 MVX(混炼，排气，挤出) MVX 包括一台装有两个三角形相对旋转转子的密炼机，该密炼机与一台挤出机紧密配置，使混炼和挤出可同时进行。尽管这种密炼机当初是为塑料工业而设计，但后来发现其更适合橡胶工业。 加料装置是一种简单的气动上顶栓，上顶栓迫使自由流动物料进入混炼室。上顶栓往复运动可保持所需的压力。当物料直接通过混炼室时，将成为六个滚动堆积胶团，滚动堆积胶团由挡胶板挡住，以防未混炼物料短循环。 机组的生产率与挤出速度有关。水和空气由喂料螺杆后端排出。挤出机头端部可以安装胶条输送装置或造粒装置。该
14、机组的生产率为 1000-100001bh。 3.3 FTX 双螺杆挤出机FTX 是一种正旋转双螺杆挤出机，见图 2，有各种配置，以满足用户各种混炼要求。这些配置由多种螺杆和机筒部件组成。由于工程树脂需在高温下混炼，使这种连续混炼设备变得更为通用。遗憾的是，这种螺杆)令却问题很难解决，不适于混炼温度敏感的物料。混炼室机筒部件的设计可在不破坏构造的前提下获得最佳的混炼效果。这些机筒部件也可用真空排气以及在下道工序添加其它配合剂如增塑剂的设计。该机的长径比几乎不受限制。 捏炼件呈螺旋状，可提供起码的充分混炼。最近采用的新结构对混炼温度敏感的物料提供了较大的可能性，这些部件为六角型和 FCM 设计。
15、这两种设计混炼时产生的热能较低，也可以采用流动形式，以确保物料良好的分散和均匀分布。FCM 区段实现了正向和反向混炼，而六角区段则给出流动形状，以便进行混炼操作。这些设计为双螺杆混炼混炼胶获得成功打下理论基础。 显然，橡胶工业已准备采用连续混炼。虽然由于投资巨大，分批式混炼机还不会很快被淘汰，但是流动性好的原材料以及设计新型的连续加工设备的采用，使这一发展成为必然趋势，这将开辟混炼工艺的新领域。通过对连续混炼设备的开发应用，许多混炼过程中的难题将迎刃而解，从而可以生产出更为优质的橡胶产品。4 结语今后，我国的密炼机生产厂家应注意进一步做好向密炼室大容量、主电机大功率，转子转速高速化、多级或无级
16、化方向的发展，并解决好随之而来的主要零部件的加工及精度问题、关键部件的材质及表面处理问题、适应短周期的上、下辅机配套问题、联动和自动控制相配套问题以及高转速与橡胶加工工艺相适应的问题等，进一步提高我国密炼机的整体水平。 但与此同时各密炼机生产厂家应当注意到，炼胶设备未来的主要发展方向是连续混炼。虽然受到喂料必须采用胶粒或胶粉等条件的限制，而迟迟不能推广，但因为连续混炼具有可大幅提高生产效率、由一条生产线取代密炼机及上下辅机，简化设备结构、降低能耗、提高混炼胶质量和稳定性、容易实现绿色操作等等诸多优点，使其具有广阔的发展前景，尤其是随着热塑性弹性体等适宜连续混炼的新材料的广泛使用，这种趋势就更加
17、明显。发达工业国家早就投入了大量的人力物力和财力进行研究，并取得了一定的进展。如倍耐力公司的 CCM 连续混炼技术，与传统的炼胶方式相比，在设备投资、厂房面积、生产效率等方面都有很大的优势，以年产 300 万套轮胎为例，在炼胶车间设备投资方面，传统方法需 2500 万欧元，而 CCM 只需 1000 万欧元；厂房面积 CCM 只需 800m2，而传统方法需 3000m2；采用 CCM 技术可提高生产效率 25%，节省能料消耗 21%，且可得到更好的产品质量。另外，采用 CCM 技术后，生产周期可由原来的 24h 减少到 4.7h(指从订货到出货所需时间)，且更为环保。这是一项非常先进的新技术，有可能对传统的橡胶加工业产生积极而深远的影响，代表着混炼胶技术的发展方向。而在这方面，我国已经远远的落后于发达国家，至今没有见到相关方面的报道。我国密炼机生产厂家应当在对现有密炼机技术水平和质量做进一步提高的同时，加紧对连续混炼技术方面的开发与研究，及早的迎头赶上参考文献：【1】 巫静安 李木松 ，橡胶加工机械【M】 ，北京，化学工业出版社 2006 年 1 月 7374【2】 韦邦风 翁国文 ，橡胶压延成型【M】 ，北京，化学工业出版社 2006 年 5 月 12 【3】 网络：
