大功率密煉機(jī)很難在不破壞聚合物基本性能的前提下將各種組份混入到聚合物內(nèi)。這種工藝過程要求分布理想混煉分散聚集體粒子,并有理想的溫度控制,確保加工材料的均勻性。近幾年來,有關(guān)切向型和嚙合型密煉機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的研究日趨引人注目,目的是為提高密煉機(jī)的生產(chǎn)效率和混煉效果。為此,不同的機(jī)器制造商采用了不同的密煉機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。而所有的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)都是按照這一基本工作原理設(shè)計(jì)的,即使混煉膠料反復(fù)通過高剪切區(qū),使受剪切材料完全混合而達(dá)到混煉目的。各機(jī)器制造廠家的普遍方法是,增加輔助凸棱個(gè)數(shù),或重新排列現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子凸棱,在任何情況下,轉(zhuǎn)子凸棱的基本幾何結(jié)構(gòu)不變。 當(dāng)研制用于本伯里系列密煉機(jī)的新轉(zhuǎn)子系列時(shí),法雷爾（Farrel）使用了一種新方法,將密煉機(jī)的混煉過程簡化為基本加工功能。即分散與高強(qiáng)度混煉,隨后將這些功能分配給轉(zhuǎn)子中結(jié)構(gòu)不同的各部分。轉(zhuǎn)子是由數(shù)條凸棱組成的,凸棱始于轉(zhuǎn)子兩端中任意一端,這種基本設(shè)計(jì)原理不變,但現(xiàn)在給轉(zhuǎn)子的每一條凸棱均分配了專門的工藝功能,并用該功能優(yōu)化轉(zhuǎn)子的幾何結(jié)構(gòu)?；谶@些原理的指導(dǎo),設(shè)計(jì)一個(gè)或多個(gè)凸棱引導(dǎo)材料流動(dòng),著重促進(jìn)分散混煉,即促進(jìn)剪切、捏合和拉伸流動(dòng)（即由轉(zhuǎn)子凸棱完成）,設(shè)置的凸棱引導(dǎo)材料在混煉室內(nèi)分布,使材料破碎并重新組合（即由推動(dòng)凸棱完成）。由于把加工功能分配給每一條凸棱,故人們對(duì)這些轉(zhuǎn)子稱為"凸棱功能技術(shù)轉(zhuǎn)子"（WFT）。 　　圖1表示出4棱WFT轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的一般凸棱排列方式。圖1中還包含了法雷爾（Fane1）ST轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),用于對(duì)比。 圖2表示出雙棱靠近凸棱末端區(qū)域的詳細(xì)情況。 　　本文根據(jù)由實(shí)驗(yàn)型本伯里密煉機(jī)混煉粒狀橡膠母煉膠的最終混煉研究結(jié)果,結(jié)合F270生產(chǎn)密煉機(jī)的數(shù)據(jù)定量分析WFT轉(zhuǎn)子組的特性。在不同的密煉機(jī)設(shè)置和操作條件下,、混煉均勻性由選定區(qū)域取得膠料試樣評(píng)價(jià);硫化均勻性同振蕩圓盤硫化儀扭矩曲線評(píng)定。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 　　設(shè)計(jì)、制造了1組兩棱WFT轉(zhuǎn)子,并安裝在實(shí)驗(yàn)型密煉機(jī)上。由40馬力的變頻馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子,最大轉(zhuǎn)速為225r/min。通過封閉回路水循環(huán)體系,控制密煉室壁和轉(zhuǎn)子的溫度。該密煉機(jī)還安裝了直徑為4英寸的氣缸,該氣缸帶有上頂栓位置顯示器（RPI）。以轉(zhuǎn)子幾何結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)計(jì)算的密煉室凈體積為1.55L。該密煉機(jī)安裝有均速傳動(dòng)裝置。 實(shí)驗(yàn)用膠料含229份輪胎胎面粒狀合成膠料, 1.6份硫磺和1.8份復(fù)合促進(jìn)劑。最終膠料的密度為1.13。 采用這一特殊的配方,做了一組試驗(yàn),目的是檢驗(yàn)?zāi)z料內(nèi)成分的分布均勻性。在第1組試驗(yàn)中,用加工膠料中隨機(jī)選取的5個(gè)試樣測得的0DR曲線確定成分的均勻性。在第2組實(shí)驗(yàn)中,每車膠料質(zhì)量確定為1200g,按順序加料,混煉結(jié)束時(shí),將膠料從密煉機(jī)中整體取出,試樣從規(guī)定的密煉室區(qū)域內(nèi)提取。從加料口處取一個(gè)樣品,從轉(zhuǎn)子端部取兩個(gè)樣品,其他樣品隨機(jī)從膠料內(nèi)提取,然后分析這些膠料的硫化劑分布狀態(tài)。 　　結(jié)論 　　本文介紹并討論了在BR本伯里型密煉機(jī)上分別使用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子組和新WFT轉(zhuǎn)子組的最終混煉研究數(shù)據(jù)。由于0DR測試結(jié)果確定的膠料質(zhì)量,證明新WFT轉(zhuǎn)子組使每車膠料和各車膠料之間的均勻性大大提高。對(duì)此研究用實(shí)驗(yàn)型密煉機(jī)對(duì)新轉(zhuǎn)子組和標(biāo)準(zhǔn)本伯里型轉(zhuǎn)子進(jìn)行的比較表明,使用新WFT轉(zhuǎn)子組顯著地縮短了混煉時(shí)間,同時(shí)保持了膠料均勻性。 配有WFT轉(zhuǎn)子組的F270生產(chǎn)密煉機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果也顯示出膠料均勻性明顯提高,合成橡膠和天然膠胎面膠料的0DR值標(biāo)準(zhǔn)偏差分別降低28%和69%,生產(chǎn)能力分別提高了大約14%和10%。