CN1232059A - 橡胶轮胎用超细改性重钙的制备方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是橡胶轮胎用超细改性重钙制备方法及其装置。制备工艺为:把普通重钙用制浆搅拌机制浆,再磨剥超细,然后用空心桨叶干燥机配高速涡流粉碎机对超细重钙进行干燥分散,最后在高速捏和(混合)机中加一定配比的改性剂或偶联剂定温改性而成适用于橡胶轮胎的超细改性重钙;制备装置由制浆搅拌机、制浆缸、磨剥机、接料缸(斗)、空心桨叶干燥机、高速涡流粉碎机主机及捏和(混合)机等通过出料口及管道相连接。本发明彻底解决了普通重钙不能用于橡胶轮胎的问题,降低了成本和功耗,提高了产品质量。

Description

橡胶轮胎用超细改性重钙的制备方法及其装置
本发明是橡胶轮胎用超细改性重钙(-2μ＞90％)的制备方法及其装置，属无机非金属材料的改性及其制备技术。
橡胶轮胎中所用的填料——碳酸钙(CaCO3)常为轻钙，所谓轻钙是指碳酸钙(CaCO3)原料经煅烧碳化而形成的CaCO3粉末。普通的重钙不能用作橡胶轮胎的填料。所谓重钙是指碳酸钙(CaCO3)原料中的方解石经直接粉碎研磨而达到一定细度的CaCO3粉末。这里普通重钙是指其粒度在325目(即粒径44μ)以上的未经改性的碳酸钙粉末。它由于颗粒太粗，对橡胶的物理性能和加工性能都具有损害性，所以不能用于橡胶轮胎。而轻钙用作橡胶填料存在的主要缺点有：①加工过程易发生粉尘飞扬，能耗也较高；②轮胎的耐磨性差，总原料成本较高。若能将超细改性重钙(-2μ＞90％)用于橡胶轮胎作填料，则可降低总的原料成本，提高轮胎的耐磨性，并可减少加工过程中的能耗以及粉尘飞扬问题。然而，无机非金属超细粉是近年来兴起的新兴功能材料，大多采用湿法制备，而在干燥工艺上，目前国内外主要以喷雾干燥、旋转闪蒸干燥及气流干燥为主，它们的共同特点是瞬时干燥，其中喷雾干燥兼具造粒功能。主要缺点和不足在于：①现有技术在干燥过程中都是采用热风(温度T≤300℃)与待干燥物料交换热量的方法来达到蒸发水份，干燥粉体的目的；所用热风经热风炉交换冷空气而来，并且热风一次排空，不能循环利用，因此，动力消耗大，噪音大，热能利用率低；②由于进风(热风)温度高，因此对一些产品(如重钙超细粉)的白度有影响，而降低进风温度，将使干燥效率大大下降；③由于物料被热风携带高速运动，因此必须经过旋风收尘及布袋收尘，而这种收尘方式恰恰将物料的原始粒度分布加以破坏，不同收尘口出来的粉料，粒度差别很大，即干燥粉体颗粒已被粗细分开。所以，为了使干燥粉体的粒度分布恢复到原来状态，则需在主出料口及各收尘点出料口下方设置一料仓，并配套混合机，将不同粒度物料加以混合，这不仅消耗电力，而且客观上粉料的均匀度也比原始状态大大降低，从而在整体上降低了产品质量；④由于颗粒接触热风，必然是表面水份先蒸发，因而导致颗粒团聚，极大影响产品性能，这也是目前国内外仍不能很好解决的问题。
本发明的目的就是为克服和解决现有技术中把轻钙作为橡胶轮胎中的填料而引起加工过程易引起粉尘飞扬、能耗高、成本高、制成的轮胎耐磨性差等的缺点和问题，研究发明一种橡胶轮胎用超细改性重钙的制备方法及其装置，特别是针对国内外超细粉体干燥工艺的不足加以突破，采用空心浆叶干燥机配套高速涡流粉碎机主机联合干燥的独创工艺，以使储量资源十分丰富、质量优良的普通重钙能制备成能用于橡胶轮胎，以减少粉尘飞扬、降低能耗、降低成本，并提高耐磨性等产品性能，从而也解决了普通重钙不能用作橡胶轮胎填科的问题。
本发明内容是将普通重钙原料粉末粉碎至超细(-2μ＞90％)的粒径，然后针对超细重钙本身的化学成份特点对超细重钙进行改性，从而制备得到适合橡胶轮胎用的超细改性重钙。它包括制备工艺步骤和配方比的橡胶轮胎用超细改性重钙的制备方法及其装置。
制备方法的工艺步骤：(1)把325目普通重钙(重质碳酸钙CaCO3)原料，通过制浆搅拌机制浆；(2)用超细磨剥机对普通重钙浆料进行磨剥超细；(3)采用空心浆叶干燥机配套高速涡流粉碎机主机联合干燥工艺对经磨剥超细的重钙进行干燥和分散物料；(4)采用高速捏和机(高速混合机)进行高速捏和改性，其捏和改性方法为：在105～130℃温度条件下，在高速捏和(混合)机中加入重钙超细粉98.5～99.5％，再加入改性剂硬脂酸0.5～1.5％，或加入改性剂异丙(氧)基三羧酰基钛酸酯、单烷氧基三(二辛基磷酰氧基)钛酸酯等钛酸类偶联剂0.5～1.2％，最后便制备得到橡胶轮胎用超细改性(-2μ＞90％)重钙产品。
制备橡胶轮胎用超细改性重钙的设备装置组成结构示意图如图1所示，它主要由制浆搅拌机1、制浆缸2、超细磨剥机4、接料缸6、进料斗7、空心浆叶干燥机8、进料斗10、高速涡流粉碎机主机11、高速捏和(混合)机13共同连接构成，其相互连接关系为制浆搅拌机1装置于制浆缸2内，制浆缸2通过连接管道3与磨剥机4相连接，磨剥机4通过连接管道5与接料缸6相连接，接料缸6通过出料口及连接管道与进料斗7相含接，进料斗7与空心浆叶干燥机8的进料口固接，空心浆叶干燥机8通过出料口及连接管道9与进料斗10相含接，进料斗10与高速涡流粉碎机主机11的进料口固接，高速涡流粉碎机主机11通过出料口及连接管道12与高速捏和(混合)机13相连接。
本发明与现有技术相比，有如下的优点和有益效果：(1)本发明彻底解决了普通重钙不能用于橡胶轮胎作填料的问题，使能量资源十分丰富、质量优良的普通重钙能得到充分的利用；(2)本发明彻底克服和解决了现有技术把轻钙作为橡胶轮胎中的填料而引起产生的粉尘飞扬、能耗高、成本高、制成的橡胶轮胎耐磨性差等的缺点和问题，使原材料成本降低(原材料成本每公斤平均下降0.08元)，制出来的橡胶轮胎耐磨性提高(本发明使制出来的橡胶轮胎的磨耗[cm3/1.61Km]下降平均可高达到0.095)，显著提高橡胶轮胎等橡胶制品性能；(3)由于采用空心浆叶干燥机配套高速涡流粉碎机主机的独创新工艺，干燥机的桨叶及筒体为中空，内可流通导热油，物料与筒体及桨叶接触而被干燥，而导热油可循环利用，而物料在筒体中靠双螺旋推进，因而比用热风携带物料高速行进，并将热风一次排空的现有技术相比，动力消耗只是同等产量的其它干燥方式的1/10～1/15，并且热效率高达90％以上，噪音极低。而且因干燥温度可由导热油控制，调节范围广，因而可较好保证产品白度；(4)由于物料的运动方式是螺旋推进，因而不需设任何收尘装置，不但保持了物料的原始粒度分布与均匀度，而且操作环境相当清洁，同时进一步降低了能耗；(5)由于物料在干燥过程中被双螺旋边推进边搅动翻转，因而颗粒被不断分散，且内外都能同时获得干燥，所以团聚颗粒比现有技术大大减少，且团聚颗粒较现有技术的松散；为彻底消除颗粒团聚现象，在干燥机的出料口，加上一套高速涡流粉碎机主机，用以充分分散物料，便彻底解决了这一现象。而高速涡流粉碎机在此仅起分散作用，因此可将现有工艺技术中的收尘装置全部去除，只保留高速涡流粉碎机主机即可。
下面对说明书附图进一步说明如下：图1为本发明制备橡胶轮胎用超细改性重钙的设备装置组成结构示意图，图中：1为制浆搅拌机，2为制浆缸，3、5分别为连接管道，4为超细磨剥机，6为接料缸，7、10分别为进料斗，8为空心浆叶干燥机，9、12分别为出料口及连接管道，11为高速涡流粉碎机主机，13为高速捏和(混合)机，14为出料口。
本发明的实施方式较为简单，其实施可用如下方式：(1)制备橡胶轮胎用超细改性重钙的设备装置的实施，只要按上面说明书所述的装置组成及其相连接关系进行安装连接，便能较好地实施本发明装置。其中：制浆搅拌机1可选购其功率为11kw的锯齿状搅拌叶片的搅拌机；制浆缸2可选用其直径φ为1.6m、其高度为1.6m的圆筒形制浆缸；超细磨剥机4可选BP-80型或MB-80型、MB-280型磨剥机；接料缸可选直径φ为0.8m、其高度为0.8m的圆筒接料缸；空心浆叶干燥机可选HG-3型或HG-8型、HG-13型空心浆叶干燥机；高速涡流粉碎机可选WFJ-15型或WLFJ-400型；高速捏和(混合)机可选SHR-200A型或SHR-300A型、SHR-500A型；(2)制备橡胶轮胎用超细改性重钙的方法的实施也只要按上面说明书所述的工艺步骤逐步操作，便能较好地实施本发明。发明人经长期的研究、实验，有很多的成功实施例，在实施过程中，前面的工艺步骤(1)～(3)均是相同的，在工艺步骤(4)中，采用高速捏和(高速混合)机进行改性时，其配方、工艺条件可在所述范围内选取，均可实现本发明，获得适用于橡胶轮胎用的超细改性(-2μ＞90％)重钙产品。现列举几个实施例如下表表1所示。
表1：超细重钙捏和(混合)改性实施例(重量百分比计)

Claims (2)

1、一种橡胶轮胎用超细改性重钙的制备方法，其特征在于：其工艺步骤：(1)把325目普通重钙(重质碳酸钙CaCO3)原料，通过制浆搅拌机制浆；(2)用超细磨剥机对普通重钙浆料进行磨剥超细；(3)采用空心浆叶干燥机配套高速涡流粉碎机主机联合干燥工艺对经磨剥超细的重钙进行干燥和分散物料；(4)采用高速捏和机(高速混合机)进行高速捏和改性，其捏和改性方法为：在105～130℃温度条件下，在高速捏和(混合)机中加入重钙超细粉、98.5～99.5％，再加入改性剂硬脂酸0.5～1.5％，或加入改性剂异丙(氧)基三羧酰基钛酸酯、单烷氧基三(二辛基磷酰氧基)钛酸酯等钛酸类偶联剂0.5～1.2％，最后便制备得到橡胶轮胎用超细改性(-2μ＞90％)重钙产品。
2、一种橡胶轮胎用超细改性重钙的制备装置，其特征在于：它主要由制浆搅拌机(1)、制浆缸(2)、超细磨剥机(4)、接料缸(6)、进料斗(7)、空心浆叶干燥机(8)、进料斗(10)、高速涡流粉碎机主机(11)、高速捏和(混合)机(13)共同连接构成，其相互连接关系为：制浆搅拌机(1)装置于制浆缸(2)内，制浆缸(2)通过连接管道(3)与磨剥机(4)相连接，磨剥机(4)通过连接管道(5)与接料缸(6)相连接，接料缸(6)通过出料口及连接管道与进料斗(7)相含接，进料斗(7)与空心浆叶干燥机(8)的进料口固接，空心浆叶干燥机(8)通过出料口及连接管道(9)与进料斗(10)相含接，进料斗(10)与高速涡流粉碎机主机(11)的进料口固接，高速涡流粉碎机主机(11)通过出料口及连接管道(12)与高速捏和(混合)机(13)相连接。
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