橡膠與塑料雖同屬于高分子材料,但前者與后者不同,不加任何早配合劑的純橡膠制品用途極少,因而必須在橡膠中加補(bǔ)強(qiáng)劑、促進(jìn)劑等多種原料混煉在一起,制成各種橡膠制品來(lái)滿足不同性能和用途的需求。
橡膠制品的第一道工序就是混煉?;鞜捑褪菍⑾鹉z、炭黑、氧化劑等各種配合劑混入生膠中制成質(zhì)量均勻的混煉膠的工藝過(guò)程?;鞜捫Ч暮脡?,直接影響橡膠制品的使用性能和壽命?;鞜挼膬蓚€(gè)重要考核指標(biāo):一是,混煉膠的質(zhì)量,能滿足制品的性能和后續(xù)加工工序的要求;二是,降低單位能耗,混煉加工中消耗了橡膠制品全部加工過(guò)程中的40%~50%能源。
汪傳生介紹,最早的混煉設(shè)備是開(kāi)煉機(jī),效率低、質(zhì)量差。后來(lái)發(fā)明了密煉機(jī),生產(chǎn)效率和混煉膠質(zhì)量都有大幅度提高。由于它是在開(kāi)煉機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,保留了前后轉(zhuǎn)子有速比的特征。因轉(zhuǎn)子之間存在速比,加之轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特征,造成同一車膠溫差較大,膠料混煉質(zhì)量不均勻,單位能耗高。
為了達(dá)到降低能耗、提高產(chǎn)量和質(zhì)量的優(yōu)化混煉目標(biāo),汪傳生帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)埋頭攻關(guān),終于研發(fā)出了同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)。除了兩個(gè)轉(zhuǎn)子的速度一樣外,更重要的是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全不同于異步轉(zhuǎn)子,提出了相位角的概念,發(fā)現(xiàn)了在混煉過(guò)程中拉伸變形與剪切變形同等重要,改變了已有混煉理論中只強(qiáng)調(diào)剪切變形重要性的傳統(tǒng)觀念,建立起了同步轉(zhuǎn)子密煉機(jī)混煉機(jī)理和理論。他與企業(yè)合作,開(kāi)發(fā)了成套技術(shù)及裝備,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化并獲得廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,煉膠溫度降低20℃~25℃,生產(chǎn)效率提高15%~20%,單位能耗降低10%~15%,顯著提高了混煉膠炭黑分散度、均勻性及物理機(jī)械性能和對(duì)混煉物料的適應(yīng)性。
從“六五”開(kāi)始,青島科技大學(xué)就成立了混煉工程實(shí)驗(yàn)室,該實(shí)驗(yàn)室一直作為化工部密煉機(jī)轉(zhuǎn)子研究實(shí)驗(yàn)基地,2012年被中石化聯(lián)合會(huì)評(píng)為“混煉工程”國(guó)內(nèi)唯一的行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
汪傳生團(tuán)隊(duì)積極進(jìn)取,不斷創(chuàng)新,近年來(lái)發(fā)明了適合塊狀橡膠連續(xù)混煉機(jī)、混煉擠出一體機(jī)和串聯(lián)式連續(xù)密煉機(jī)。特別是串聯(lián)式連續(xù)密煉機(jī)是把密煉機(jī)和連續(xù)混煉有機(jī)結(jié)合在一起,通過(guò)密煉機(jī)解決了目前連續(xù)混煉機(jī)難以解決的各種物料的連續(xù)稱量難題,通過(guò)自主研發(fā)的連續(xù)混煉機(jī)實(shí)現(xiàn)了橡膠低溫混煉,同時(shí)解決了白炭黑硅化反應(yīng)要求恒溫混煉的難題。從而降低了單位能耗,實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化混煉。該項(xiàng)目正在益陽(yáng)橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司產(chǎn)業(yè)化,并受到了德國(guó)混煉專家的好評(píng)。
下一步,汪傳生計(jì)劃進(jìn)行智能化無(wú)人煉膠的探索研究。因?yàn)橛刑亢诘确哿系拇嬖冢瑐鹘y(tǒng)的煉膠車間太臟,如果能實(shí)現(xiàn)智能化無(wú)人混煉,不僅能保證煉膠質(zhì)量,還能節(jié)省人力,將工人從較差的工作環(huán)境中解放出來(lái)。
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