[发明专利]密炼机混炼工艺的瞬时功率控制法

说明书

本发明涉及橡胶密炼机混炼工艺的控制方法，即控制密炼机中生胶（包括天然橡胶和合成橡胶）与配合剂（如炭黑、硫磺、促进剂、防老剂等）的混炼过程，以得到性能合乎要求的混炼胶。

混炼是橡胶加工中不能缺少的重要过程，还对混炼胶的质量的好坏具有决定作用，由于密炼机具有产量大、改善工作环境、劳动强度低等明显的优越性，橡胶工业所需的绝大部分混炼胶都是用密炼机加工出来的。

在不同的批次使用配比一定的质量相同的生胶和各种配合剂在密炼机中进行混炼时，为了能得到优质的、性能相同的混炼胶，常制定一种控制密炼机混炼过程的方法，长期以来工业上对混炼过程的控制方法有以经验和技艺为基础的时间控制、与快速密炼机相适应的温度控制、和七十年代开始采用的能量控制。混炼过程的控制包括：混炼一车混炼胶需投入生胶和各种配合剂的数量、投料的次数及各次投料的时间和数量、何时结束混炼排胶。如混炼过程的控制参数是时间，则混炼工艺时间控制法意味着第一次投入定量的原料后，混炼多少时间进行第二次投料……，直到最后何时混炼结束排胶，温度控制和能量控制的控制方法以此类推。

影响密炼机混炼过程的因素有多种，如冷却水温度、操作时间等，选用不同的控制方法，上述各种影响因素对混炼过程的干扰程度也不同，现有技术中的混炼工艺时间控制法、温度控制法和能量控制法虽然对各种影响因素有一定的抗干扰能力，但也有限，尤其是时间控制法和温度控制法抗干扰能力较差，如时间控制法对加料时间变化时无法作出相应的调节，温度控制法对冷却水温度发生变化时无法作出相应的调节，造成各批次混炼较的性能如可塑性和分散程度等差别较大，因而影响了制品的性能和使用寿命。能量控制法的抗干扰能力均比温度控制法和时间控制法好，但当生胶粘度不同时，要得到同一性能的混炼胶，往往必须经常改变工艺规程中的能量设定值，这就给实际应用带来很大困难，如果不改变能量设定值，则给混炼过程和混炼胶质量带来波动。

为了解决现有的密炼机混炼工艺的控制方法存在的问题，提高抗干扰能力，美国专利4，076，220提出，在将生胶和配合剂投入密炼机之后，测定其可塑度，根据测得的可塑度，控制密炼机的能量消耗或转子转数。英国专利申请2163061A（公开号）为了克服能量控制法中生胶粘度变化对混炼过程和胶料质量的影响，提出在混炼过程中调整能量值的大小，即测定密炼机的混炼扭矩至少两次，并用混炼胶温度修正，测定扭矩变化的速率，用外推法求得达到预定扭矩的的时间或能量，如此重复直到混炼结束。这两份对比文献都是根据生胶不同粘度控制混炼达到所需的时间或能量或转子转数，但存在如下主要问题：（1）由于密炼室内的物料并非在整个混炼过程中都是混合均匀的，因此，胶料粘度与密炼机转子扭矩并非每时每刻都成正比关系，测出的转子扭矩不能准确反映胶料粘度，所以现有技术的这种测定方法不可靠;（2）一个混炼过程要多次测定、比较、调整，不但方法复杂，而且增加了干扰因素，影响了控制的准确性;（3）实际混炼达到其调整后的能量或时间或转子转数，并不一定达到其目标粘度。

本发明通过对现有技术的进一步研究发现，现有技术的控制参数如时间、温度、能量等，对于混炼过程来说都是间接参数，只能间接地反映混炼物料的性能，因而易受各种外来因素的干扰，影响对混炼过程控制的准确性。因此必须寻求一个对混炼过程的进行具有决定性影响、能直接控制混炼过程的直接参数。

本发明根据橡胶的混炼理论，得知对混炼过程的进行具有决定性影响、直接控制混炼过程的直接参数是胶料粘度，但是，在混炼过程中想测定胶料粘度是很困难的。本发明根据密炼机流变学得知，在一定条件下，密炼机转子轴功率P或转子扭矩T与胶料粘度μ成正比，即

P＝TN

＝ (π)/2 AN²μ

式中π是圆周率;

A是常数，与密炼机类型有关;

N是转速。

发明人经过试验发现，在混炼过程的一些特定时刻，例如加大量粉状填料前、混炼排料结束前，此时的扭矩或功率与胶料粘度成正比，而加入填料前的胶料粘度是决定整个混炼过程能否处于最佳状态的关键，排胶前的胶料粘度是决定该混炼胶可塑度是否合格的关键。

本发明的目的在于提供一种全新的密炼机混炼工艺的瞬时功率控制法，在密炼机混炼过程中通过控制某些特定时刻的密炼机转子轴功率值，即瞬时功率值，生产出性能优良、质量稳定的混炼胶。

本发明的目的还在于提供一种简便易行的混炼工艺瞬时功率控制法，只需控制某些特定时刻的瞬时功率值就能控制整个混炼过程。