橡胶混炼设备使用现状与工艺发展

橡塑技术与装备

了应用推广，但在橡胶工业中却遇到了重重困难和诸多难题。50多年来，虽多次作为开发重点，但时断时续，历经坎坷，迄今人们已经开发了几代产品。多年来，一直生产F型密炼机，最近又收购拥有K型密炼机生产技术的Farrel公司研制的连续混炼机，已由FCM到FTX、KCM到MVX再到ACM系列。这类混炼、排气、挤出式的连续混炼机，到现在已进行了4代的改进。生产G型密炼机、历史最久的W&P，其连续混炼机也由ZSK发展到EVK。这种挤出、排气、捏炼型的连续混炼机，如今已进入到第6代。最近，意大利Pirelli在它们的基础上又研发出CCM型连续混炼机。

螺杆连续混炼机具有许多优点：①它使传统的间歇、间断式混炼实现了连续化，形成前后一条龙的自动生产线，既节省了生产场地又减少了存放地点和停留时间，大幅度地提高了经济效益；②可以免除密炼机及其上下辅机的庞大系统，使设备小型化，流程缩短，大大节约了工厂一次性设备投资；③降低生产噪音和动力消耗，使生产环保得到进一步改善；④使生产操作温度、时间、速度和混炼数量、质量都能得到可靠的控制，减少了间歇生产不同批料之间出现的异常波动差异，质量性能的均一性更加有所保证；⑤人员减少，劳动强度进一步降低，有利于实现生产自动化无人操作。

上述特点，为橡胶厂特别是生产带、管、条、板及异型材等制品的工厂实现全厂自动化提供了美好前景。然而，由于目前橡胶的颗粒化以及配合剂材料的均匀分散等问题尚未完全解决，其使用范围仅限于颗粒状橡胶和配合剂材料数量、种类不多的电缆、热塑性弹性体等的混炼设备，对于橡胶制品的混炼尚未进入实用化、产业化的阶段。攻关的重点，主要是对双螺杆的改进和投入配合剂材料的均混。研究设想方向是采用塑料的同向平行往复式销钉双螺杆挤出机（Buss）、异向旋转锥形双螺杆挤出机、串联式磨盘螺杆挤出机等相互组合的形式，以期研发出新的适于橡胶用的螺杆混炼机。不过，橡胶连续混炼机真正达到能进入产业化的

CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

时期，看来仍尚需时日。

１．６　　机种特性比较

目前，已产业化的混炼机有密闭式、半密闭式和开放式3种混炼机。其混合室填充系数、转子形态、动力消耗、加排料方式、混炼特点、适用范围以及设备价格和生产效率高低等都是各不相同的，归纳起来如表2所示。

综合对比结果，3种类型混炼设备各有特色，难分伯仲。这也是它们迄今仍各自能占领自己市场的主要原因，对使用者来说，应该视用途和规模而确定选型。

２　　混炼设备工艺发展

２．１　　总趋势

混炼设备的开炼机已经基本定型，作为传统机种多年来没有大的改变，不过机电控制系统仍在不断现代化，生产量已处于稳中有降的趋势。与之同时，密炼机和半密炼机由于工厂规模大型化和生产效率化，近些年来不断在发展变化。新机型不断涌现，容量的超大型化，转子转数从中速、高速到多速和无极变速，同时动力加强型的密炼机也日渐增多。最近更出现了时控、温控和能控的功能密炼机和全自动化的智能型密炼机，形成了从橡胶和配合剂材料储运、称量、投料、混炼到排料、压片、冷却、存放等可循环生产的自动化生产线。各类密炼机（捏炼机）主机的性能参数，见表3所示。

２．２　　混合室

随着轮胎厂生产日益大型化、效率化，密炼机混合室也在上顶栓加压化和室壁强冷化取得成效的基础上，不断向大容量、高填充系数的方向发展。

50年前普遍生产使用的大型机种11号，经过A型和D型的改进，现已发展到F270、F370的超大型机组，有效容量由140、160 L增大到200、280 L。而总容量30~40 L（有效量20~30 L）的小型机和60~120 L（有效量40~90 L）的中型机已很少生产使用，处于濒临淘汰的状态。目前超大型机F270、F370正成为轮胎厂的主流机种，相对应的GK300和GK400也深受青睐。多

第33卷　　第5期

10

橡胶混炼设备使用现状与工艺发展

于清溪 橡胶混炼设备使用现状与工艺发展

表２　　橡胶混炼机种类特性及适用范围

年前，总容量相当于11号密炼机2.2倍、生产效率为550开炼机27倍的27号密炼机，由于热散困难、排料接受难度大等原因长期未能推广。而今，世界各大密炼机生产厂家皆已纷纷推出比27号机（有效容量350 L）更大的、有效容量可达460~490 L的F620、GK650的巨型机，并且在轮胎厂得到成功地使用。进入21世纪，更进一步出现F800型、有效容量达600 L的机组巨人。

同时，适于工业橡胶制品厂和胶鞋厂等用的、以多品种小批量、白色彩色胶种和橡塑并用见长的K型密炼机和M型半密炼机，近年来也日益出现了大型化的趋向。微型和小型机除了供作研发和中间试验之外，在橡胶厂生产上已无人使用，而大中型机则开始占据主导地位，主要为投料50~180 L的K4~K7和55~150 L的M55~M150。目前，这两种机型也出现了总容量高达851~1 150 L（有效量为500 L）的K10和M500巨型机，以满足橡胶厂大型专业化和更多地专业母料、色料厂大量向中小橡胶厂供胶的需要。

混合室有效容量的填充系数也在逐年提高。配置椭圆转子的班伯里机，已由原来A、D

型的0.65~0.70提高到F型的0.75；带有三角转子的印泰美机平均已达0.70以上；咬合式的K型仍较低，多为0.60；翻转式的M型机最低，一般在0.45左右。近年新的改进型已大为提高，有的甚至高达0.85。由于三角转子和圆筒转子在混合室中的剪切啮合和咬合力大，其动力消耗也要比椭圆转子增大10%~20%和30%~40%。在强力混炼时，F、G、K三种类型密炼机的动力功率都要相应加大1倍以上。一般的M型半密炼机则由于有效利用系数低，剪切作用相对小，因而动力消耗也要低很多，配置电机功率一般仅为F型机的60%左右。

混合室与转子、排料口缝隙的密封，近年来由于使用一系列新的设计材料，采用内压式机械密封结构，使夹胶、漏药、渗油等多年来一直难以解决的问题也大部减少到最低限度，密炼机的环境得到很大改善。过去，为便于混合室清洗而设计的多段联结或两壁向外分开式结构的机型，也仅推广了一段时间。由于它使混合室的结构复杂化，加上近年来内壁加工进一步光滑化，转子的动密封已得到一定解决，通常在工艺上使用清洗胶一般也可清洗干净，

2007年　 第33卷 11