CN102019649B - 中心分流式一步法炼胶工艺方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种中心分流式一步法炼胶工艺方法及系统，采用一台密炼机、一台中心开炼机、多台并行开炼机的炼胶工艺，胶料经过密炼排胶后进入中心开炼机，经过中心开炼机的冷却、添加硫化助剂母胶，然后进入胶料分流输送系统按时序分派到周围的多台目标开炼机上进行进一步炼胶，目标开炼机每台的炼胶时间可以是密炼时间的4倍，从而保证炼胶均匀的效果，四台开炼机排胶后，通过胶料收集系统，进入胶料合流输送系统，然后经过胶片冷却系统冷却、出片，从而完成整个炼胶过程。本工艺方法可以减少厂房占地，减少设备占用面积，减少用工人数，大幅度提高炼胶质量和炼胶产能，从而实现炼胶的高质量、高效率、节能低碳、低成本的目的。
Description
技术领域
本发明属于轮胎及其它橡胶制品制造技术领域，具体涉及轮胎及其它橡胶制品制造过程中的胶料密炼和混炼工艺。
背景技术
胶料密炼和混炼工序是橡胶制品(尤其是轮胎)生产过程中的第一个环节，炼胶效果的好坏直接关系到以下各工序是否能够顺畅进行以及产品的最终质量。
炼胶过程是天然橡胶、合成橡胶或其它种类橡胶与各种填充剂、增塑剂、防老剂、硫化剂等化学助剂充分混合的过程，在传统的炼胶工艺过程中，根据配方以及终炼胶不同的性能要求，在混炼过程中各种非橡胶化学助剂加入的顺序是不同的，从而完成终炼胶的步骤也不同，有的两步炼胶就可以形成终炼胶，还有的三步炼胶才能形成终炼胶，一些对工艺性能要求比较严格的终炼胶甚至用四步炼胶，但大部分的是三步炼胶，其一般采用的流程如附图1所示：
第一步是粗混炼阶段，也就是母胶制备阶段，将天然或合成橡胶、炭黑(或白炭黑)、碳酸钙、氧化锌等加入密炼机，密炼机的转速在35转/分以上，密炼机中的温度将在150～165度之间，密炼时间一般在3到4分钟左右。密炼完成后胶料排放到一楼的螺杆挤出机中或开炼机上进行出片，然后经过胶片冷却装置，胶片冷却后叠片存放8小时以上。
第二步是将第一步粗混炼阶段的母胶重新返回到密炼机进行混炼，一些用量大的填充剂除了在第一步混炼时添加一部分外，剩余的部分在第二步添加，目的是保证混炼均匀。第二步混炼后的胶料排放到螺杆挤出机中或开炼机上进行出片、冷却、存放。存放时间在8小时以上。
以上两步密炼后，大部分的添加剂都已经与橡胶充分混合，但由于两步密炼时温度较高，不能加入硫磺、促进剂等在高温时发生硫化反应的硫化助剂。为了添加硫化助剂，必须进行第三步密炼。第三步密炼速度比较慢，一般在30转以下，排胶温度比较低(110度以下)，密炼时间在2到3分钟左右。密炼完成后排胶到开炼机，压片冷却后叠放，至此完成一种胶料的混炼。
上述传统的混炼方法及系统需要反复三次将橡胶投入密炼机混炼，每一次混炼后还需经过压片、冷却、停放等步骤，完成整个炼胶过程合计需要停放24小时以上，而且需要很大的胶料储备量及存放面积，为保证连续生产需要同时配备3台同型密炼机或1大1小2台密炼机，设备投资在1500万元以上，厂房面积约6000平米，不但占用较大公用工程设施，而且炼胶时间长，占用设备多，人力物力消耗大，是很不经济的炼胶工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种中心分流式一步法炼胶方法及系统，采用该系统的生产方法，可以减少厂房占地，减少设备占用，减少用工人数，大幅度提高炼胶质量和炼胶产能，从而实现炼胶的高质量、高效率、节能低碳、低成本。
一种中心分流式一步法炼胶工艺方法，包括以下步骤：
第一步，首先是密炼机投胶密炼，设备采用高速密炼机，在一定时间(约2～3分钟内)完成橡胶和除硫化助剂(硫磺和硫化促进剂)外的其它填料(炭黑、氧化锌、碳酸钙等)的混炼工作；
第二步，胶料密炼完成后，密炼机排料到中心开炼机完成开炼；
第三步，中心开炼机的胶料排放到胶料分流输送系统的皮带上，与此同时，胶片投料机将硫化助剂母胶投放到位于输送皮带的胶片上，在胶料分流输送系统的运转带动下，将硫化助剂母胶以及炼好的胶片传送到中心分配机构；
第四步，中心分配机构根据设定好的控制程序，判断此批胶料应该投放的并行的多台开炼机之一的目标开炼机，并根据判断结果，将胶片以及硫化助剂母胶投放到目标开炼机上，该目标开炼机为多台并行；
第五步，目标开炼机接收到输送来的胶片以及硫化助剂母胶后，开始按照设定的工艺进行炼胶，将硫磺以及硫化促进剂等母胶均匀混炼；
第六步，开炼机排胶被胶料收集器收集，通过胶料输送系统被传递到压片机进行压片，并进入隔离剂槽完成冷却后由收片机收片存放。
所述目标开炼机为2台以上并行，每台至中心开炼机的输送距离相等；可根据硫化助剂混炼的时间与其它填料混炼的时间之倍数，相应设置为2至5台并行。
被胶料收集器收集的开炼机排胶在进入压片机之前，通过胶料合流输送系统将胶料传递到胶料称量系统，称量系统对传递来的胶料称量，并与设定的重量标准进行对比，如果重量有偏差，则此批胶料被分类存放，如果重量没有偏差，则此批胶料通过胶料输送系统被传递到压片机。
所述中心开炼机采用液压调距方式，它可以自动调整两个开炼机辊筒之间的间距，保持合理的开炼和冷却效果。
一种中心分流式一步法炼胶系统，采用一台密炼机、一套上辅机、一台中心开炼机和多台并行的目标开炼机，依次采用输送系统进行连接；胶料经过密炼排胶后进入中心开炼机，经过中心开炼机的冷却、添加硫化助剂母胶，然后进入胶料分流输送系统按时序分派到周围并行的四台目标开炼机中的一台进行进一步炼胶，最后再排胶至胶料合流输送系统输送至压片机出片。
所述目标开炼机为2台以上并行，每台至中心开炼机的输送距离相等。
所述压片机之前安装有胶料称量系统，称量系统对传递来的胶料称量，并与设定的重量标准进行对比，如果重量有偏差，则此批胶料被分类存放，如果重量没有偏差，则此批胶料通过胶料输送系统被传递到压片机。
本发明所述工艺方法及系统，其胶料在混炼过程中只经过1次密炼机，不像传统工艺那样需要返回密炼机多次，同时因为不需要母胶存放区，可以节约大量厂房面积；可节约设备投资1/3以上，节约人力开支40-50％(每条SSM线的操作人员仅5人)，节约能源消耗15％～25％，同时节约管理成本(母胶的测试、存储、搬运、不合格处理等)。另外，采用本工艺方法及系统，胶料制备周期(包括存放)缩短了近2/3(从24小时减为8小时)，大幅度提高炼胶质量和炼胶产能，从而实现炼胶的高质量、高效率、节能低碳、低成本，具有很大的经济和社会效益。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是传统采用的三步法炼胶工艺流程图；
图2是本发明所述中心分流式一步法炼胶工艺流程图；
图3是本发明所述中心分流式一步法炼胶系统设备布置示意图。
图中：
1、上辅机；2、密炼机；3、供胶系统；4、中心开炼机；5、目标开炼机；6、胶料分流输送系统；7、胶料合流输送系统；8、胶料称量系统；9、压片机；10、胶片隔离冷却系统；11、堆片架；12、硫化助剂母胶投料机。
具体实施方式
如图2至3所示，以四台并行目标开炼机为例，给出了本发明的一个具体实施例。
整个系统采用一套上辅机1、一台密炼机2、一套供胶系统3、一台中心开炼机4、一台硫化助剂母胶投料机12、一套胶料合流输送系统7和胶料分流输送系统6、四台并行开炼机作为目标开炼机5、一套胶料称量系统8、一台压片机9、一套胶片隔离冷却系统10、堆片架11以及其它辅助设备组成。除一台密炼机在二楼布置，一套上辅机在三楼布置外，其它设备全部在一楼布置，其中一楼的设备占厂房的三跨，而不是传统方法的一跨。
其相应的设备布置示意图参见附图3。
以GK270N密炼机为例，参照附图2所示的工艺流程图，其具体炼胶工艺方法如下所述：
第一步，GK270N密炼机投胶混炼，GK270N采用直流电机驱动，具备无级变速功能，将胶料投入密炼机，密炼机转子高速(60转/分)运转，橡胶块投入后上顶栓加高压炼制10到20秒钟，然后上顶栓提起，通过加料斗加入炭黑等除硫磺、促进剂以外的配合剂到密炼室内，为了使配合剂充分混合而不结团，保持上顶栓压陀20到30秒，然后注油器工作将油料加入密炼室，此时上顶栓压力加到0.5Mpa左右，此状态下密炼机持续工作2分钟，从而使橡胶得到充分混炼。
第二步，密炼机排料，通过存胶箱排到中心开炼机上，中心开炼机为710型液压调距式开炼机，该开炼机可以自动调整辊筒间距，保持合理的剪切和冷却效果，自动进行循环翻胶冷却降温。开炼机降温采用冷却水方式，经过2～3分钟开炼翻胶后胶料温度降低到120℃以下，此时翻胶皮带反转，循环的胶片自动拉断，中心开炼机自动排胶。
第三步，中心开炼机排出的胶片掉落到胶料分流输送皮带上，于此同时，硫化助剂母胶胶片投料机将预先称量好的硫磺以及其它硫化促进剂的母胶传送到中心开炼机排出的胶片上，它们被分流输送皮带一起带着向前运动。
第四步，分流输送皮带将胶料带到中心分流系统上，中心分流系统根据设定的程序自动将胶料投送到周围的四台目标开炼机上。
第五步，开炼机接到传来的胶料、硫磺以及促进剂母胶后开始炼胶，炼胶时间为8-12分钟。由于密炼机和中心开炼机的炼胶时间是2～3分钟，四台开炼机每台的炼胶时间是它们的四倍，也就是8～12分钟，因此中间分流输送皮带将根据设定的程序不间断地给四台开炼机喂料，从而实现整个生产线的连续运转和各个工作单元的无间歇无缝联接。四台开炼机开炼时间比较长，炼胶效果比较好。
第六步，开炼机按程序炼完胶料后，翻胶皮带反转，胶片被拉断，开炼机开始排胶，排出的胶料被胶料收集器收集，然后传送到胶料合流输送系统上，合流输送系统将胶料带入胶料称量系统。
第七步，胶料称量系统对传递来的胶料进行称量，如果重量不符合要求，就会将胶料分流到不合格区，如果重量达到要求，传送系统会将胶料带入压片机。
第八步，压片机接到胶料后，经过几轮倒胶压片，对胶料进一步混合，然后人工割片，割片后的胶料进入胶片隔离冷却系统，最后由收片机收片完成整个混炼过程。
以上为1∶1∶4配置，即一台密炼机、一台中心开炼机、4台开放式炼胶机，亦可以根据炼胶时间配置成为1∶1∶2或1∶1∶3配置，也就是一台密炼机、一台中心开炼机、2台或3台开放式炼胶机，从而密炼机和开放式炼胶机的炼胶时间配比可以为1∶2，也可以是1∶3，也就是说如果密炼机密炼2分钟，每台开炼机炼胶就是4分钟或6分钟，在一楼开炼机布局上成为肩挑式或三角形式。
还可按1∶1∶5配置，也就是一台密炼机、一台中心开炼机、5台开放式炼胶机，从而密炼机和5台开放式炼胶机的炼胶时间配比为1∶5，也就是说如果密炼机密炼2分钟，每台开炼机炼胶就是10分钟，在一楼开炼机布局上成为梅花瓣式。
还可按1∶1∶6配置，也就是一台密炼机、一台中心开炼机、6台开放式炼胶机，从而密炼机和6台开放式炼胶机的炼胶时间配比为1∶6，也就是说如果密炼机密炼2分钟，每台开炼机炼胶就是12分钟，在一楼开炼机布局上成为三跨左三右三式布局。
密炼机和开炼机的规格可以实际生产情况进行更换调整，加硫化助剂过程也可以放在密炼机低速降温段进行，只是降温时间稍做延长。
Claims (8)
1.中心分流式一步法炼胶工艺方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，首先是密炼机投胶密炼，设备采用高速密炼机，在一定时间内完成橡胶和除硫化助剂外的其它填料的混炼工作；
第二步，胶料密炼完成后，密炼机排料到中心开炼机完成开炼；
第三步，中心开炼机的胶料排放到胶料分流输送系统的皮带上，与此同时，胶片投料机将硫化助剂母胶投放到位于输送皮带的胶片上，在胶料分流输送系统的运转带动下，将硫化助剂母胶以及炼好的胶片传送到中心分配机构，所述胶片投料机为硫化助剂母胶胶片投料机；
第四步，中心分配机构根据设定好的控制程序，判断此批胶料应该投放的并行的多台开炼机之一的目标开炼机，并根据判断结果，将胶片以及硫化助剂母胶投放到目标开炼机上，目标开炼机为2台以上并行，每台目标开炼机至中心开炼机的输送距离相等；
第五步，目标开炼机接收到输送来的胶片以及硫化助剂母胶后，开始按照设定的工艺进行炼胶，将硫磺以及硫化促进剂等母胶均匀混炼；
第六步，开炼机排胶被胶料收集器收集，通过胶料输送系统被传递到压片机进行压片，并进入隔离剂槽完成冷却后由收片机收片存放。
2.根据权利要求1所述的中心分流式一步法炼胶工艺方法，其特征在于：被胶料收集器收集的开炼机排胶在进入压片机之前，通过胶料合流输送系统将胶料传递到胶料称量系统，称量系统对传递来的胶料称量，并与设定的重量标准进行对比，如果重量有偏差，则此批胶料被分类存放，如果重量没有偏差，则此批胶料通过胶料输送系统被传送到压片机。
3.根据权利要求1所述的中心分流式一步法炼胶工艺方法，其特征在于：所述混炼时间约2～3分钟。
4.根据权利要求1所述的中心分流式一步法炼胶工艺方法，其特征在于：所述硫化助剂为硫磺和硫化促进剂，其它填料为炭黑、氧化锌、碳酸钙。
5.根据权利要求1所述的中心分流式一步法炼胶工艺方法，其特征在于：所述中心开炼机采用液压调距方式，它可以自动调整两个开炼机辊筒之间的间距，保持合理的开炼和冷却效果。
6.根据权利要求1所述的中心分流式一步法炼胶工艺方法，其特征在于：所述目标开炼机可根据硫化助剂混炼的时间与其它填料混炼的时间之倍数，相应设置为2至5台并行。
7.一种中心分流式一步法炼胶系统，其特征在于：采用一台密炼机、一套上辅机、一台中心开炼机和多台并行的目标开炼机，依次采用输送系统进行连接；胶料经过密炼排胶后进入中心开炼机，经过中心开炼机的冷却和压片后进入分流主输送带，在主输送带上添加硫化助剂母胶，然后进入胶料分流输送系统按时序分派到周围并行的四台目标开炼机中的一台进行进一步炼胶，每台至中心开炼机的输送距离相等；最后再排胶至胶料合流输送系统输送至压片机出片。
8.根据权利要求7所述的中心分流式一步法炼胶系统，其物征在于：所述压片机之前安装有胶料称量系统，称量系统对传递来的胶料称量，并与设定的重量标准进行对比，如果重量有偏差，则此批胶料被分类存放，如果重量没有偏差，则此批胶料通过胶料输送系统被传递到压片机。
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