1.2　密炼机

1.2.1　密炼机简介

密闭式炼胶机简称密炼机，又称捏炼机，主要用于橡胶的塑炼和混炼。

密炼机是一种设有一对特定形状并相对回转的转子，在可调温度和压力的密闭状态下间隙性地对聚合物材料进行塑炼和混炼的机械，主要由密炼室、转子、转子密封装置、加料压料装置、卸料装置、传动装置及机座等部分组成。

自1916年出现真正意义上的Banbury（本伯里）型密炼机后，密炼机的威力逐渐被人们所认识，它在橡胶混炼过程中显示出来比开炼机优异的一系列特征，如：混炼容量大、时间短、生产效率高；较好的克服粉尘飞扬，减少配合剂的损失，改善产品质量与工作环境；操作安全便利，减轻劳动强度；有益于实现机械与自动化操作等。因此，密炼机的出现是橡胶机械的一项重要成果，至今仍然是塑炼和混炼中的典型的重要设备，仍在不断地发展和完善。

密炼机一般由密炼室、两个相对回转的转子、上顶栓、下顶栓、测温系统、加热和冷却系统、排气系统、安全装置、排料装置和记录装置组成。转子的表面有螺旋状突棱，突棱的数目有二棱、四棱、六棱等，转子的断面几何形状有三角形、圆筒形或椭圆形三种，有切向式和啮合式两类。测温系统是由热电偶组成，主要用来测定混炼过程中密炼室内温度的变化；加热和冷却系统主要是为了控制转子和混炼室内腔壁表面的温度。如图1-1所示。

（1）主要工作原理

密炼机工作时，两转子相对回转，将来自加料口的物料夹住带入辊缝受到转子的挤压和剪切，穿过辊缝后碰到下顶栓尖棱被分成两部分，分别沿前后室壁与转子之间缝隙再回到辊隙上方。在绕转子流动的一周中，物料处处受到剪切和摩擦作用，使胶料的温度急剧上升，黏度降低，增加了橡胶在配合剂表面的湿润性，使橡胶与配合剂表面充分接触。配合剂团块随胶料一起通过转子与转子间隙、转子与上、下顶栓、密炼室内壁的间隙，受到剪切而破碎，被拉伸变形的橡胶包围，稳定在破碎状态。同时，转子上的凸棱使胶料沿转子的轴向运动，起到搅拌混合作用，使配合剂在胶料中混合均匀。配合剂如此反复剪切破碎，胶料反复产生变形和恢复变形，转子凸棱的不断搅拌，使配合剂在胶料中分散均匀，并达到一定的分散度。由于密炼机混炼时胶料受到的剪切作用比开炼机大得多，炼胶温度高，使得密炼机炼胶的效率大大高于开炼机。

（2）主要参数

对密炼机影响较大的主要参数为转子的转速与速比、转子棱比与密炼室内壁缝隙、生产能力与填充系数、上顶栓对胶料的单位压力、密炼机功率。

（3）简要操作方法

① 按照密炼机密炼室的容量和合适的填充系数（0.6～0.7），计算一次炼胶量和实际配方。

② 根据实际配方，准确称量配方中各种原材料的用量，将生胶、小料（ZnO、SA、促进剂、防老剂、固体软化剂等）、补强剂或填充剂、液体软化剂、硫黄分别放置，在置物架上按顺序排好。

③ 打开密炼机电源开关及加热开关，给密炼机预热，同时检查风压、水压、电压是否符合工艺要求，检查测温系统、计时装置、功率系统指示和记录是否正常。

④ 密炼机预热好后，稳定一段时间，准备炼胶。

⑤ 提起上顶栓，将已切成小块的生胶从加料口投入密炼机，落下上顶栓，炼胶1min。

⑥ 提起上顶栓，加入小料，落下上顶栓混炼1.5min。

⑦ 提起上顶栓，加入炭黑或填料，落下上顶栓混炼3min。

⑧ 提起上顶栓，加入液体软化剂，落下上顶栓混炼1.5min。

⑨ 排胶，用热电偶温度计测胶料的温度，记录密炼室初始温度、混炼结束时密炼室温度及排胶温度，最大功率、转子的转速。

⑩ 将开炼机的辊距调到3.8mm，打开电源开关，使开炼机运转，打开循环水阀门，再将从密炼机排出的胶料投到开炼机上包辊，待胶料温度降到110℃以下，加入硫黄，左右割刀各二次，待硫黄全被吃进去，胶料表面比较光滑，割下胶料。

⑪ 将开炼机辊距调到0.5mm，投入胶料薄通，打三角包，薄通5遍，将辊距调到2.4mm左右，投入胶料包辊，待表面光滑无气泡，下片，称量胶料的总质量，放在平整、洁净金属表面上冷却至室温，贴上标签注明胶料配方编号和混炼日期，停放待用。

密炼机每批混炼工艺试验报表，应记录：开始混炼时温度、混炼时间、转子转速、上顶栓压力、排胶温度、功率消耗、混炼胶质量与原材料总质量的差值及密炼机类型。

注意：开始混炼实验时，可先混炼一个与试验胶料配方相同的胶料调整密炼机的工作状态，再正式混炼；对同一批混炼胶料，密炼机的控制条件和混炼时间应保持相同。

1.2.2　密炼机的优化加工

密炼机混炼的胶料质量好坏，除了加料顺序外，主要取决于混炼温度、装料容量、转子转速、混炼时间、上顶栓压力和转子的类型等。

（1）装料容量

即混炼容量，容量不足会降低对胶料的剪切作用和捏炼作用，甚至出现胶料打滑和转子空转现象，导致混炼效果不良。反之，容量过大，胶料翻转困难，使上顶栓位置不当，使一部分胶料在加料口颈处发生滞留，从而使胶料混合不均匀，混炼时间长，并容易导致设备超负荷，能耗大。因此，混炼容量应适当，通常取密闭室总有效容积的60%～70%为宜。密炼机混炼时装料容量可用下列经验公式计算。

Q=KVρ

式中　Q——装料容量，kg；

        K——填充系数，通常取0.6～0.7；

        V——密闭室的总有效容积，L；

        ρ——胶料的密度，g/cm3。

填充系数K的选取与确定应根据生胶种类和配方特点，设备特征与磨损程度、上顶栓压力来确定。NR及含胶率高的配方，K应适当加大；合成胶及含胶率低的配方，K应适当减小；磨损程度大的旧设备，K应加大；新设备要小些；啮合型转子密炼机的K应小于剪切型转子密炼机；上顶栓压力增大，K也应相应增大。另外，逆混法的K必须尽可能大。

（2）加料顺序

密炼机混炼中，生胶、炭黑和液体软化剂的投加顺序与混炼时间特别重要，一般都是生胶先加，再加炭黑，混炼至炭黑在胶料中基本分散后再加入液体软化剂，这样有利于混炼，提高混炼效果，缩短混炼时间。液体软化剂过早加入或过晚加入，均对混炼不利，易造成分散不均匀，混炼时间延长，能耗增加。液体软化剂的加入时间可由分配系数K确定。硫黄和超速促进剂通常在混炼的后期加入，或排料到压片机上加，减少焦烧危险。小药（固体软化剂、活化剂、促进剂、防老剂、防焦剂等）通常在生胶后，炭黑前加入。

（3）上顶栓压力

密炼机混炼时，胶料都必须受到上顶栓的一定压力作用。一般认为上顶栓压力在0.6～0.8MPa为宜。当转子转速恒定时，进一步提高压力效果也不大。当混炼容量不足时，上顶栓压力也不能充分发挥作用。提高上顶栓压力可以减少密闭室内的非填充空间，使其填充程度提高约10%。随着容量和转速的提高，上顶栓的压力必须使用增大。

上顶栓压力提高会加速混炼过程胶料生热，并增加混炼时的功率消耗。

（4）转子

转子的结构类型以及转子转速均会对加工质量产生较大影响。转子工作表面的几何形状和尺寸在很大程度上决定了密炼机的生产能力和混炼质量。密炼机转子的基本构型有两种：剪切型转子和啮合型转子。一般说来，剪切型转子密炼机的生产效率较高，可以快速加料、快速混合与快速排胶。啮合型转子密炼机具有分散效率高、生热率低等特性，适用于制造硬胶料和一段混炼。啮合型转子密炼机的分散和均化效果比剪切型转子密炼机要好，混炼时间可缩短30%～50%。

提高密炼机转子的速度是强化混炼过程的最有效的措施之一。转速增加一倍，混炼周期大约缩短30%～50%。提高转速会加速生热，导致胶料黏度降低，机械剪切效果降低，不利于分散。

（5）混炼温度

混炼温度高有利于生胶和胶料的塑性流动和变形，有利于橡胶对固体配合剂粒子表面的湿润和混合吃粉，但又使胶料的黏度下降，不利于配合剂粒子的破碎与分散混合。混炼温度过高还会加速橡胶的热氧老化，使硫化胶的物理机械性能下降，即出现过炼现象；还会使胶料发生焦烧现象，所以密炼机混炼过程中必须采取有效的冷却措施；但温度不能太低，否则会出现胶料压散现象。

（6）混炼时间

在同样条件下采用密炼机混炼胶料所需的混炼时间比开炼机短得多。混炼质量要求一定时，所需混炼时间随密炼机转速和上顶栓压力提高而缩短。加料顺序不当，混炼操作不合理都会延长混炼时间。

延长混炼时间能提高配合剂在胶料中的分散度，但也会降低生产效率。混炼时间过长又容易造成胶料过炼而使硫化胶的物理机械性能受到损害，还会造成胶料的“热历史”增长而容易出现焦烧现象，因此应尽可能缩短胶料的混炼时间。

1.2.3　密炼机常见故障

（1）密炼机结合面渗漏治理

密炼机在长期运行过程中，因受振动、磨损、压力、温度以及反复拆装等影响，各结合面的静密封部位容易出现渗漏，既造成油品的大量浪费，又影响企业的现场管理。治理密炼机渗漏传统方法要拆卸并打开密炼机后，更换密封垫片或涂抹密封胶，但较为费时费力，且难以确保密封效果，在运行中会再次出现泄漏。现代最新维修方法多应用高分子复合材料，其中，最为成熟的是美嘉华技术体系，其具备的优越的黏着力、耐油性及350%的拉伸度，可以在不影响生产进行的前提下免拆卸治理渗漏部位，达到重新密封的目的，经济效益显著。

（2）密炼机主电机水冷机组冷却器管程渗漏

密炼机冷却器的管板受介质及焊接应力影响，易出现渗漏串液及腐蚀现象，采用美嘉华高分子材料进行修复保护，其具有优异的黏着性能及抗温、抗化学腐蚀性能。且材料为100%固体，没有可挥发性物质，在封闭的环境里可以安全使用而不会收缩。而材料良好的隔离双金属腐蚀和耐冲刷性能，从根本上杜绝了密炼机修复部位的腐蚀渗漏，为部件提供一个长久的保护涂层，在国内治理密炼机的渗漏的应用中逐步取代传统方法。

1.2.4　密炼机使用注意事项

密炼机必须在进入生产加工第一线时，进行验收检查，主要分为三个部分：准备工作、空载试运转、负载试运转。

（1）密炼机空运转试验前的准备工作

① 密炼机空运转试验必须在基础完全干固后方可进行。

② 检查密炼机各部位有无异物，各连接件和紧固件有无松懈。

③ 检查密炼机各润滑管路，液压管路连接是否正确，所用润滑和液压用油量是否合适，油位是否恰当，润滑部位润滑是否到位。

④ 密炼机附属设备在空运转前需进行单独的检查试验，以验证其性能是否达到规定要求。

⑤ 检查密炼机各电气设备与液压系统和气控系统等的配合是否准确无误。

⑥ 在密炼机连接联轴器之前，先将主电机空转20min，无异常后，再将联轴器装好，并安装防护罩。

⑦ 在密炼机主减速器高速轴端或在联轴器处，用人工盘动传动系统，使转子转动两周，确认无异常现象。

（2）空载试运转

① 首先启动密炼机各润滑油泵和液压站，检查各部位供油是否正常。油泵及液压站正常工作15min后启动主电机，从密炼室出水端观看转子转向是否正确。通常密炼机在出厂前，经过空运转2h以上，在用户处空运转4h以上。

② 开通密炼机冷却水系统，检查有无泄漏。

③ 在手动和自动操作状态下，使压砣、加料门和卸料门开启多次，动作应灵活可靠。

④ 在密炼机空运转试验过程中检查下列项目。

a.减速器传动齿轮及轴承等各润滑点的润滑是否充分，各密封部位密封是否良好。

b.运转中不得有较大的振动和周期性噪声。

c.空运转时，主电机为单速，其功率消耗应小于额定功率的15%。

d.密炼机各部位轴承温度不应有骤升现象，转子轴承和减速器轴承温升≤20℃。

（3）负载试运转

① 密炼机空载试运转合格后，方可进行负载试运转。负载试运转时，每台设备需经不少于20车料的连续负载运转。

② 密炼机负载试运转时，转速应从低速到高速分别进行，并先试软料后试硬料。

③ 密炼机负载试运转时，投胶量由工作容积的50%、75%逐渐增至满负荷。

④ 密炼机应具有先启动润滑油泵后方可启动主电机的连锁装置，同时空运转10～15min后方可投料进行负载试运转。

⑤ 最后一车炼胶结束后，空运转15～20min后再停机。空运转时，端面密封润滑系统继续向密封面注油达到对密封端面清洗、润滑的作用。

⑥ 密炼机负载试运转时应检查下列项目。

a.基本技术参数是否符合密炼机规定要求。

b.转子轴承温升应≤40℃。

c.减速器轴承温升应≤40℃。

d.转子、减速器轴承最高温度≤80℃。

e.液压系统油箱中油温≤60℃。

f.转子端面密封装置定圈最高温度≤85℃。

g.排胶温度（实测）与传感显示（热电偶）温度值要一致，其差值为3～5℃。

⑦ 密炼机转子端面密封处不漏胶、不漏粉，允许有胶，油和粉料混合体糊状物漏出。

⑧ 卸料门应密封良好，不漏料。

⑨ 密炼机电气、液压等控制系统应动作灵活、安全、可靠。

⑩ 密炼机温控系统温控效果能满足炼胶工艺要求，排胶温度应在工艺条件允许范围内。

密炼机经过负载试运转确认无异常现象后，经有关方面同意，即可移交生产。

1.2.5　密炼机的操作规程

① 机台操作人员必须经过安全教育，技术培训，熟悉本设备的操作规程后方可上岗。

② 上机前，操作人员应穿戴好规定的劳保用品。

③ 开机前必须检查、清理机器周围妨碍设备运转的杂物。

④ 保持机台周围工作场地整洁，道路畅通，打开通风设备（抽风机），保持车间空气流通。

⑤ 打开供水、供气、供油阀门，检查水压表、水气表、油压表是否正常。

⑥ 开机试运转，发觉有异常声音或其他故障时应立即停机。

⑦ 检查物料门，上顶栓，料斗是否能够正常开启。

⑧ 无论何时，将上顶栓升起，必须上顶栓控制旋钮拨到升位置。

⑨ 捏炼过程中，发现有卡料现象，用顶料杆或其他工具操作，禁止直接用手掏料。

⑩ 料斗翻转卸料时，料斗及提升机周围，禁止行人靠近，注意。

⑪ 关机前必须升起上顶栓，料斗翻回复位。关上物料门，才能停止断电。

⑫ 工作结束后，关闭所有电源、水源、气源、油源。

1.2.6　密炼机维修养护

规范化的设备操作及设备的维护保养，其目的就是确保设备的正常运作与延长寿命，降低维修成本与提高生产效率。由使用单位指定的设备专项操作员和维护保养员不得违规并熟练操作设备，监督无关人员不得靠近和乱动设备的职责。具体实施细则如下。

① 依次打开电源，如需加温的请设定温度并观测加温是否正常，如水冷却的，请打开进出水阀门进行正常通水。

② 清理密炼室，切勿用如铁丝等硬物余留，检查各齿轮油，机油、黄油的油位及润滑状态，特别注意是三联体油杯的油位不得少于一半，并定期观测三联体油位变化情况，没耗油或耗油过快都是非正常现象（要调节三联体的旋钮），新机的齿轮油最迟半年更换，活动部位每周至少添加一次润滑油，在加油时不得超过油镜的一半，否则会产生漏油。

③ 准备物料并打开电源和气压，把加压盖升至上限位置，然后启动主电动机，在主电动机启动半分钟后再投入准备好的物料，再把加压盖压下，进行物料的密炼。

④ 如需要换色，请倒入清洗料或者原料清洗剂，然后用扫把或者铁丝清理密炼室里面转子轴缝隙里的旧料。

⑤ 密炼时可根据物料的物性要求，可调自动或者手动来密炼，过硬物料不能过多过大，否则会死机或烧坏主电动机。

⑥ 物料密炼完毕后，先升起气压盖，再翻转密炼槽，等到位之后倒出物料，然后再使密炼槽回位，再加料进行密炼下一手料。

⑦ 停止生产时，先依次关闭各功能电源，然后关闭主机电源，最后快速清理密炼室，并打扫清理干净灰尘。

其他注意事项如下。

① 定期检测各线路的绝缘效果，时刻注意机器警示牌上的警告内容。

② 活动部位及密炼室堵塞时，切勿用手或铁棍伸入里面，而是用塑料棍去小心处理。

③ 接触高温部位时，请小心不要被烫伤。

④ 出现漏粉或密封环发出尖叫声时，首先把四个螺钉帽平均地松掉然后再拧紧一些，然后在密炼室里的转子缝隙加些物料油或机油，再空转3～5min的同时用锤子在弹簧边的密封环压盖的周边轻轻地敲击几下即可，如还漏粉再调个别弹簧的松紧度，如果密封环压盖和密炼室侧板水槽很贴近时说明里面的密封环已经磨损，需要重新更换，更换密封环方法见说明书。

⑤ 特别注意：每天开机前检查各齿轮油、机油、黄油的油位及润滑状态，每天加强注意是三联体油杯的油位不得少于一半。

⑥ 机器出现故障时第一时间内停止机器的动作，无关人员不得擅自做任何动作，通知并等待机修人员检查维修。