本發(fā)明涉及橡膠加工技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種連續(xù)式橡膠混煉工藝方法。

背景技術(shù)：

橡膠行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，它不僅為人們提供日常生活不可或缺的日用和醫(yī)用等輕工橡膠產(chǎn)品，而且向采掘、交通、建筑、機械、電子等重工業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)提供各種橡膠制生產(chǎn)設(shè)備或橡膠部件，而混煉技術(shù)的好壞對橡膠加工品的質(zhì)量有著決定性作用，因此，生產(chǎn)出低能耗、高效率、高品質(zhì)的橡膠是橡膠行業(yè)不斷要解決的問題。

傳統(tǒng)的橡膠混煉方法不能實現(xiàn)規(guī)?；B續(xù)生產(chǎn)，如果要實現(xiàn)規(guī)?；B續(xù)生產(chǎn)，則需要配備多臺同型號密煉機或開煉機、提供大面積停放倉庫，而且整體生產(chǎn)線太長、耗費時間較多，且多個操作步序均需人工完成導(dǎo)致效率較為低下。

傳統(tǒng)的混煉方法都是在開煉機上加硫，因為人的煉膠技術(shù)的差異使得膠料質(zhì)量不穩(wěn)定，不安全因素增加，而且傳統(tǒng)的混煉工藝容易造成早硫。

現(xiàn)有專利技術(shù)中針對橡膠混煉工藝存在多項改進，例如，中國專利申請201510405481.9中，具體公開了一種用于線纜廠的全自動連續(xù)式橡膠混煉方法，其中硫化體系是在連續(xù)混煉機二段補充混煉中加入，并未完全真正意義上解決早硫問題。

再如，中國專利申請201410648268.6中公開了一種串聯(lián)式橡膠連續(xù)混煉方法，其中，在加入密煉機中進行混煉時，先加入密煉機中進行塑煉后，在分別加入除硫磺和促進劑之外的配合劑進行混煉。上述混煉方法僅僅是針對常規(guī)橡膠混煉工藝做出的改進，不能很好的解決過硫問題，沒有完全實現(xiàn)連續(xù)混煉。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種連續(xù)式橡膠混煉工藝方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化橡膠混煉生產(chǎn)，而且生產(chǎn)的膠料不會早硫，各方面性能均較為優(yōu)良。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種連續(xù)式橡膠混煉工藝方法，包括連續(xù)混煉一段、連續(xù)塑煉二段及連續(xù)混煉三段，所述連續(xù)混煉一段步驟包括：將稱量好的配方中生膠原料中的一部分及配方中其他各體系加入到密煉機中進行混煉；混煉預(yù)定時間后，膠料直接進入異向雙螺桿擠出機中進行擠出；擠出后的膠料直接進入雙輥壓片機中進行壓片成型，獲得預(yù)分散母膠；

所述連續(xù)塑煉二段步驟包括：將配方中生膠原料中的剩余部分加入到連續(xù)塑煉機中進行塑煉，獲得塑煉膠；

所述連續(xù)混煉三段步驟包括：將所述預(yù)分散母膠及所述塑煉膠連續(xù)定量地加入連續(xù)混煉機中進行連續(xù)混煉，獲得混煉膠。

進一步地，膠料經(jīng)所述連續(xù)混煉三段后進行出片并冷卻。

進一步地，所述連續(xù)混煉一段步驟中生膠原料為配方中生膠原料的1/4，所述連續(xù)塑煉二段步驟中生膠原料為配方中生膠原料的3/4。

進一步地，所述連續(xù)混煉三段步驟中預(yù)分散母膠及所述塑煉膠的配比是通過控制雙螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速、雙輥壓片機的輥筒轉(zhuǎn)速及連續(xù)塑煉機的螺桿轉(zhuǎn)速的比值為1：1：1。

優(yōu)選地，所述連續(xù)混煉一段中密煉機的工藝參數(shù)為：70%填充系數(shù)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60±15r/min，溫控為50±10℃，上頂栓壓力0.6±0.05MPa，混煉時間為1min；雙螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速為25rpm；雙輥壓片機的輥筒轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速為25rpm。

優(yōu)選地，所述連續(xù)混煉三段步驟中連續(xù)混煉機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為25rpm，喂料段機筒溫控溫度為95℃，混煉段機筒溫控溫度為85℃，擠出段機筒溫控溫度為75℃，混煉機機頭內(nèi)部的冷卻通道溫度為65℃。

進一步地，所述連續(xù)混煉一段步驟中采用的是密煉擠出成型一體機，其中密煉機設(shè)置在所述異向雙螺桿擠出機的上方，所述密煉機的出料口對應(yīng)所述異向雙螺桿擠出機的進料口；所述雙輥壓片機代替所述異向雙螺桿擠出機的機頭，所述異向雙螺桿擠出機的出料口對應(yīng)所述雙輥壓片機的入料口。

優(yōu)選地，所述連續(xù)混煉一段步驟中的稱量采用自動稱量裝置，并設(shè)置在所述密煉機的前段，分別稱量配方中的生膠原料、小料、炭黑及硫化體系，稱量后加入到密煉機中。

進一步地，所述所述連續(xù)混煉三段步驟中預(yù)分散母膠及塑煉膠均采用輸送帶輸送的方式連續(xù)定量地加入連續(xù)混煉機中進行連續(xù)混煉。

優(yōu)選地，所述預(yù)分散母膠通過雙輥壓片機排到輸送帶上；所述塑煉膠通過連續(xù)塑煉機的出料口排到輸送帶上，輸送帶通過電機控制實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，周期性將膠料輸送至連續(xù)混煉機。

本發(fā)明的有益效果：本工藝方法中硫磺在密煉機中的時間短、溫度低、不會早硫，生產(chǎn)出的膠均勻、質(zhì)量高，連續(xù)性生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，設(shè)備間結(jié)構(gòu)緊湊，整體裝置占地面積較小、投資成本低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例所述連續(xù)式橡膠混煉方法的工藝流程示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例所述連續(xù)式橡膠混煉裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例所述連續(xù)混煉機的主視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例所述連續(xù)混煉機的俯視圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例所述膠料性能對比實驗中拉伸強度對比柱狀示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例所述膠料性能對比實驗中撕裂強度對比柱狀示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例所述膠料性能對比實驗中炭黑分散度對比柱狀示意圖。

圖中：

1、自動稱量系統(tǒng)；2、密煉部分；3、雙螺桿擠出部分；4、雙輥壓片機頭；5、連續(xù)塑煉機；6、傳送帶；7、連續(xù)混煉機。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例所述的一種連續(xù)式橡膠混煉工藝方法，包括以下步驟：

（1）制備母膠：通過自動稱量系統(tǒng)稱量出小料、炭黑及硫化體系，將全部的小料、炭黑、硫化體系及1/4的膠加入到密煉部分中，剪切混煉1分鐘；混煉過程中溫度不大于100℃，混合均勻的膠料通過密煉部分的出口排到雙螺桿擠出部分的入料口，雙螺桿異向旋轉(zhuǎn)吃料，對膠料進行強化剪切聯(lián)解，與同向雙螺桿擠出機相比，異向雙螺桿擠出機輸送效率高、排氣效果及熔融效果更好；解聯(lián)捏合后的膠料通過雙螺桿擠出部分的出料口經(jīng)過雙輥壓片機頭進行壓片，制得母膠。雙輥壓片機頭將母膠壓片后通過傳送帶供給到連續(xù)混煉機的喂料口中，實現(xiàn)對連續(xù)混煉機的連續(xù)喂料。

其中密煉部分的工作參數(shù)為：采用70%填充系數(shù)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60±15r/min，溫控為50±10℃，上頂栓壓力0.6±0.05MPa ；雙螺桿擠出部分的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為25rpm；雙輥壓片機頭的轉(zhuǎn)速為25rpm。

（2）塑煉：將剩余3/4的膠加入連續(xù)塑煉機中，進行塑煉；通過控制雙螺桿擠出機和連續(xù)塑煉機的轉(zhuǎn)速進行母膠和剩余膠的配比。連續(xù)塑煉機的轉(zhuǎn)速為25rpm。

（3）輸送：母膠通過雙輥壓片機頭排到輸送帶上，塑煉后的膠通過連續(xù)塑煉機的出料口排到輸送帶上，輸送帶通過電機控制實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，周期性將膠料輸送至連續(xù)混煉機。

（4）混煉：將連續(xù)塑煉機中塑煉的3/4的膠與經(jīng)過雙輥壓片機壓片的母膠輸送到連續(xù)混煉機中進行混煉。連續(xù)混煉機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為25rpm，喂料段機筒溫控溫度為95℃，混煉段機筒溫控溫度為85℃，擠出段機筒溫控溫度為75℃，混煉機機頭內(nèi)部的冷卻通道溫度為65℃。

（5）出片并冷卻：連續(xù)混煉機通過調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和溫控系統(tǒng)完成對膠料的混煉，混煉期間控制連續(xù)混煉機中的膠料溫度不大于100℃，以防止膠料的硫化；混煉后的膠料經(jīng)過連續(xù)混煉機擠出段實現(xiàn)膠料的出片；連續(xù)混煉機混煉生產(chǎn)出的膠料經(jīng)膠片后處理裝置冷卻、折疊后形成膠片存貯待用。

本實施例中連續(xù)式橡膠混煉工藝方法具體在連續(xù)式橡膠混煉裝置中進行，如圖2-4所示，該裝置主體結(jié)構(gòu)包括小料稱量系統(tǒng)1、密煉部分2、雙螺桿擠出部分3、雙輥壓片機頭4、連續(xù)塑煉機5、輸送帶6、連續(xù)混煉機7，密煉部分2的排膠口的下方對接雙螺桿擠出部分3的進料口，以實現(xiàn)連續(xù)式送料；雙螺桿擠出部分3的機頭直接接雙輥壓片機頭4，雙輥壓片機頭4通過傳送帶6與連續(xù)混煉機7上端的喂料口對接，連續(xù)塑煉機5的機頭通過傳送帶6與連續(xù)混煉機上端的喂料口對接。

（1）本發(fā)明中進行連續(xù)混煉一段，采用的是連續(xù)式密煉機，包括最上方的小料稱量系統(tǒng)，作為主體的密煉部分，下方的雙螺桿擠出部分及作為機頭的雙輥壓片機頭。

本發(fā)明中對配方中原料的稱量與輸送采用的是小料稱量系統(tǒng)進行手動稱量或由計算機控制自動稱量。小料稱量系統(tǒng)包括炭黑自動稱和輸送系統(tǒng)、油料自動稱和輸送系統(tǒng)、硫化體系自動稱和輸送系統(tǒng)及生膠自動稱和輸送系統(tǒng)。

連續(xù)式密煉機綜合了密煉機的優(yōu)異混合特性及雙螺桿擠出機連續(xù)作業(yè)的特點。借助轉(zhuǎn)子螺棱和混煉室的多重作用，對物料施以強力的擠壓、剪切、攪混作用。使物料在極短的時間內(nèi)在極快的速率下使能量耗散于物料中，所以它的剪切混合作用十分強烈。對于高分散混合度的物料，強烈的混合作用伴隨高剪切應(yīng)力，導(dǎo)致聚合物中的凝膠粒子和料塊的迅速破碎均勻分散。

（2）本發(fā)明中對生膠（實施例中為天然橡膠）采用的是連續(xù)塑煉機進行塑煉。采用機械力進行塑煉的原理是：在機械力作用下，在低溫時首先切斷橡膠大分子鏈生成大分子自由基。若周圍有氧的存在，生成的自由基會立即與氧作用，生成橡膠大分子過氧化氫物一這樣阻止了橡膠自由基的重新結(jié)合，起到塑煉的效果。在溫度較高時由于橡膠軟化，機械力的作用明顯減小，橡膠表面的氧被活化，與橡膠大分子發(fā)生氧化斷裂，完成塑煉。

塑煉過程是使橡膠大分子鏈斷裂，分子鏈由長變短而使分子量分布均勻化的過程。在塑煉過程中導(dǎo)致大分子鏈斷裂的因素主要有兩個：一是機械破壞作用；二是熱氧化降解作用。低溫塑煉時，主要是由于機械破壞作用，大分子在強烈的機械力作用下發(fā)生斷鏈。高溫塑煉時，熱氧化降解作用占主導(dǎo)地位。

使用螺桿塑煉機的螺桿與機筒間的機械剪切力和高溫?zé)嶙饔檬瓜鹉z分子鏈斷裂，與開煉機和密煉機塑煉的差別是螺桿塑煉法中氧對生膠的作用較小。使用螺桿塑煉機塑煉時應(yīng)該嚴格控制排膠溫度在180℃以下，并注意防止出膠后膠料表面氧化作用，盡量避免產(chǎn)生夾生膠。

橡膠連續(xù)塑煉裝置包括主機、加料機構(gòu)、加熱冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)4部分，控制系統(tǒng)連接加熱冷卻系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和加料系統(tǒng)，實現(xiàn)對塑煉機操作過程的智能化監(jiān)控。

橡膠連續(xù)塑煉機采用組合式平行雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，雙轉(zhuǎn)子向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，每根轉(zhuǎn)子由實現(xiàn)加料、塑煉、輸送和擠出功能的多種元件按照相位和順序依次安裝在芯軸上，這種積木組合式結(jié)構(gòu)便于制造、安裝、維修，而且可以通過更換元件的種類或者位置，提高塑煉效果。連續(xù)塑煉機利用捏和塊、嚙合型密煉轉(zhuǎn)子、剪切型密煉轉(zhuǎn)子、銷釘機筒、六棱柱、大導(dǎo)程、齒形盤等多種塑煉轉(zhuǎn)子元件，對膠料進行強烈的剪切、拉伸、撕扯和擠壓，使橡膠大分子鏈斷裂，生成大分子自由基，而獲得充分、均勻的塑煉效果。

因而本發(fā)明中利用連續(xù)塑煉機作為所述連續(xù)塑煉二段，采用低溫塑煉，降低生膠分子量和粘度以提高其可塑性，并獲適當?shù)牧鲃有裕詽M足混煉和成型進一步加工的需要。

（3）本發(fā)明中進行連續(xù)混煉三段采用的是連續(xù)混練機，連續(xù)混煉機轉(zhuǎn)子由兩根大小相同、結(jié)構(gòu)相互對稱的轉(zhuǎn)子組成。在異向雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機運行時，兩根轉(zhuǎn)子呈異向、等轉(zhuǎn)速且部分嚙合狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)加料、剪切、捏煉、輸送、混煉和擠出等綜合功能。如圖3-4所示。

連續(xù)混練機的機筒的主體結(jié)構(gòu)包括四段結(jié)構(gòu)和大小均相同的機筒，每段機筒的內(nèi)部開設(shè)有圓形槽用于安裝混煉機轉(zhuǎn)子，每段機筒的內(nèi)壁開設(shè)有冷卻通道用于控制混煉機機筒的溫度，四段機筒之間通過螺栓固定密封對接。

其中，最右端機筒的正上方開設(shè)有喂料口，喂料口邊緣設(shè)置有加厚層，以防止通過螺栓與存料斗貫通式對接時穿透冷卻通道，將連續(xù)密煉機與連續(xù)塑煉機獲得的膠料通過輸送帶運送到喂料口上方進行加料。

混煉機機頭的內(nèi)部設(shè)有冷卻通道用于控制混煉機機頭的溫度，混煉機機頭與混煉機機筒之間通過螺栓固定密封對接，冷卻通道中可根據(jù)需要選用水或油等不同冷卻介質(zhì)。

實施例

本實施例中采用的配方為全鋼子午胎胎面膠配方，混煉方法采用本發(fā)明所述的連續(xù)式橡膠混煉工藝方法，其中具體的配方表如下：

對比例

本發(fā)明中采用傳統(tǒng)連續(xù)式混煉工藝方法作為對比，其中的具體步驟包括：

（1）采用65±3%的填充系數(shù)，以密煉機的具體型號和實施例中所述混煉膠的生產(chǎn)配方為根據(jù)，計算出各種物料的質(zhì)量并稱量后備用，設(shè)定密煉機的工作參數(shù)采用70%填充系數(shù)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60±15r/min，溫控為50±10℃，上頂栓壓力0.6±0.05MPa；

（2）將步驟（1）中稱量的天然橡膠投入密煉機中進行35±3s的塑煉，然后再分別加入炭黑N330,氧化鋅、防老劑RD、增塑劑A、硬脂酸SA進行混煉;當密煉室中的混煉膠溫度達到110±3℃和120±3℃時，各上升和下降上頂栓1次，使得膠料混煉充分，當密煉室中的膠料混煉膠溫度達到140±3℃，完成混煉打開下頂栓排出膠料；

（3）將排出的膠料經(jīng)過現(xiàn)有技術(shù)中的開煉機進行多次壓片后，再加入配方中所述促進劑NOBS和硫磺通過打三角包的方式使其充分混合，然后進行后續(xù)的相關(guān)工藝及測試對比。

圖5為本發(fā)明涉及的連續(xù)式橡膠混煉工藝方法與傳統(tǒng)密煉機混煉方法分別生產(chǎn)五組膠料對應(yīng)的拉伸強度對比柱狀示意圖，其中橫軸代表樣本編號分為第1組、第2組、第3組、第4組和第5組，縱軸代表拉伸強度/MPa，黑色柱代表傳統(tǒng)密煉機混煉方法，灰色柱代表本發(fā)明連續(xù)式橡膠混煉工藝方法。

圖6為本發(fā)明涉及的連續(xù)式橡膠混煉工藝方法與傳統(tǒng)密煉機混煉方法分別生產(chǎn)五組膠料對應(yīng)的撕裂強度對比柱狀示意圖，其中橫軸代表樣本編號分為第1組、第2組、第3組、第4組和第5組，縱軸代表撕裂強度KN/m，黑色柱代表傳統(tǒng)密煉機混煉方法，灰色柱代表本發(fā)明連續(xù)式橡膠混煉工藝方法。

圖7為本發(fā)明涉及的連續(xù)式橡膠混煉工藝方法與傳統(tǒng)密煉機混煉方法分別生產(chǎn)五組膠料對應(yīng)的炭黑分散度對比柱狀示意圖，其中橫軸代表樣本編號分為第1組、第2組、第3組、第4組和第5組，縱軸代表炭黑分散度，黑色柱代表傳統(tǒng)密煉機混煉方法，灰色柱代表本發(fā)明連續(xù)式橡膠混煉工藝方法。

從圖5-7看出，本發(fā)明所述的連續(xù)式橡膠混煉工藝方法所生成的膠料性能遠高于傳統(tǒng)煉膠工藝所生產(chǎn)的膠料。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。