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橡膠機械基礎知識——擠出機

發布時間:2020-11-12

     橡膠擠出機,是橡膠工業的一種基本設備,是影響產品質量的關鍵設備之一,在輪胎和橡膠制品的生產過程中起著非常重要的作用。國外橡膠擠出機的發展經歷了柱塞式擠出機、螺桿型熱喂料擠出機、普通冷喂料擠出機、主副螺紋冷喂料擠出機、冷喂料排氣擠出機、銷釘冷喂料擠出機、復合擠出機等階段。

發展歷程

柱塞式

     擠出機起源于18世紀,英格蘭的Joseph Bramah于1795年制造的用于制造無縫鉛管的手動活塞式壓出機被認為是世界上第一臺擠出機。從那時開始,在19世紀前50年內,擠出機基本上只應用于鉛管的生產、通心粉和其它食品的加工、制磚及陶瓷工業。

在擠出機作為一種制造方法的發展過程中,第1次有明確記載的是R.Brooman在1845年申請的用擠出機生產固特波膠電線的專利。固特波公司的HBewlgy隨后對該擠出機進行了改進,并于1851年將它用于包覆在Dover和Calais公司之間的第1根海底電纜的銅線上。在此后的25年內,擠出方法日漸重要,并且逐漸由電動操縱的擠出機迅速替代了以往的手動擠出機。初期機械操縱的柱塞式擠出機生產了成千上萬公里的絕緣電線和電纜,從而牢固地確立了擠出法用于生產電纜的地位。早期生產電纜的擠出機無論是手動的、機械的或者液壓的,全都是柱塞式的。在這種生產過程中,柱塞將熱的古塔波膠壓入到通有銅導線口模中,古塔波膠從口模中擠出,這樣就包覆在銅導線上形成絕緣層。


螺桿型

     1870年出現的橡膠擠出機是熱喂料擠出機。它喂入的膠料要求必須經過熱煉,且供料均勻、穩定、等速,料溫保持在50~70℃。其螺桿短,螺紋溝深,均化效果不理想。從20世紀70年代起。一度出現長徑比變小的現象。由于熱喂料擠出機可連續擠出、操作簡單、生產效率高、擠出成品形狀穩定,在很多制品的生產工藝中,仍然采用熱喂料擠出機。在輪胎生產中用于各種胎面、各種型膠的擠出以及在膠管、電纜及其它橡膠制品的生產中用于包膠及膠坯的擠出。


普通型

     冷喂料擠出機出現于20世紀40年代,60年代開始得到推廣和普及,80年代成為發展主流。至90年代初期,歐美等發達國家用冷喂料擠出機生產的產品已經占到生產總量的95%。有分離型螺桿擠出機、擋板螺桿擠出機、空穴式螺桿擠出機、傳遞式混煉擠出機、銷釘螺桿擠出機和多流道傳遞混合螺桿(MCT)擠出機等。

從設備結構來看,冷喂料擠出機與熱喂料擠出機相比,一般有較長的機身,長徑比(L/D)為8~20,螺紋溝較淺。由于機身長、功能多,進料溫度低,其功率比熱喂料擠出機大得多,約相當于同規格熱喂料擠出機的2—4倍。如德國貝爾斯托夫公司生產的直徑為250ram的冷喂料擠出機的功率為500kw,而同規格的熱喂料擠出機僅為105kw,但生產能力卻比熱喂料擠出機低。冷喂料擠出機的出現簡化了生產工藝,所喂膠料不再需要熱煉,膠料在室溫下喂入擠出機,即可得到各種形狀的制品膠胚。它完全可以替代熱喂料擠出機,并可省去膠料熱煉工序,簡化了生產工藝,并可使機頭建立較高壓力,對提高擠出制品質量有一定效果,因此在某些制品的生產中得到了較為廣泛的應用。

但是為使膠料得到較好的塑化效果而設計的主副螺紋結構的螺桿,使擠出產量受到影響,而且需要較大的驅動功率,在一些生產工藝中的使用受到了限制。1.1.4主副螺紋冷喂料擠出機主副螺紋冷喂料擠出機出現于1970年,它的主螺紋與普通型螺桿的螺紋相同,主要結構是在主螺紋槽中設置了具有一定高低差的副螺紋,而副螺紋則在螺距和螺棱高度上有所變化,只允許通過窄縫向前輸送膠料,從而有效地消除了普通螺桿螺槽中膠料的“死區”,強化了塑化和混煉的效果,但它對膠料的混煉質量不均勻,消耗的能量較大。


冷喂料型

     冷喂料排氣擠出機的出現源于1956年Bernhatdt提出的抽真空擠出機螺桿的設計。它使用的螺桿按膠料窄壓縮段螺槽中的流動狀態可分普通型冷排螺桿和強力剪切型冷排螺桿。冷喂料排氣擠出機的螺桿分為喂料段、壓縮段、節流段、排氣段和擠出段。節流段采用了淺槽等距等深螺紋,可使膠料獲得較高的剪切和穩定的輸送過程,同時也提高了排氣效果。在冷喂料螺桿擠出機中,向擠出機中加人的是室溫的膠條。橡膠擠出機也經常按是否用于排氣來進行分類。


銷釘型

     在對擠出技術的不斷探索中,即20世紀60年代后期和90年代初開始了銷釘技術的研究,將銷釘從機筒圓周方向徑向插入螺桿螺紋槽中,將流動的膠料進行剪切和攪拌。膠料變成熔體以低剪切速率在螺桿螺紋中流動,逐漸形成連續的粘流體,這樣便破壞了膠料在擠出過程中的層流和結塊現象,打破了膠塊,達到了膠料塑化好、膠溫低和節能的效果,簡化了生產工藝。

1979年該項技術在美國獲得了專利。銷釘式冷喂料擠出機的出現,使冷喂料擠出機技術得到了很大的發展和提高。這種擠出機不僅在螺桿結構上有了較大改進,而且由于在機筒上增加了銷釘,使其對膠料的塑化性能、擠出制品的致密性、擠出量都有很大的提高,并且排膠溫度較低,可滿足多種生產工藝的擠出要求,同時由于改進了螺桿結構,使其驅動功率下降,單位能耗明顯降低。由于其具有塑化性能好、排膠溫度低、擠出量大的特點,在橡膠工業生產中得到了越來越廣泛的應用。


復合

     在橡膠工業生產中,復合擠出機主要用于輪胎復合胎面的擠出,汽車密封膠條、彩色力車胎胎面,膠管復合及膠塑復合擠出,以及膠板多層共擠等。復合擠出生產工藝在橡膠工業生產中屬于先進技術,它可根據制品的不同性能要求,采用不同配方和性能的膠料,通過復合擠出設備生產出既能節省材料,又能滿足多種性能需求的制品。


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