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同步转子密炼机转子转速的确定

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2024年5月19日发(作者:少醉易)

第37卷第4期 

2010年4月 

世界橡胶工业 

World Rubber Industry 

Vo1.37 No.4:32—35 

Apr.2010 

同步转子密炼机转子转速的确定 

陈国栋 , 汪传生 , 刘生兰 

(1.哈金森工业橡胶制品(苏州)有限公司,江苏苏t,11 215122; 

2.青岛科技大学机电工程学院,山东青岛266042) 

摘要: 试验研究了在同步转子密炼机填充系数、上顶栓压力和冷却水温度一定的条件下,改变转 

子转速(r)后密炼机的混炼性能以及混炼胶的力学性能,表明转子转速(r)对密炼机的混炼特性有非常 

显著的影响;在胶料配方和其他工艺条件一定的前提下,对密炼机而言,转子转速(r)存在最佳值。 

关键词: 密炼机;转子转速;同步转子;混炼性能 

中图分类号:TQ 330.4 3 文献标识码:B 文章编号:1671—8232(2010)04 ̄032-04 

子转速0~250 r/rain,冷却水温度范围0~ 

0 前 言 

转子转速(r)是密炼机设计和操作的重要 

参数之一,也是唯一能够迅速改变混炼状态的 

参数。r取值大小将不仅直接影响到密炼机的 

消耗的最大功率、生产能力、单位能耗、混炼时 

间和排胶温度,还将影响到混炼胶的性能(力 

学性能和分散度等),其次还会影响到机台的 

正常使用…。因此,研究转子转速(r)对混炼 

过程的影响是十分必要的。 

130℃,上顶栓压力0.1~0.6 MPa。 

1.2 配方主要原材料及生产厂家 

天然胶NR 100,N330 38.5,白炭黑15, 

ZnO 3.5,SA 2.0,TESPT 3.0,增塑剂A 2.0, 

RD 1.5,6PPD 2.0,PP一3 1.0,NOBS 1.5,S 

1.0。其中,ZnO来自青岛氧化锌有限公司; 

MgO来自上海思锐化工有限公司;高耐磨炭黑 

N330来自青岛德固赛化工有限公司;白炭黑 

来自上海孚化实业有限公司;TESPT来自日照 

岚星化工有限公司;RD来自南京曙光化工厂; 

其他原材料为常见市售产品。 

1.3主要仪器和设备 

目前生产的密炼机大都采用调速电机,这 

样可以根据配方、工艺条件以及混炼阶段的不 

同随时调整转子转速,以达到优化混炼的目的。 

本工作就是在同步密炼机上顶栓压力、冷 

却水温度和填充系数不变的条件下,通过密炼 

x(K)一l60开炼机(上海橡胶机械厂); 

QLB平板硫化机(上海第一橡胶机械厂); 

xD一1电子显微镜(江苏光学仪器厂);AI一 

机转子转速的改变,考察密炼机的混炼特性以 

及混炼胶的力学性能,以期为密炼机的生产应 

用及相关研究提供参考依据。实验配方采用具 

有代表性的全钢子午胎胎面胶配方。 

8000S电子拉力机(台湾高铁科技股份有限公 

司);QP一16型橡胶、塑料冲片机(上海化工机 

械四厂);Ks—DR—s型可塑度实验机(上海化 

工机械四厂);Lx—A型硬度计(上海轻工业局 

试验厂);MM4130C无转子硫化仪(北京瑞达 

1 实 验 

1.1 同步转子密炼机实验机台主要技术参数 

主机型号x(s)M一1.7,转子速比1:1,转 

作者简介:陈国栋(1979.),男,山东诸城人,哈金森工业橡胶 

宇辰仪器有限公司);DG1000NT炭黑分散仪 

(瑞典OPTIGRADE公司)。 

1.4试样制备 

1.4.1生胶塑炼条件 

(1)用X(K)一l60开炼机塑炼,辊温 

40℃~50℃: 

制品(苏州)有限公司工业化工程师,主要从事橡胶材料的研 

发和工艺管理工作。 

(2)工艺条件为烘胶(3 d)一破胶(2 mm, 

3次)一薄通(0.2 mm,17次)一放厚(5 mm, 

第37卷第4期 陈国栋,等.同步转子密炼机转子转速的确定 ・33・ 

3次)一下片。 (5)硫化条件:采用QLB平板硫化机进行 

1.4.2混炼工艺条件 试样硫化,条件为143℃×30 min×1 470 N(油 

(1)加料顺序:生胶及塑解剂一小料及白 

压)。 

炭黑和一半炭黑一另一半炭黑一促进剂一清扫 

1.5性能测试 

一排胶。 

硫化胶的定伸应力、拉伸强度和拉断伸长 

(2)密炼机上顶栓压力为0.5 MPa,填充 

率按照GB/T528—1998进行测定,拉伸速率为 

系数为0.65,冷却水温度为40%。 500 mm/min;撕裂强度按GB/T529—1999测定, 

(3)排料控制方法:采用时间一功率曲线 拉伸速率为500 ram/rain。 

联合控制法,即分段加料采用时间控制法,最后 

排料采用功率曲线控制法。所谓功率曲线控制 

2结果与讨论 

法,就是在加油后功率上升到最大值,然后下降 

并平稳一定时间后进行排料。 

2.1试验结果 

(4)加硫磺压片条件:压片降温(3 mm, 通过试验,得出的转子转速对同步转子密 

3次)一加硫磺一打三角包(1 mm,5个)一下片 炼机混炼性能及混炼胶力学性能的影响如表1 

(5 mm) 

所示。 

表1转子转速对密炼机混炼性能及胶料力学性能的影响 

2.2数据分析 

(1)转子转速与最大功率的关系 

从表1和图1可以看出,消耗的最大功率 

随着转子转速的增大而增大。这是因为随着转 

子转速的增大,转子对混炼室内物料的剪切速 

率增加,转子所受到扭矩增大,因而所消耗的最 

大功率增大。 

(2)转子转速与单位能耗的关系 

图1转子转速与最大功率的关系 

从表1和图2可以看出,随着转子转速的 

增大,单位能耗呈上升趋势。单位能耗的计算 

转子转速的增加,消耗的最大功率增加,虽然混 

为消耗的总能量比上排胶量,在排胶量不变的 

炼时间有所减少,但混炼消耗功率增加的速率 

情况,单位能耗与功率和混炼时间成正比,随着 

大于因转子转速增加引起混炼时间减少的速 

34・ 世界橡

率,因此单位能耗呈上升趋势。 

图2 转子转速与单位能耗的关系 

(3)转子转速与生产能力的关系 

从表1和图3可以看出,随着转子转速的 

增大,生产能力也增加,生产能力是排胶量与混 

炼时间的比值。 

以上3条曲线都随转子转速的增加而增 

加,这说明同步转子密炼机对胶料的剪切作用 

强烈,并有非常强的吃胶能力 。 

(4)转子转速与排胶温度的关系 

从表I和图4可以看出,排胶温度都随转 

子转速的增大而增大,这主要是因为剪切速率 

和剪切应力与转子转速成正比的缘故。当转子 

转速增加时,剪切速率和剪切应力也迅速增加, 

导致混炼温度上升,从而使排胶温度大幅度增 

加。 

图3转子转速与生产能力的关系 

\ 

趟 

赠 

赵 

撼 

图4转子转速与排胶温度的关系 

从上面的分析可以看出,转子转速增加,导 

胶工业 2010 

致混炼温度增加,又会引起黏度下降,从而导致 

混炼的分散效果下降,因此对硬质胶料可根据 

不同的混炼阶段设定不同的转速,以实现优化 

混炼。 

(5)转子转速与混炼胶力学性能的关系 

从表1和图5~8可以看出,大部分物理性 

能参数都随转子转速的增加出现极值,即存在 

“最佳转子转速”。这是因为当r偏小时,转子 

对室内物料的剪切速率和剪切应力较小,甚至 

出现胶料打滑现象,影响胶料的宏观均匀化,造 

图5转子转速与混炼胶拉伸强度的关系 

图6转子转速与混炼胶拉断伸长率的关系 

言 

鼎 

菰 

图7转子转速与混炼胶撕裂强度的关系 

图8转子转速与混炼胶分散度的关系 

第37卷第4期 陈国栋,等.同步转子密炼机转子转速的确定 ・35・ 

成混炼胶质量下降和混炼时间延长;当r偏大 

时,剪切速率和剪切应力引起的生热增加,由于 

冷却水带走的热量有限,从而引起混炼胶表观 

佳值的问题,此最佳值就是混炼周期最短且各 

批料间的标准偏差最小的转子转速(r)。因 

此,生产时可根据自己的实际情况和硫化胶的 

黏度的下降,结果造成剪切应力的下降和分散 

效果的降低,从而引起胶料质量下降 。从以 

上分析可以看出,转子转速(r)存在“最佳值”。 

特性要求,确定密炼机的转子转速(r)。 

参考文献: 

[1] 汪传生.同步转子密炼机混炼橡胶原理的理论 

和实验研究[c].北京:北京化工大学,2000. 

[2] 张海,等.橡胶及塑料加工工艺[M].北京:化 

学工业出版社,1996.189—190. 

3 结 论 

(1)总体而言,同步转子密炼机对胶料剪 

切作用强烈,并有很强的吃胶能力。 

[3]杨清芝.现代橡胶工艺学[M].北京:中国石化出 

版社,1997.485. 

(2)对于实际生产中所使用的同步转子密 

炼机,转子转速(r)取值范围受配方、工艺条 

件、加工方式和方法、机型和转子构型等诸多因 

素的影响 ,只要各个条件确定,就有一个最 

’’'’’'l'1 

[责任编辑:朱胤] 

收稿日期:20094)5.12 

2信息传真: 

^t‘tl。Il‘I 

2010年泛长三角地区橡胶技贸交流暨信息发布会 

征文启事 

2010年是上海的世博之年,世界各国的最新科技成果将在上海这个国际舞台集中展现;2010年亦正逢《世界 

橡胶工业》杂志创刊50周年,在上海这个杂志诞生地举办创刊纪念活动将具有十分独特的意义。因此。我刊编辑 

部决定筹划2010年在沪举办《世界橡胶工业》杂志创刊5O周年系列活动,发挥刊物的传播、沟通作用,在宣传刊物 

媒体自身的同时,亦让广大橡胶界同仁了解刊物主办方上海橡胶制品研究所建所50年的辉煌成就。 

“2010年泛长三角地区橡胶技贸交流暨信息发布会”即是此系列活动的重要一环。《世界橡胶工业》杂志将会 

同上海橡胶同业公会、浙江省橡胶工业协会、江苏省橡胶工业协会、安徽省橡胶工业协会、中国橡胶工业协会橡胶 

制品分会一起共同举办此次发布会。会议暂定于2010年9月在上海举行,与您共商如何把握泛长三角地区橡胶 

工业发展的新机遇和新挑战,欢迎业内同仁和橡胶配套行业踊跃参加,并发布相关信息。为加强企业问的交流与 

合作,特开展征文活动。会议将邀请专家和与会代表共同推选和评定优秀论文,并颁奖。会议论文将择优在《世界 

橡胶工业》杂志发表。 

征文内容 

●各类橡胶制品的技术现状、新品开发、工艺流程及装备技术 

●各类橡胶原材料、加工助剂、仪器设备的应用推广 

●各类橡胶制品的分析测试技术 

●市场需求及预测,企业管理及营销策划 

●后危机时代的机遇、挑战与对策 

●区域合作与综合利用 

二、征文要求 

来稿必须内容详实,数据可靠,结构严谨,实用性强; 

引用数据或资料必须注明出处,采用法定计量单位; 

征文截止期为2010年7月31日,可以打印稿形式寄送或E—mail发送。 

三、联系方式 

上海市番禺路381号(200052) 《世界橡胶工业》编辑部(请注明“泛长三角会议”论文) 

电话/传真:021 ̄2806035 E・mail:sjxjgY@yahoo.eom.cn联系人:朱胤 

(本刊编辑部) 

2024年5月19日发(作者:少醉易)

第37卷第4期 

2010年4月 

世界橡胶工业 

World Rubber Industry 

Vo1.37 No.4:32—35 

Apr.2010 

同步转子密炼机转子转速的确定 

陈国栋 , 汪传生 , 刘生兰 

(1.哈金森工业橡胶制品(苏州)有限公司,江苏苏t,11 215122; 

2.青岛科技大学机电工程学院,山东青岛266042) 

摘要: 试验研究了在同步转子密炼机填充系数、上顶栓压力和冷却水温度一定的条件下,改变转 

子转速(r)后密炼机的混炼性能以及混炼胶的力学性能,表明转子转速(r)对密炼机的混炼特性有非常 

显著的影响;在胶料配方和其他工艺条件一定的前提下,对密炼机而言,转子转速(r)存在最佳值。 

关键词: 密炼机;转子转速;同步转子;混炼性能 

中图分类号:TQ 330.4 3 文献标识码:B 文章编号:1671—8232(2010)04 ̄032-04 

子转速0~250 r/rain,冷却水温度范围0~ 

0 前 言 

转子转速(r)是密炼机设计和操作的重要 

参数之一,也是唯一能够迅速改变混炼状态的 

参数。r取值大小将不仅直接影响到密炼机的 

消耗的最大功率、生产能力、单位能耗、混炼时 

间和排胶温度,还将影响到混炼胶的性能(力 

学性能和分散度等),其次还会影响到机台的 

正常使用…。因此,研究转子转速(r)对混炼 

过程的影响是十分必要的。 

130℃,上顶栓压力0.1~0.6 MPa。 

1.2 配方主要原材料及生产厂家 

天然胶NR 100,N330 38.5,白炭黑15, 

ZnO 3.5,SA 2.0,TESPT 3.0,增塑剂A 2.0, 

RD 1.5,6PPD 2.0,PP一3 1.0,NOBS 1.5,S 

1.0。其中,ZnO来自青岛氧化锌有限公司; 

MgO来自上海思锐化工有限公司;高耐磨炭黑 

N330来自青岛德固赛化工有限公司;白炭黑 

来自上海孚化实业有限公司;TESPT来自日照 

岚星化工有限公司;RD来自南京曙光化工厂; 

其他原材料为常见市售产品。 

1.3主要仪器和设备 

目前生产的密炼机大都采用调速电机,这 

样可以根据配方、工艺条件以及混炼阶段的不 

同随时调整转子转速,以达到优化混炼的目的。 

本工作就是在同步密炼机上顶栓压力、冷 

却水温度和填充系数不变的条件下,通过密炼 

x(K)一l60开炼机(上海橡胶机械厂); 

QLB平板硫化机(上海第一橡胶机械厂); 

xD一1电子显微镜(江苏光学仪器厂);AI一 

机转子转速的改变,考察密炼机的混炼特性以 

及混炼胶的力学性能,以期为密炼机的生产应 

用及相关研究提供参考依据。实验配方采用具 

有代表性的全钢子午胎胎面胶配方。 

8000S电子拉力机(台湾高铁科技股份有限公 

司);QP一16型橡胶、塑料冲片机(上海化工机 

械四厂);Ks—DR—s型可塑度实验机(上海化 

工机械四厂);Lx—A型硬度计(上海轻工业局 

试验厂);MM4130C无转子硫化仪(北京瑞达 

1 实 验 

1.1 同步转子密炼机实验机台主要技术参数 

主机型号x(s)M一1.7,转子速比1:1,转 

作者简介:陈国栋(1979.),男,山东诸城人,哈金森工业橡胶 

宇辰仪器有限公司);DG1000NT炭黑分散仪 

(瑞典OPTIGRADE公司)。 

1.4试样制备 

1.4.1生胶塑炼条件 

(1)用X(K)一l60开炼机塑炼,辊温 

40℃~50℃: 

制品(苏州)有限公司工业化工程师,主要从事橡胶材料的研 

发和工艺管理工作。 

(2)工艺条件为烘胶(3 d)一破胶(2 mm, 

3次)一薄通(0.2 mm,17次)一放厚(5 mm, 

第37卷第4期 陈国栋,等.同步转子密炼机转子转速的确定 ・33・ 

3次)一下片。 (5)硫化条件:采用QLB平板硫化机进行 

1.4.2混炼工艺条件 试样硫化,条件为143℃×30 min×1 470 N(油 

(1)加料顺序:生胶及塑解剂一小料及白 

压)。 

炭黑和一半炭黑一另一半炭黑一促进剂一清扫 

1.5性能测试 

一排胶。 

硫化胶的定伸应力、拉伸强度和拉断伸长 

(2)密炼机上顶栓压力为0.5 MPa,填充 

率按照GB/T528—1998进行测定,拉伸速率为 

系数为0.65,冷却水温度为40%。 500 mm/min;撕裂强度按GB/T529—1999测定, 

(3)排料控制方法:采用时间一功率曲线 拉伸速率为500 ram/rain。 

联合控制法,即分段加料采用时间控制法,最后 

排料采用功率曲线控制法。所谓功率曲线控制 

2结果与讨论 

法,就是在加油后功率上升到最大值,然后下降 

并平稳一定时间后进行排料。 

2.1试验结果 

(4)加硫磺压片条件:压片降温(3 mm, 通过试验,得出的转子转速对同步转子密 

3次)一加硫磺一打三角包(1 mm,5个)一下片 炼机混炼性能及混炼胶力学性能的影响如表1 

(5 mm) 

所示。 

表1转子转速对密炼机混炼性能及胶料力学性能的影响 

2.2数据分析 

(1)转子转速与最大功率的关系 

从表1和图1可以看出,消耗的最大功率 

随着转子转速的增大而增大。这是因为随着转 

子转速的增大,转子对混炼室内物料的剪切速 

率增加,转子所受到扭矩增大,因而所消耗的最 

大功率增大。 

(2)转子转速与单位能耗的关系 

图1转子转速与最大功率的关系 

从表1和图2可以看出,随着转子转速的 

增大,单位能耗呈上升趋势。单位能耗的计算 

转子转速的增加,消耗的最大功率增加,虽然混 

为消耗的总能量比上排胶量,在排胶量不变的 

炼时间有所减少,但混炼消耗功率增加的速率 

情况,单位能耗与功率和混炼时间成正比,随着 

大于因转子转速增加引起混炼时间减少的速 

34・ 世界橡

率,因此单位能耗呈上升趋势。 

图2 转子转速与单位能耗的关系 

(3)转子转速与生产能力的关系 

从表1和图3可以看出,随着转子转速的 

增大,生产能力也增加,生产能力是排胶量与混 

炼时间的比值。 

以上3条曲线都随转子转速的增加而增 

加,这说明同步转子密炼机对胶料的剪切作用 

强烈,并有非常强的吃胶能力 。 

(4)转子转速与排胶温度的关系 

从表I和图4可以看出,排胶温度都随转 

子转速的增大而增大,这主要是因为剪切速率 

和剪切应力与转子转速成正比的缘故。当转子 

转速增加时,剪切速率和剪切应力也迅速增加, 

导致混炼温度上升,从而使排胶温度大幅度增 

加。 

图3转子转速与生产能力的关系 

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赵 

撼 

图4转子转速与排胶温度的关系 

从上面的分析可以看出,转子转速增加,导 

胶工业 2010 

致混炼温度增加,又会引起黏度下降,从而导致 

混炼的分散效果下降,因此对硬质胶料可根据 

不同的混炼阶段设定不同的转速,以实现优化 

混炼。 

(5)转子转速与混炼胶力学性能的关系 

从表1和图5~8可以看出,大部分物理性 

能参数都随转子转速的增加出现极值,即存在 

“最佳转子转速”。这是因为当r偏小时,转子 

对室内物料的剪切速率和剪切应力较小,甚至 

出现胶料打滑现象,影响胶料的宏观均匀化,造 

图5转子转速与混炼胶拉伸强度的关系 

图6转子转速与混炼胶拉断伸长率的关系 

言 

鼎 

菰 

图7转子转速与混炼胶撕裂强度的关系 

图8转子转速与混炼胶分散度的关系 

第37卷第4期 陈国栋,等.同步转子密炼机转子转速的确定 ・35・ 

成混炼胶质量下降和混炼时间延长;当r偏大 

时,剪切速率和剪切应力引起的生热增加,由于 

冷却水带走的热量有限,从而引起混炼胶表观 

佳值的问题,此最佳值就是混炼周期最短且各 

批料间的标准偏差最小的转子转速(r)。因 

此,生产时可根据自己的实际情况和硫化胶的 

黏度的下降,结果造成剪切应力的下降和分散 

效果的降低,从而引起胶料质量下降 。从以 

上分析可以看出,转子转速(r)存在“最佳值”。 

特性要求,确定密炼机的转子转速(r)。 

参考文献: 

[1] 汪传生.同步转子密炼机混炼橡胶原理的理论 

和实验研究[c].北京:北京化工大学,2000. 

[2] 张海,等.橡胶及塑料加工工艺[M].北京:化 

学工业出版社,1996.189—190. 

3 结 论 

(1)总体而言,同步转子密炼机对胶料剪 

切作用强烈,并有很强的吃胶能力。 

[3]杨清芝.现代橡胶工艺学[M].北京:中国石化出 

版社,1997.485. 

(2)对于实际生产中所使用的同步转子密 

炼机,转子转速(r)取值范围受配方、工艺条 

件、加工方式和方法、机型和转子构型等诸多因 

素的影响 ,只要各个条件确定,就有一个最 

’’'’’'l'1 

[责任编辑:朱胤] 

收稿日期:20094)5.12 

2信息传真: 

^t‘tl。Il‘I 

2010年泛长三角地区橡胶技贸交流暨信息发布会 

征文启事 

2010年是上海的世博之年,世界各国的最新科技成果将在上海这个国际舞台集中展现;2010年亦正逢《世界 

橡胶工业》杂志创刊50周年,在上海这个杂志诞生地举办创刊纪念活动将具有十分独特的意义。因此。我刊编辑 

部决定筹划2010年在沪举办《世界橡胶工业》杂志创刊5O周年系列活动,发挥刊物的传播、沟通作用,在宣传刊物 

媒体自身的同时,亦让广大橡胶界同仁了解刊物主办方上海橡胶制品研究所建所50年的辉煌成就。 

“2010年泛长三角地区橡胶技贸交流暨信息发布会”即是此系列活动的重要一环。《世界橡胶工业》杂志将会 

同上海橡胶同业公会、浙江省橡胶工业协会、江苏省橡胶工业协会、安徽省橡胶工业协会、中国橡胶工业协会橡胶 

制品分会一起共同举办此次发布会。会议暂定于2010年9月在上海举行,与您共商如何把握泛长三角地区橡胶 

工业发展的新机遇和新挑战,欢迎业内同仁和橡胶配套行业踊跃参加,并发布相关信息。为加强企业问的交流与 

合作,特开展征文活动。会议将邀请专家和与会代表共同推选和评定优秀论文,并颁奖。会议论文将择优在《世界 

橡胶工业》杂志发表。 

征文内容 

●各类橡胶制品的技术现状、新品开发、工艺流程及装备技术 

●各类橡胶原材料、加工助剂、仪器设备的应用推广 

●各类橡胶制品的分析测试技术 

●市场需求及预测,企业管理及营销策划 

●后危机时代的机遇、挑战与对策 

●区域合作与综合利用 

二、征文要求 

来稿必须内容详实,数据可靠,结构严谨,实用性强; 

引用数据或资料必须注明出处,采用法定计量单位; 

征文截止期为2010年7月31日,可以打印稿形式寄送或E—mail发送。 

三、联系方式 

上海市番禺路381号(200052) 《世界橡胶工业》编辑部(请注明“泛长三角会议”论文) 

电话/传真:021 ̄2806035 E・mail:sjxjgY@yahoo.eom.cn联系人:朱胤 

(本刊编辑部) 

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