密炼机混炼过程中内部温度场.
「密炼机混炼的影响因素」
「密炼机混炼的影响因素」密炼机混炼是一种常见的橡胶加工工艺，用于将橡胶和其他添加剂混合均匀，以便制备出具有所需性能的橡胶制品。
影响密炼机混炼效果的因素有很多，下面将对其中一些重要因素进行分析。
首先，橡胶种类是影响密炼机混炼效果的重要因素之一、不同种类的橡胶具有不同的性质和硫化特性，因此对于不同种类的橡胶，需要采用不同的混炼工艺参数和配方。
例如，对于天然橡胶而言，由于其高粘度和高黏度，混炼时间和温度需要相对较长。
而对于丁苯橡胶等合成橡胶，其混炼时间和温度需要相对较短。
其次，混炼温度是影响密炼机混炼效果的另一个重要因素。
混炼温度能够影响橡胶的流动性和软化程度，从而影响混炼后橡胶的性能。
一般来说，较高的混炼温度可以促进添加剂的分散，提高混炼效果，但过高的温度会导致橡胶的老化和热分解，降低产品性能。
因此，选择适宜的混炼温度非常重要。
此外，混炼时间也是影响密炼机混炼效果的关键因素之一、混炼时间的长短直接影响到橡胶和添加剂的充分混合程度。
一般来说，混炼时间越长，混炼效果越好。
但过长的混炼时间可能会导致橡胶的老化和降解，对产品性能产生负面影响。
因此，需要根据具体情况选择适宜的混炼时间。
此外，适当的添加剂种类和用量也对混炼效果起着重要的影响。
添加剂可以改善橡胶的加工性能和产品性能，但过多或过少的添加剂会导致混炼效果不佳。
因此，需要根据产品要求和混炼机的混炼能力选择合适的添加剂种类和用量。
此外，密炼机的结构和工艺参数也对混炼效果有一定的影响。
密炼机的速度、摩擦系数、切割效果等都会直接影响橡胶的混合均匀程度。
因此，需要根据具体情况选择合适的设备结构和工艺参数。
总之，密炼机混炼的影响因素较多，其中包括橡胶种类、混炼温度、混炼时间、添加剂种类和用量以及密炼机的结构和工艺参数等。
对于每种不同的混炼要求，都需要根据具体情况，合理选择相关参数，以获得良好的混炼效果和最终产品的性能。
密炼机作业指导书
密炼机作业指导书一、任务描述密炼机作业指导书是为了指导操作人员正确、安全地使用密炼机进行生产操作而编写的一份文档。
本指导书旨在提供详细的操作步骤、注意事项和安全规范，确保生产过程中的顺利进行。
二、操作步骤1. 准备工作1.1 确保密炼机周围环境整洁，无杂物或者障碍物。
1.2 检查密炼机的电源温和源是否正常，确保供电温和源充足。
1.3 检查密炼机的润滑系统是否正常，如有异常及时处理。
1.4 穿戴好个人防护装备，包括安全帽、防护眼镜、防护手套等。
2. 启动密炼机2.1 按照操作面板上的启动顺序，逐一打开电源、气源和润滑系统。
2.2 检查密炼机的各项指示灯是否正常亮起。
2.3 按照设定好的工艺参数，调整密炼机的转速、温度和压力等参数。
2.4 确保密炼机的进料系统和出料系统畅通无阻。
3. 加料操作3.1 将待加工的原料按照配方准确称量，并放入密炼机的加料口。
3.2 关闭加料口，并确保密炼机的密封性良好，防止原料外泄。
3.3 启动密炼机，开始加工过程。
4. 混炼过程4.1 密炼机开始运转后，观察混炼过程中的温度、转速和压力等参数，确保在设定范围内。
4.2 定期检查密炼机内部的混炼状态，确保原料充分混合均匀。
4.3 如有异常情况，及时停机检查，排除故障。
5. 出料操作5.1 当混炼过程达到设定时偶尔达到要求的混炼程度后，住手密炼机的运转。
5.2 打开出料口，将混炼好的产品取出，并进行必要的包装和标识。
5.3 清洁密炼机内部，确保下一次作业的准备工作。
三、注意事项1. 操作人员应熟悉密炼机的结构、工作原理和操作流程，严禁未经培训的人员操作。
2. 在操作密炼机时，应保持集中注意力，严禁分心或者随意操作。
3. 操作人员应严格按照操作规程进行操作，不得擅自更改工艺参数或者操作步骤。
4. 在加料和出料过程中，应注意防止原料外泄或者污染密炼机。
5. 如发现密炼机异常情况，应即将停机检查，排除故障后方可继续作业。
6. 严禁在密炼机运转过程中伸手或者放入任何异物，以免造成伤害或者设备损坏。
密炼机混炼的控制方法
密炼机混炼的控制方法1. 目的：密炼机混炼的控制方法密炼机混炼直观性很差，为了使胶料达到最佳混炼状态，必须对混炼操作采取可靠的科学控制手段。
目前常用的有时控温控能控三种控制方法。
（1）时控法根据试验确定的最佳混炼时间作为密炼机混炼过程的控制参数。
只要混炼操作达到规定的标准时间便结束混炼立即排胶。
可以手控和自控。
该法简便易行，但由于混炼工艺条件和原材料性能的波动等因素的影响而难于保证混炼质量的均匀和稳定，能耗也较大。
排胶时间标准一般采用炭黑分散度来确定，即以混炼胶料中直径4以下的炭黑聚集体大约达所需时间作为排胶时间标准。
（2）温控法根据试验确定的最佳混炼温度作为混炼过程的控制参数。
只要胶料的温度达到规定的标准温度便结束混炼立即排胶。
这是根据胶料混炼热效应原理制定的控制方法，比时间控制法较为合理。
可手控和自控。
但由于受测量手段和条件的限制，混炼温度难于精确测量。
一般认为密炼机内温度停止上升达到平衡以后，再经少许时间，分散即告完成。
此刻温度即可作为排胶温度标准。
（3）能控法以混炼过程中的能量消耗作为参数来控制混炼过程。
只要混炼过程的··第四编橡胶原材料加工工艺及设备应用总能量消耗达到规定的能量标准便结束混炼立即排胶。
在橡胶与配合剂的混炼过程中，密炼机对胶料的剪切变形量是决定混炼和分散效果的主要因素。
所以，能量控制法的实质是在冷却条件基本稳定的情况下，以单位体积胶料混炼所吸收的能量反映胶料达到的有效剪切变形和对物料的分散作用。
此法反映了混炼的本质，各批胶料质量均一，节省混炼时间和能耗。
可采用功率积分仪逆行自动控制。
应当指出，能量控制法的优点是当胶料配方和原材料的性能不发生变化，混炼程序和设备固定时，能保证各批胶料的质量均匀。
但若混炼条件和原材料性能发生变化或波动，其最佳混炼的标准能耗也会随之变化。
所以这时应将混炼条件及生胶黏度等与原来的标准条件进行比较和加以修正，得出不受混炼条件影响的排胶标准能耗或单位能耗设定值。
密炼机混炼工艺
密炼机混炼工艺1、一段混炼法是指一次性完成所有配合剂的加入而制备混炼胶的方法，常用于制备那些焦烧性能良好、不含或只含少量活性配合剂的胶料。
为使混炼中胶料温度不致上升过快，一般在密炼机中进行一段低速混炼。
其方法是依次往塑炼好的生胶中加入配合剂（包括填料、操作油、硫化剂、促进剂等）。
混炼周期根据胶料特性及转子转速而定。
一段混炼时，一般在密炼机结束前约60s内加入硫化剂与促进剂，或是在排料后的下片在开炼机上加硫化剂与促进剂。
但无论采用哪一种方式加入硫化剂与促进剂，操作时的混炼胶温度必须控制在110度（硫磺与促进剂体系）或120度（DCP硫化体系）以下，以防胶料焦烧，并且要根据不同的硫化体系进行调整。
不易分散的配合剂或用量较小的配合剂，通常均可制备成各种母胶颗粒或油膏状混合物，以方便加入并快速混入胶中。
一段混炼法必须严格遵守配合剂的加入顺序、混炼温度、混炼时间等工艺条件的要求，同时还应注意上顶栓的压力及上顶栓在混炼过程中的位置。
相对于二段或多段混炼法，节省了每段之间的压片、冷却与停放时间，提高了生产效率，降低了混炼胶的制造成本。
但前提是对密炼机性能（主要是冷却能力、调速能力和温控能力）要求较高，并且要有足够的混炼时间以达到所要求的分散程度。
一段混炼法缺点是：制备出的混炼胶料可塑度较低（门尼粘度较高），炭黑等配合剂有时不易分散均匀，容易产生焦烧危险，硫化胶的物理机械性能相对较低。
一段混炼法仅适用于一般用途（硫化速度相对较慢）的混炼胶制备，对于大密炼机应谨慎使用，对于高填充、高粘度或高硬度混炼胶料的制备也要谨慎对待。
作为改进，可将密炼机排出的胶料在下片开炼机上充分降温后再加入硫化剂与促进剂。
2、二段混炼法与一段混炼法基本相同，只是不含有硫化剂及活性大的促进剂。
首先制成一段混炼胶（通常称为母炼胶），然后下片冷却停放一段时间（一般在16h以上）。
为了使炭黑更好地在橡胶中分散，并提高生产效率，通常采用快速（40r/min以上）密炼机来制备一段母炼胶，有时也将母炼胶的制备过程与塑炼过程结合并起来进行。
密炼室三维温度场分析
收 稿 日期 ：０ ８—０ —１ ２０ ３ ０ 作 者简介 ： 汪传 生 （９０ ）男 ， 徽安 庆 人 ， 岛科技 大 学 教 １６ 一 ， 安 青 授， 博士生导师 ， 主要从事高分子材料加工技术 、 装备及机 电 体 化 的教 学 和科 研 工 作 ， 国 家 、 、 、 级 科 技 奖 励 １ 获 省 部 市 Ｏ 余项 ， 发表学术论文 ５ 余篇 ， ０ 部分被 Ｓ Ｉ口、 Ａ收录 。 Ｃ、 Ｃ ＊基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 项 目 （０ ７ ０ ５ 国 ５ ３５７） ＊ ＊通 讯 联 系 人
维普资讯
研 究 ・开 发
弹体０８ＳＭＩ 性， Ａ０５０ Ｃ ０—Ｔ：Ｓ ＨＡＬ８Ｅ Ｉ０，）Ｃ ２—５（Ｒ Ｎ Ｅ１ ～ ８２ ４ １
密炼 室三维 温度场分析 ＊
汪传 生 ， 张俊 岭 一 ， 慧光 ， 秀芳 边 陈
（ 岛科 技 大 学 机 电 工 程 学 院 ， 青 山东 青 岛 ２ ６ ６ ） ６ ０ １
一
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１ 模 型 的 建 立
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AEM混炼胶加工过程中的焦烧问题
作者简介：刘怀现（1983-），男，本科，工程师，项目经理，主要研究方向为汽车低压胶管应用。
收稿日期：2020-08-10大约40年前，AEM 聚合物被引入到弹性体市场。
大多数AEM 牌号是三元共聚物，由乙烯、丙烯酸甲酯和酸性硫化点单体共聚而成，要由二胺进行硫化。
一些AEM 聚合物是二元共聚物，是由乙烯和丙烯酸甲酯共聚而成，则必须用过氧化物进行硫化。
由AEM 制成的部件在汽车行业上进行了广泛应用，并且有了稳步的增长。
AEM 混炼胶的一些优异的特性包括：（1）耐热和耐液体达到ASTM D2000的EE 、EF 、EG 和EH 等级，热空气老化等级为175 ℃，在IRM 903#油中体积变化率从25%~80%。
（2）可满足-40 ℃的低温要求。
（3）150 ℃下良好的压缩永久变形性能。
（4）在发动机油和传动液中，150 ℃下3 000 h 具有良好的CSR 性能。
AEM 混炼胶的最终用途包括：（1）涡轮增压胶管。
（2）自动变速箱油冷管（TOC ）。
（3）P C V (正压曲轴通风箱)管和E GR (废气回收)管。
（4）用于自动变速器的密封件和垫片。
（5）用于发动机的密封件和垫片。
（6）其他的应用。
1 焦烧问题AEM 通过一系列的加工过程做成制品。
第一步是AEM 混炼胶加工过程中的焦烧问题刘怀现1，王燕红2，朱建伟2，刘元顺3 编译(1.青岛爱博尔管理咨询有限公司，山东 青岛 266200；2.山东美晨工业集团有限公司，山东 潍坊 262200；3.青岛倍裕橡塑材料有限公司，山东 青岛 266200)摘要：本文对模压、挤出和注射硫化用AEM 橡胶焦烧性能进行了研究。
用二胺硫化的AEM 橡胶比大多数其他弹性体混炼胶对焦烧更敏感，工艺温度保持相对较低时，AEM 混炼胶可以混炼、模压和/或挤出而不会出现烧焦问题。
关键词：AEM ；焦烧；挤出；DOE 中图分类号：TQ333.97文章编号：1009-797X(2021)11-0005-08文献标识码：B DOI:10.13520/ki.rpte.2021.11.002混炼，这通常在密炼机和开炼机上进行。
密炼机转子对排胶温度有什么影响
密炼机转子对排胶温度有什么影响
转子转速
密炼机混炼时，必须保持胶温在一定限度内，转子转速过快会使物料温度迅速上升，粘度下降，影响剪切效果，同时也降低了胶料的分散度。
图为利拿密炼机
1.在第一段混炼时，一般排胶温度应控制在130~1500C以下，否则除了会引起分散不良外，还容易使胶料发生化学反应，如出现热裂解、凝胶等现象。
2.最终混炼为防止焦烧，一般排胶温度控制在100~1200C以下。
据此，为了获得最有效的混炼，应该根据不同的胶料选择最适宜的转子转速。
目前多速和调速密炼机的应用均被重视。
利拿密炼机转子
转子棱顶与密炼室内壁间隙
炼胶时，对胶料起分散作用的主要是在转子棱顶与密炼室内壁间隙之间形成
的高剪切区域内。
间隙h的大小直接影响胶料的剪切速率与剪切应力。
h过大或过小都会对炼胶效果造成不良影响。
生产实践证明，密炼机使用久了之后，在同等条件下，混炼胶的质量会大大下降。
而造成问题的原因就是，密炼机使用时间长了转子棱与密炼室内壁会产生磨损，使转子棱顶与密炼室内壁间隙h增大，致使剪切应力和剪切速率减小，降低了炼胶效果，使混炼胶的质量下降。
出现这种问题我们可以通过补焊和增加容量来解决。
密炼机工作原理和参数
胶料在密炼室中旳混炼过程如下：
二、胶料在密炼室中所受旳机械作用 1、 转子外表面与密炼室内壁间旳捏炼作用 （ 椭圆型转子密炼机尤为明显）
（A）密炼机中流线和填充情况示意图 （B）局部放大，转子突棱棱峰处物料流动情况
转子表面与密炼室内壁间形成了一种环形间隙， 当胶料经过此环形间隙时，则受到捏炼作用。
生胶
拉伸
再拉伸
包卷
分 散
炭黑二次汇集体
B、在高速下使橡胶变形时,它呈现固体性质， 即发生脆性破坏而成粒状。这些新生成旳胶 粒表面上就充满了填充剂接着就在压力下， 结合成一整体，成为块胶料。
因为天然胶强度大，尤其在采用老式慢速密炼 机时，其混入方式显然属于A旳形式；而丁苯胶, 顺丁胶,乙丙胶等所谓干酪状橡胶(与天然胶相 比)，在密炼机转子转速到达某种程度以上时， 即不能发挥其弹性，就可能出现B旳形式。
总剪切变形
t－混炼时间 n－转速
D－转子棱回转直径 h－间隙
由式可知，剪切速率与混炼时间对剪切应变
量影响很大，若要在相同旳混炼时间内到达 一定旳 ，则需增长D、n ，减小h。
实际上，在密炼过程中，在密炼机旳密炼室 内，以上几种基本过程是同步进行旳。
5、塑化阶段
因为力－化学作用而使高聚物主链断裂，从而 使之变化更易变形如弹性较小旳状态，即变化 物料旳流变特征，使之适应于背面各加工过程 旳需要。
三、胶料在转子上旳流动情况
两棱转子展开图 胶料流动示意图
胶料旳轴向移动情况示意图
GK四棱转子
GK四棱转子展开图
胶料旳轴向移动情况示意图
§2－2 主要参数
一、转子旳转速与速比 1、转速
转子旳转速是密炼机主要性能指标之一。
功率消耗
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随着科学技术的发展，特别是大型有限元软件的开发和应用，人们已开
始采用计算机对混炼过程的温度场、流场进行模拟。从一些文摘来看，国外 近几年从事密炼机流场模拟研究的比较多，在流场模拟方面的技术也已经趋 于成熟，但很难查阅到详细的资料。最近的资料显示，世界上几家大的橡胶 机械企业可能已经做得比较完善，在开发新产品的时候，已经是完全依赖于 计算机模拟的计算，来确定新产品的性能，及制定相关的参数和工艺优化。 但由于技术保密等原因，还迟迟未在学术文章上进行报到。据文献中论述，
3
密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验——开题报告
结构的改进和整体性能的提高成为橡胶行业追逐的目标。但是，众所周知，由
于密炼机对胶料的塑炼、混炼是在密闭的密炼室中进行的，人们无法直接观察 其内部的混炼情况，即物料在密炼室中的流动机理或流动情况，也无法判断密 炼室内部转子的运转情况，所以也就无法建立起完全正确的混炼理论和数学模 型，以及无法确定如何改进设备的整体性能才能更好的进行胶料的混炼。 但是，这样做由于简化了工艺条件，与实际的生产情况相差很大，所以就无法
虽然研究中我们可以做出透明密炼室来观察密炼室内部聚合物的流动情况，
正确地分析其流动机理，更无法建立起完全正确的混炼理论和数学模型。为了
更好地研究密炼室内聚合物的流动情况，对密炼机混炼过程中的温度场、流场 进行分析，并提高密炼机的混炼效率和炼胶质量，使人们更加清楚地掌握混炼
过程、混炼机理以及密炼室内胶料的流场和温度场变化情况，本课题将运用有
主要用于橡胶的塑炼及混炼。相对于开炼机来说，密炼机的密炼室是完全密
闭的，混炼过程中物料不会外泄，因而可避免混合物中添加剂的飞扬及损失， 并且可以加入液态添加剂。密炼室的密闭性有效地改善了工作环境，降低了
劳动强度，缩短了生产周期，提高了生产效率并为自动化技术的应用创造了
条件，因此它已经成为橡塑工业中最关键的混炼设备。因此，密炼机
2
密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验——开题报告
1.1 课题研究的背景
20世纪以来，随着高分子材料科学的发展以及人类社会对高分子材料的
大量需求，各种功能的高分子材料已在国民经济的各个领域得到了广泛的应
用，橡胶作为高分子材料的重要一员，其作用越来越显得重要，橡胶产业已 成为国民经济支柱性产业，其产品遍布社会的每个领域，同时橡胶又是非常 重要的战略物资。而橡胶混炼又是高分子材料加工研究领域的重要的工序之 一，自F.H.Banbury1916年发明密炼机以来，间歇式密炼机时至今日仍是橡 胶工业生产中的关键设备。 密炼机是在开炼机基础上发展和完善起来的一种高剪切间歇式混炼设备，
密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验
——开题报告 指导老师：汪传生
姓
专
名：孙保忠
业：机械工程
1
密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验——开题报告
目
录
课题研究的背景和意义
课题国内外研究动态和水平
课题的研究目标、内容及存在的主要问题 课题的研究方案 课题研究预期达到的成果 工作计划及时间安排
特性。1993年胡本飞和怀特仍在前述机台进行了转子构型试验，这种转子
可以任意组合，主要观察转子构型不同时物料流动情况及混炼机理。1994 年克蒙和怀特再次利用可视化技术同时研究了啮合型转子密炼机和剪切型
转子密炼机的混炼特性，发现前者比后者具有循环速度快、胶块均化快、
炭黑混合吸油时间短等特点。
7
密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验——开题报告
但是在传统的设计中，许多参数的选择都是凭经验和一些理论确定，所设计 的部件的合理性要通过多次实验才能知道，整个机台设计完成以后仍需通过
多次的试制和修改来满足设计要求，这样不仅使设计的生产周期很长，而且
浪费了大量材料。同时由于聚合物熔体的变粘度特性，使得数学模型的建立 和分析计算也变得非常困难。 但是随着当今科学技术、计算机技术和计算方法的发展，有可能在变粘 度的前提下，研究聚合物熔体的速度场、压力场、温度场等流动特性，对传 统的经典理论重新进行探讨，探索与实际情况尽可能一致的模拟计算，真正 地把理论应用于实践，并且在设计阶段就可以模拟出物料的流动、分散情况
限元等相关软件对密炼机混炼过程中密炼室内的温度场和流场进行模拟并拟做 相关实验进行验证，以达到完善现有密炼机混炼机理和混炼理论的目的。
4
密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验——开题报告
1.2课题研究的意义
炼机的混炼过程十分复杂，所涉及的问题多属流变学和热力学方面的问
题。混炼过程中温度、压力、转子的转速等对产品的产量和质量有很大影响。
和丙烯类橡胶共混的相态结构和对混炼速率中相关因素的影响。在1991年 塞土阿和怀特又采用可视化技术来研究共混和混合期间共相溶剂的作用。 同时，明和苏（K.G.Suh）首次用可视化技术进行啮合型转子密炼机混炼弹 性体的流动模型和实验研究。1992年，明利用可视化技术来研究混炼过程 的分布混炼和分散混炼特性。日本的陶(Michiharc Toh)等人也在1992年利 用二维可视化技术研究采用六种不同构型的转子在混炼过程中的物料流动
以及温度场的分布情况，把所有影响到混炼胶质量的因素都纳入到可以控制
的手中来，进而改善和合理分配各种条件。有限元模拟所得到的结果包括密炼
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密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验——开题报告
室内胶料每一点的速度和压力，这是实验测量所无法完成的，通过对模
拟结果的分析，可以更好地改进转子构型和各种混炼工艺参数。大量的 文献资料证实，数值模拟方法是一个提高像密炼机等设备性能的有效工 具。这样把实验过程放在计算机上进行，以大大提高橡胶混炼的质量， 从而提高生产率。 本课题将对密炼机混炼过程中密炼室内的温度场和流场进行尝试性 的、系统性的模拟，并且建立起理想的数学模型，以解决日前实际生产
中存在的问题；同时通过实验进行对比和完善，建立起符合生产实际的
物理、数学模型和混炼机理，这为进一步完善混炼理论打下了一个坚实 的基础。
6
密炼机混炼过程中内部温度场、流场的模拟及实验——开题报告
2.1 国外的研究动态和水平
目前，关于密炼机温度场、流场的研究怀特和明等人利用可视化技术研究丁苯、丁腈