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文檔簡(jiǎn)介
1、改善N660炭黑在丁基內(nèi)胎膠料中適用性探討改善N660炭黑在丁基內(nèi)胎膠料中適用性探討改善N660炭黑在丁基內(nèi)胎膠料中適用性探討丁基橡膠因其具有優(yōu)異的氣密性,優(yōu)良的耐熱,耐老化,耐臭氧,耐溶劑,電絕緣,減震及吸水性而廣泛應(yīng)用于內(nèi)胎,水胎,硫化膠囊,電線電纜以及防水材料.丁基橡膠添加補(bǔ)強(qiáng)填充劑可以提高撕裂強(qiáng)度,定伸應(yīng)力和耐磨性.炭黑是橡膠行業(yè)選用的主要補(bǔ)強(qiáng)填充劑,丁基橡膠所選用的補(bǔ)強(qiáng)填充劑多為快壓出爐黑(N660為主).筆者主要介紹N660炭黑在丁基橡膠中生產(chǎn)內(nèi)胎方面的適用性.,使用狀況丁基橡膠,炭黑,促進(jìn)劑,防老劑等在密煉機(jī)內(nèi)混合,通過(guò)密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子及混煉室壁的剪切作用,將以上組份轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)均勻的
2、分散體系.炭黑在膠料中分散性好壞,直接影響了膠料的使用性能及加工性能,而影響炭黑在膠料中的分散性因素與炭黑的品質(zhì)關(guān)系密切,主要與炭黑的粒徑,結(jié)構(gòu),顆粒硬度,雜質(zhì)含量,細(xì)粉含量,造粒炭黑的尺寸分布等有關(guān).各炭黑廠在生產(chǎn)N660炭黑時(shí),其控制的炭黑粒徑,結(jié)構(gòu)相差不大,但顆粒硬度,雜質(zhì)含量,細(xì)粉含量及粒子的尺寸分布有較大差異.由于內(nèi)胎生產(chǎn)廠的配方設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝也存在差異,因此各炭黑生產(chǎn)廠嗣陳新中陳文星所生產(chǎn)的N660炭黑在各內(nèi)胎生產(chǎn)廠的適用性也存在差異.如何提高N660炭黑在丁基橡膠中的分散性,是從事炭黑生產(chǎn)的技術(shù)人員需要研究的課題.筆者利用從事售后服務(wù)及同輪胎廠進(jìn)行技術(shù)交流的機(jī)會(huì),曾對(duì)多家丁基內(nèi)胎
3、生產(chǎn)廠的生產(chǎn)工藝進(jìn)行過(guò)了解,掌握了不同內(nèi)胎生產(chǎn)廠對(duì)N660炭黑存在不同的使用要求,以及各炭黑廠生產(chǎn)的N660炭黑在不同的內(nèi)胎生產(chǎn)廠的使用狀況,從中得知有關(guān)N660炭黑在丁基橡膠生產(chǎn)內(nèi)胎的適用性經(jīng)驗(yàn).下面以內(nèi)胎生產(chǎn)廠控制的主要生產(chǎn)工藝參數(shù)及側(cè)重品質(zhì)要求做一簡(jiǎn)述,由于涉及相關(guān)企業(yè)的技術(shù)機(jī)密,故對(duì)廠家名稱給以化名用甲,乙,丙,丁,戊等表示.甲,乙,丙,丁,戊廠內(nèi)胎生產(chǎn)工藝過(guò)程中的混煉,加硫,過(guò)濾等工序中相關(guān)控制項(xiàng)目見表1.混煉的目的是為了使得組份能分散均勻,加硫的目的是為了促進(jìn)硫化,過(guò)濾的目的是為了濾去膠料中的雜物.從表1可以看出,各內(nèi)胎生產(chǎn)廠生產(chǎn)工藝流程大體相當(dāng),其中的混煉過(guò)程與加硫過(guò)程的控制也相
4、差較小,但過(guò)濾過(guò)程差異較大,使用的濾網(wǎng)規(guī)格不同,濾膠溫度有差異,更換濾網(wǎng)的時(shí)間相差較大.而濾膠溫度的差異直接影響生產(chǎn),濾膠溫度過(guò)高,會(huì)導(dǎo)致發(fā)生早期硫化,形成硬膠,易發(fā)生焦燒,表1中所表1內(nèi)胎生產(chǎn)企業(yè)各工序控制項(xiàng)日列出的"乙生產(chǎn)廠"就存在此問(wèn)題.濾膠溫度低,膠料的流動(dòng)性差,濾膠機(jī)電機(jī)功率高,濾網(wǎng)易損;炭黑中所含雜質(zhì)量高,會(huì)堵塞濾網(wǎng);炭黑顆粒硬度高,細(xì)粉含量高,粒徑分布不均勻會(huì)影響炭黑的分散性,影響濾膠過(guò)程,使濾膠過(guò)程延長(zhǎng),影響生產(chǎn)商的工作效率.二,改善試驗(yàn)本人針對(duì)N660炭黑使用于丁基橡膠的適用性問(wèn)題做了大量的試驗(yàn)研究,因生產(chǎn)軟質(zhì)炭黑的經(jīng)驗(yàn)不足,對(duì)客戶要求不了解,曾付出了很大
5、的代價(jià).如因N660炭黑存在100Ppm的100水洗篩余物,在甲廠使用時(shí)導(dǎo)致甲廠丁基內(nèi)胎出現(xiàn)氣孔;因控制的炭黑顆粒硬度偏高,在丙廠使用時(shí)導(dǎo)致N660炭黑在丁基橡膠膠料分散不良;因炭黑生熱性較高在乙廠使用發(fā)生膠料焦燒;因制粒品質(zhì)不良,顆粒分布不均勻,影響分散性,在丁廠使用時(shí)更換濾網(wǎng)頻繁等.出現(xiàn)的這些問(wèn)題不僅給內(nèi)胎生產(chǎn)廠帶來(lái)了麻煩,也給本公司帶來(lái)了較大損失.經(jīng)過(guò)不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn),加強(qiáng)與客戶問(wèn)的技術(shù)交流,本公司通過(guò)對(duì)生產(chǎn)工藝的改造,終于生產(chǎn)出符合各丁基內(nèi)胎客戶工藝要求的N660炭黑.下面是本公司在探索過(guò)程中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn),供各位同行參考.從事過(guò)炭黑生產(chǎn)的人都知道,因N660炭黑比表面積較低,生產(chǎn)時(shí)原料油油
6、風(fēng)比較高,在生產(chǎn)風(fēng)量一定時(shí),原料油處理越高,生產(chǎn)時(shí)結(jié)焦的可能性越大,產(chǎn)品中存在焦粒的可能性越高.本公司生產(chǎn)N660炭黑曾有一段時(shí)間,油風(fēng)比相當(dāng)高,原料油在喉管處結(jié)焦嚴(yán)重,用壓縮空氣進(jìn)行霧化不足以解決結(jié)焦問(wèn)題.為了解決結(jié)焦,本人嘗試了許多方法,有的方法雖可解決結(jié)焦,但同時(shí)出現(xiàn)了其它品質(zhì)問(wèn)題,如物理性能達(dá)不到要求,產(chǎn)量較低,CTAB比Iz高,著色強(qiáng)度高,甲苯透光率低等.最后,選擇了用蒸汽對(duì)原料油進(jìn)行霧化,采用蒸汽霧化原料油后,結(jié)焦問(wèn)題得以解決,其它品質(zhì)變化很小.再將改善后的N660送甲廠使用,反饋較好.在生產(chǎn)N660炭黑使用不同載體對(duì)原料油進(jìn)行霧化的生產(chǎn)工藝條件及品質(zhì)比較見表2.從表2可以看出,采
7、用蒸汽對(duì)原料油進(jìn)行霧化后,原料油油風(fēng)比由0.4455kNm降為0.4091kNm,炭黑成品的100水洗篩余物由100Ppm御氐至20Ppm以下,符合丁基內(nèi)胎對(duì)炭黑水洗篩余物的要求.表2生廠N660炭黑生廠工藝條件及品質(zhì)EE較為解決造粒炭黑顆粒硬度問(wèn)題,本公司不僅從生產(chǎn)工藝上進(jìn)行了改善,而且從檢測(cè)手段上加以控制.在生產(chǎn)工藝上,本公司造粒用粘合劑原采用的是磺化木質(zhì)素,用此粘合劑,配制時(shí)溶解不均勻,易產(chǎn)生沉淀,經(jīng)常會(huì)使炭黑顆粒硬度不均勻.鑒于此,本公司將粘合劑由磺化木質(zhì)素改為糖蜜,糖蜜為液體,易溶解,不易產(chǎn)生沉淀,溶液濃度均勻.為使炭黑顆粒硬度控制均勻,使造粒水量與粘合劑流量實(shí)行串級(jí)調(diào)節(jié),即粘合劑流
8、量與造粒水流量給定比例系數(shù),當(dāng)造粒水流量發(fā)生變化時(shí),粘合劑流量同比例變化.在檢測(cè)手段上,從美國(guó)Tank公司進(jìn)口全自動(dòng)顆粒硬度測(cè)試儀,用于對(duì)出貨炭黑硬度的檢測(cè).改善后的產(chǎn)品送丙廠使用,效果明顯.針對(duì)乙廠的生產(chǎn)工藝條件,本公司對(duì)供乙廠的N660炭黑某些品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了調(diào)整.乙廠因設(shè)備原因,在過(guò)濾時(shí)采用了較高的濾膠溫度,因此要求炭黑的生熱量較低,因?yàn)槿绻亢谏鸁崃扛?膠料在過(guò)濾時(shí)會(huì)生熱,使濾膠溫度升高,產(chǎn)生焦燒.根據(jù)相關(guān)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),炭黑的生熱量主要與炭黑的CTAB表面積,著色強(qiáng)度及甲苯透光率有關(guān),CTAB表面積越高,生熱量越高,著色強(qiáng)度越高,生熱量越高.而CTAB表面積與甲苯透光率有關(guān),甲苯透光率
9、反映的是炭黑表面殘油量高低.表面殘油量低,甲苯透光率高,CTAB表面積相對(duì)較低;炭黑的著色強(qiáng)度取決于原生凝聚體尺寸大小及分布.為了適應(yīng)乙廠的工藝要求,本公司從改變炭黑原生凝聚體分布上降低著色強(qiáng)度,使炭黑的生熱量降低.不同CTAB比表面積,甲苯透光率,著色強(qiáng)度的N660炭黑在乙廠使用情況對(duì)比見表3.由表3可以看出,如果采用較高的濾膠溫度,應(yīng)采用比表面積相對(duì)較低,表面殘油量較少,著色強(qiáng)度較低的N660炭黑較為有利.表3不同品質(zhì)N660炭黑在乙廠使用狀況對(duì)比表4N660炭黑造粒系統(tǒng)改善前后相關(guān)工藝參數(shù)及品質(zhì)對(duì)比為解決本公司N660炭黑在丁廠生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的堵塞過(guò)濾網(wǎng),更換過(guò)濾網(wǎng)頻繁的問(wèn)題,技術(shù)人員經(jīng)
10、過(guò)對(duì)濾網(wǎng)上殘留物的研究,終于找出其堵塞濾網(wǎng)的原因是由于炭黑粒子大小不均勻所致.密煉機(jī)混煉時(shí),炭黑與膠料混合,如果炭黑粒子大小不均勻,需要的破碎力及剪切力不同,易導(dǎo)致炭黑在膠料中分散不均勻,有些炭黑成團(tuán)存在于膠料中,過(guò)濾時(shí)就會(huì)堵塞過(guò)濾網(wǎng),影響生產(chǎn)效率.原因找出后,技術(shù)人員對(duì)炭黑的造粒過(guò)程進(jìn)行了分析,認(rèn)為炭黑粒子不均勻主要是因?yàn)橄铝蠚饷荛y下料不均勻,造粒機(jī)功率波動(dòng)大.因此技術(shù)人員對(duì)下料氣密閥進(jìn)行了改進(jìn),原下料氣密閥為隔板式氣密閥,間歇式下料,下料不均勻.改造后的氣密閥為平板氣密閥,連續(xù)均勻下料.造粒時(shí)在造粒水中增加煤油,降低造粒機(jī)的功率,增加炭黑粒子的光滑度和均勻度.對(duì)造粒粒子改善前后的相關(guān)工藝參
11、數(shù)及品質(zhì)對(duì)比見表4.由表4可以看出,改善前,本公司N660炭黑顆粒尺寸分布中35與6O含量?jī)H占54.3%,粒子均勻項(xiàng)目改善前改善后氣密閥類型隔板式平板式氣密閥下料狀況間斷下料,下料不均勻連續(xù)下料,下料均勻是否添加煤油否是造粒機(jī)功率/kwh22-2818-20ll3-3l-2l825.66.83532.849.9粒子尺寸分布621.539.1l2o#5.92.8Pan0.90.2Fines103Hardness20-4226-32粒子均勻性顆粒大小均勻性差顆粒大小均勻性良好丁廠堵塞濾網(wǎng)情況堵塞不堵塞丁廠更換濾網(wǎng)頻ghnin3-515性不好,細(xì)粉含量較高;改善后,本公司N660炭黑顆粒尺寸分布中35與60"含量總和達(dá)到了89%,表明N660炭黑粒子均勻性良好,細(xì)粉含量較低.從丁廠使用情況看,達(dá)到了其更換濾網(wǎng)的時(shí)間要求,表明筆者的原因分析正確,制定的改善措施有效.三,結(jié)論通過(guò)一年多的努力,本公司終于摸索出了適合不同內(nèi)胎生產(chǎn)工藝要求的N660炭黑生產(chǎn)方法,N660炭黑產(chǎn)品深受用戶歡迎.口有個(gè)獵人,在深山里挖了一個(gè)陷阱,安放了一個(gè)捕獸工具,野獸的腳只要碰到它就會(huì)被牢牢地鉗住.有一次,一只倒霉的老虎出來(lái)
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