提高胶料中炭黑分散度的混炼工艺

摘要

本发明属于一种通过改进橡胶混炼工艺，来提高炭黑在混炼胶中的分散度方法。按照本发明所提供的设计方案，提高胶料中炭黑分散度的混炼工艺包括：a.塑炼：将生胶及橡胶助剂加入到密炼机内，再压上密炼机的上顶栓，在温度50－110℃、压力12－20MPa、密炼机转子转速30－50rpm下塑炼10－50秒；b.混炼第一次加炭黑：升上顶栓，向密炼室内加入炭黑，压上顶栓，炭黑加入量20－60重量份，在温度为95－110℃、压力12－20MPa、转子转速30－50rpm下混炼5－50秒；c.混炼第二次加炭黑：再升上顶栓，加入配方中剩余的炭黑量，加入量10－30重量份，压上顶栓，在温度110－115℃、压力12－20MPa、转子转速30－50rpm下混炼10－60秒。

说明书

技术领域

本发明属于一种通过改进橡胶混炼工艺，来提高炭黑在混炼胶中的分散度方法。

背景技术

炭黑是构成全钢载重子午线轮胎的三大基体材料之一，在胶料配方中作为补强体系，对橡胶的物理性能起着决定性的作用。不同结构、不同粒径的炭黑在橡胶中的补强性能有着很大的差异。而同种炭黑在不同的混炼胶中的分散度，对胶料的性能也有着巨大的影响。在全钢子午胎的配方中，许多混炼胶是采用100％天然橡胶的胶料体系和很高配合量炭黑的补强体系。这类胶料门尼粘度值较高，混炼难度大。而混炼过程一般分为炭黑的混入阶段、分散阶段和混合阶段，其中炭黑的混入阶段占去了胶料混炼的大部分时间(60％-70％)。由于现在子午胎的母胶混炼基本采用大型密炼机(400立升左右容量)，所采用的混炼工艺一般是母胶的一段混炼一次性投入大量炭黑，母胶的二段混炼一次性投少量炭黑。但采用这种加料方式母胶需要两段混炼，并且第一段因要加入大量(占整个配方炭黑量70％以上)，易导致炭黑投料斗因炭黑较多引起堵塞，从而导致炭黑排放不尽，造成母胶的比重波动较大。另外，在混炼过程中采用这种炭黑加料方式会导致大量炭黑进入密炼机时转子瞬时受到较大的转动阻力，造成电流、功率过大，影响了设备使用寿命。同时胶料局部升温过快，工艺控制稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于设计一种更加合理的提高胶料中炭黑分散度的混炼工艺，通过降低炼胶工艺中胶料的升温速度，延长炼胶的时间，来改善母胶产品在快检结果中比重偏差过大的问题，即改善母胶中炭黑的分散性，提高母胶的质量。

按照本发明所提供的设计方案，提高胶料中炭黑分散度的混炼工艺包括a、塑炼：将生胶及橡胶助剂加入到密炼机内，再压上密炼机的上顶栓，其中生胶加入量为100重量份，橡胶助剂为塑解剂SJ-103 0-2重量份、物理塑解剂Z-210 0-5重量份、活化剂氧化锌2-5重量份、硬脂酸2-5重量份、防老剂RD0-2重量份、4020 0-5重量份、微晶蜡0-2重量份、耐热硫化活性剂Z-311 0-3重量份，在温度50-110℃、压力12-20MPa、密炼机转子转速30-50rpm下塑炼10-50秒；b、混炼第一次加炭黑：升上顶栓，向密炼室内加入炭黑，压上顶栓，炭黑加入量20-60重量份，在温度为95-110℃、压力12-20MPa、转子转速30-50rpm下混炼5-50秒；c、混炼第二次加炭黑：再升上顶栓，加入配方中剩余的炭黑量，加入量10-30重量份，压上顶栓，在温度110-115℃、压力12-20MPa、转子转速30-50rpm下混炼10-60秒。

在混炼二次加炭黑后，再升上顶栓，使各股已被分开的物料相会于转子上部，对物料进行捏炼，优化混炼效果，然后再压上密炼机的上顶栓，在温度110-160℃、压力12-20MPa、转子转速30-50rpm下混炼1-30秒；然后在达到设定的120-180℃的排胶条件下，打开卸料门卸料。

本发明的优点是：在原有的炼胶工艺规程的基础上，开发出一套更加优化的生产工艺，以提高母胶质量，加强设备维护保养。在改造原则上采用分段加炭黑的原则，其显著特点是降低了炼胶工艺中胶料的升温速度，延长了炼胶的时间，改善了母胶产品在快检结果中比重偏差过大的问题，即改善了母胶中炭黑的分散性，提高了母胶的质量。

具体实施方式

a、塑炼：将生胶及橡胶助剂加入到密炼机内，再压上密炼机的上顶栓，其中生胶加入量为100重量份，橡胶助剂为塑解剂SJ-103 0-2重量份、物理塑解剂Z-210 0-5重量份、活化剂氧化锌2-5重量份、硬脂酸2-5重量份、防老剂RD0-2重量份、4020 0-5重量份、微晶蜡0-2重量份、耐热硫化活性剂Z-311 0-3重量份，在温度50-110℃、压力12-20MPa、密炼机转子转速30-50rpm下塑炼10-50秒；

b、混炼第一次加炭黑：升上顶栓，向密炼机内加入炭黑，压上顶栓，炭黑加入量40-100重量份，在温度为95-110℃、压力12-20MPa、转子转速30-50rpm下混炼5-50秒；

c、混炼第二次加炭黑：再升上顶栓，加入剩余的炭黑，加入量10-30重量份，压上顶栓，在温度110-115℃、压力12-20MPa、转子转速30-50rpm下混炼10-60秒；

d、清扫：再升上顶栓，使各股已被分开的物料相会于转子上部，对物料进行捏炼，优化混炼效果，然后再压上密炼机的顶栓，在温度110-160℃、压力12-20MPa、转子转速30-50rpm下混炼1-30秒；

e、卸料：混炼结束后，打开卸料门卸料。

原理：首先由于在混炼初期生胶进行塑炼，使得胶料有了较好的塑性及粘性，炭黑加入时较易被胶料粘吸，然后混揉进胶料。然后由于一次混炼过程中将炭黑分成两次乃至两次以上加入，所以每次炭黑加入时的量相对较少，使得炭黑会很快的被胶料分散、溶入胶料中，并且温升平缓；反之如一次加入大量炭黑，会使炭黑积聚于密炼室内胶料上方，不能及时混入胶料中，造成上顶栓一定时间内压不到位，胶料温升较快，电极电流、功率急剧升高。由于分批加入炭黑，使得各批加入的炭黑均有充足的时间和温度条件与橡胶充分混合得到结合胶；反之如一次加入大量炭黑因温升较快，混炼时间不易控制，导致混炼周期过短，炭黑分散较差，结合胶的含量也较低。

混炼规程如下表1所示：

  TCU设定  侧壁/耐磨板  转子 上顶栓/排 料门  (30-50)℃  (30-50)℃ (20-40)℃  进料最低温度，  ℃    25  进料最高温  度，℃    120  超温排胶温度，℃    170 紧急排胶最 短时间，s 100  条件  时间  温度  能量  动作 压力  转速  S  ℃  KWh MPa  rpm  参数设定 12-20  30-50  加胶料(加入量100重量份)  压上顶栓  10-50  50-110  保持  加小药塑解剂SJ-103(0-2重量份)、物理塑解  剂Z-210(0-5重量份)、活化剂氧化锌(2-5  重量份)、硬脂酸(2-5重量份)、防老剂RD  (0-2重量份)、4020(0-5重量份)、微晶蜡  (0-2重量份)、耐热硫化活性剂Z-311(0-3  重量份)  加炭黑(加入量/phr：20-60)  压上顶栓  5-50  95-110  保持  加炭黑(加入量/phr：10-30)  10-60  110-115  保持  上顶栓清扫  1-30  110-160  保持  压上顶栓  温度  120-180  开卸料门  同时执行  升上顶栓上到位  2-40  保持  配方结束  关卸料门