橡膠擠出機(jī)資料

銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)技術(shù)資料橡膠擠出機(jī)的歷史擠出機(jī)是橡膠工業(yè)的一種基本設(shè)備。從最初的簡單的柱塞式擠出機(jī)的應(yīng)用，發(fā)展到今天普遍推廣的銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)，期間經(jīng)歷了熱喂料擠出機(jī)、普通冷喂料擠出機(jī)，主副螺紋冷喂料擠出機(jī)。1845年，申請了用柱塞式擠出機(jī)生產(chǎn)固特波膠電線的專利。固特波公司的隨后改進(jìn)上述擠出機(jī)，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，從而確立了擠出法用于電纜生產(chǎn)的地位。柱塞將熱的古塔波膠壓入到通有銅導(dǎo)線的口模中，古塔波膠從口模中擠出，這樣它就包覆在銅導(dǎo)線上形成絕緣層。柱塞式擠出機(jī)有三個明顯的缺點(diǎn)：⑴柱塞式擠出機(jī)只能加工那些不是通過加熱而是用別的方法軟化的材料，或是那些可以預(yù)熱到擠出溫度的材料，而且只能起到推動、擠壓成型的作用；⑵另一方面是它不能連續(xù)操作，當(dāng)柱塞達(dá)到它的行程終點(diǎn)時，擠出停止并且柱塞必須退回，以便下一批物料裝入機(jī)筒；⑶而且當(dāng)材料的熱物理性能或其他因素不穩(wěn)定，在機(jī)筒、口模和其他部件中留下已固化的廢料時，就必須進(jìn)行徹底的清理。1879年，Gray取得了第1個采用阿基米德螺線擠出機(jī)的專利，這也就是現(xiàn)在通常所認(rèn)為的熱喂料螺桿擠出機(jī)的早期設(shè)計，螺桿擠出機(jī)真正作為工業(yè)標(biāo)志應(yīng)用于橡膠電線絕緣層的擠出。熱喂料擠出機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高、制造容易以及能夠連續(xù)化作業(yè)等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使得熱喂料擠出機(jī)在橡膠工業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用，成為橡膠工業(yè)的重要設(shè)備，并因此在橡膠工業(yè)中占據(jù)支配地位達(dá)100年之久。熱喂料螺桿擠出機(jī)的主要缺陷是：⑴需一整套龐大的預(yù)熱供膠系統(tǒng)，這不但使工藝過程復(fù)雜化，而且在占地面積、電能的消耗、勞動力的浪費(fèi)等方面都有不可克服的缺點(diǎn)；⑵螺桿的長徑比較小，一般為3-5，很難建立起機(jī)頭壓力，導(dǎo)致對膠料的混合不夠均勻，擠出半成品質(zhì)地疏松；⑶對溫度的控制能力也十分有限，擠出質(zhì)量依賴于熱煉壓片機(jī)的工作質(zhì)量，而熱煉壓片機(jī)很難按要求精確控制工藝條件，尤其是設(shè)備的加工溫度，這就使得煉膠機(jī)加工的膠料質(zhì)量易受煉膠工的技術(shù)熟練程度等一些個別因素的影響，易出現(xiàn)加工程度不等質(zhì)量問題，喂入擠出機(jī)的膠料溫度和粘度發(fā)生變化也會影響擠出速率和膨脹率，從而影響擠出制品的尺寸。為了克服熱喂料擠出機(jī)存在的問題，在20世紀(jì)40年代初期西德發(fā)明了橡膠冷喂料擠出機(jī)。1950人們開發(fā)了帶壓縮比的螺桿，并應(yīng)用于擠出機(jī)中，這時擠出機(jī)除了具有熱喂料擠出機(jī)的功用之外，還具有對膠料進(jìn)行塑化、混合和均質(zhì)化的功能，使擠出機(jī)機(jī)外的膠料熱煉供膠功能變成擠出機(jī)機(jī)內(nèi)的熱煉功能，因而可以取消熱喂料擠出機(jī)所需的龐大的熱煉供膠系統(tǒng)，相應(yīng)地節(jié)省了能源和占地面積，減少了設(shè)備的投資和勞動力的費(fèi)用；同時也提高了擠出機(jī)的機(jī)頭壓力，使擠出半成品質(zhì)地致密、尺寸精確、穩(wěn)定性和再現(xiàn)性好，提高了制品的質(zhì)量。另外，由于冷喂料擠出機(jī)長徑比大，受機(jī)頭反壓影響較小，有助于減少熱喂料難以克服的喂入膠料波動的問題。普通冷喂料擠出機(jī)最早所用的螺桿是在熱喂料擠出機(jī)的螺桿的基礎(chǔ)上加大長徑比，后來螺桿逐漸增大幾何壓縮比和減小螺槽深度。由于普通螺桿沒有設(shè)置混合元件，因而這種類型的螺桿主要是起輸送、壓實(shí)作用，膠料在螺槽的運(yùn)動基本上仍保持層流狀態(tài)，使得螺槽內(nèi)的物料流動存在“死區(qū)”和“夾生”現(xiàn)象，膠料在螺槽內(nèi)不能得到理想的混合和塑化效果。由于普通螺桿擠出機(jī)存在著這樣嚴(yán)重的局限性，所以普通型冷喂料擠出機(jī)在橡膠工業(yè)遲遲得不到推廣，其用途也僅僅局限在電纜電線的覆膠，因此要擴(kuò)充其用途就必須尋求一種采用新的螺桿構(gòu)型的擠出機(jī)。1963年螺桿設(shè)計實(shí)現(xiàn)了一大突破，即在螺桿上引入了混煉段，出現(xiàn)了主副螺紋強(qiáng)力剪切螺桿。最初的強(qiáng)力剪切螺桿Mailefer螺桿和Barr螺桿是用于加工塑料的，即用于分離塑料固相和液相的螺桿。1970年人們開發(fā)了用于橡膠擠出的主副螺紋強(qiáng)力剪切型螺桿，也相應(yīng)出現(xiàn)了主副螺紋冷喂料擠出機(jī)。這類冷喂料擠出機(jī)的出現(xiàn)，使擠出機(jī)的剪切功能和混合功能得到顯著提高，同時能建立起更高的機(jī)頭壓力，這就突破了普通冷喂料擠出機(jī)一直沒有解決的塑化能力問題。這種主幅螺紋強(qiáng)力剪切螺桿的主螺紋與普通型螺桿的螺紋相同，主要結(jié)構(gòu)是在主螺紋槽中設(shè)置了具有一定高低差的副螺紋，而副螺紋的特點(diǎn)則是在螺距和螺棱高度上有所變化。由于副螺紋只允許通過窄縫往前輸送，因此，膠料不斷受到強(qiáng)力剪切，這就有效地消除了普通螺桿螺槽中膠料的“死區(qū)”，從而強(qiáng)化塑化和混煉效果。盡管主副螺紋冷喂料擠出機(jī)的螺桿發(fā)展了多種構(gòu)型，但仍然有它的局限性，一是對膠料的混煉質(zhì)量還不很理想，由于它的作用機(jī)理跟開煉機(jī)對膠料薄通一樣，并不是薄通一二次就可以把膠料混合均勻的，仍存在細(xì)小的局部膠料混煉不均現(xiàn)象，對半成品質(zhì)量有影響；二是由于副螺紋橫跨主螺紋的螺槽，膠料通流僅僅是主副螺槽間的窄縫的截面，阻力很大，因而消耗的能量較大，單耗較高；三是主副螺紋螺桿在生產(chǎn)能力、自潔性和機(jī)加工方面仍存在某些問題。由于這些問題的存在，必將進(jìn)一步推動擠出機(jī)尋求新的發(fā)展。1977年，由德國“歐洲輪胎發(fā)展中心”發(fā)表了銷釘機(jī)筒擠出機(jī)實(shí)驗(yàn)報告，1979年Menges、Aachen等人申請了“銷釘擠出機(jī)”的專利，之后逐漸形成規(guī)格產(chǎn)品，并迅速得到了推廣。銷釘機(jī)筒擠出機(jī)是冷喂料擠出機(jī)的一個突破,它可以適用于幾乎所有的膠料。關(guān)于銷釘機(jī)筒擠出機(jī)的詳細(xì)介紹見下節(jié)。銷釘機(jī)筒擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與性能銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在擠出機(jī)的機(jī)筒上要安裝6-16排銷釘，每排6-12個，每個銷釘都沿機(jī)筒徑向插入，頭部深入到螺紋槽內(nèi)，凡插入銷釘?shù)牡胤剑輻U螺紋上開有環(huán)形溝槽，以使螺桿不受銷釘?shù)淖璧K而自由轉(zhuǎn)動（見圖1）。銷釘機(jī)筒擠出機(jī)不是依賴特殊設(shè)計的螺桿或是在螺桿內(nèi)設(shè)置能劇烈生熱的區(qū)段，而是在機(jī)筒設(shè)置銷釘，這些銷釘在橫斷方向通過螺槽，采用了一種分流的方法，這種利用分流的方法使得膠料達(dá)到混煉質(zhì)量高、溫度一致性好。當(dāng)膠料從螺槽方向輸送到銷釘區(qū)時，銷釘區(qū)使原保持層流狀態(tài)的物料作三種形式的流動：橫向流動、分流運(yùn)動及繞流運(yùn)動。膠料在各種運(yùn)動形式的綜合作用下，物料表面不斷更新和物料強(qiáng)烈置換，有效地消除螺槽中順流方向和橫流方向的“死區(qū)”，因而能大大地提高了膠料的混煉質(zhì)量和塑化質(zhì)量（見圖2、圖3和圖4）。機(jī)筒銷釘對膠料的流動起到推動和拖曳作用，加快了膠料在螺槽順流方向的流動，因此輸送能力較大。同時，由于銷釘?shù)淖饔檬鼓z料擴(kuò)大了接觸表面，不但增加了膠料之間的熱傳遞，也增加了膠料與筒壁的熱傳遞；另一方面，由于銷釘是直接插入膠料內(nèi)部的，這樣它也可以加速膠料的冷卻效果，所以機(jī)筒銷釘螺桿擠出機(jī)可以實(shí)現(xiàn)低溫擠出并使膠溫趨于一致。圖2銷釘機(jī)筒擠出機(jī)螺槽中的膠料橫截面（混合效果）

圖3普通冷喂料擠出機(jī)螺槽中的膠料橫截面(混合效果)圖4銷釘機(jī)筒擠出機(jī)螺槽中經(jīng)過3排銷釘膠料橫截面變化(混合效果)機(jī)筒銷釘螺桿主要有：普通機(jī)筒銷釘螺桿、喂料段帶多頭螺紋機(jī)筒銷釘螺桿和帶主副螺紋螺桿。普通機(jī)筒銷釘螺桿的螺紋與普通螺桿螺紋一樣，但在整個壓縮段設(shè)置了銷釘，這種螺桿適合于門尼黏度低的膠料擠出；帶多頭螺紋機(jī)筒銷釘?shù)奈沽隙蔚穆菁y是四頭的，而且具有很大的升角，這種螺桿適合于門尼黏度適中的膠料；帶主副螺紋機(jī)筒銷釘螺桿的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，喂料段是四頭螺紋，壓縮段前半段為機(jī)筒銷釘段，后半段為主副螺紋段。這種螺桿既有銷釘分流攪拌作用，又有主副螺紋強(qiáng)力剪切作用，能適用于門尼黏度高的膠料擠出。與熱喂料擠出機(jī)和/或普通冷喂料擠出機(jī)相比，銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)：⑴膠料塑化混合效果好,均勻一致性好，加工質(zhì)量高，擠出制品斷面密實(shí)；⑵排膠溫度低，最低可降達(dá)10°C；⑶能耗減小，能減小20-25%；⑷適用能力強(qiáng)，可用于加工所有種類的膠料；⑸自潔性能好，變換膠料方便；⑹擠出過程的工藝參數(shù)控制方便，擠出穩(wěn)定且容易操作；⑺占地少，投資省，操作人員少；⑻保持優(yōu)越的產(chǎn)品質(zhì)量同時，具有高的生產(chǎn)能力。正是由于銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)的一系列優(yōu)越的性能，一經(jīng)問世便得到了廣泛的應(yīng)用，我國自引進(jìn)銷釘冷喂料擠出機(jī)以來，橡膠加工行業(yè)也獲得較大的發(fā)展。冷喂料銷釘式擠出機(jī)具有各種通用的規(guī)格，以滿足各種擠出斷面的設(shè)計和膠料特性。螺桿直徑取決于產(chǎn)量。取決于產(chǎn)量。(mm)長徑比長/徑比也可根據(jù)用戶的其他要求。長/徑比也可根據(jù)用戶的其他要求。銷釘(排數(shù)/每排個數(shù))擠出量取決于橡膠膠料和型膠的橫截面。取決于橡膠膠料和型膠的橫截面。(kg/h)最大轉(zhuǎn)速(rpm)驅(qū)動功率(kW