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挤出机及橡胶挤出工艺
发布时间:2011-5-4 【打印此页】【关闭

 

一:挤出机

挤出机通常由螺杆、机筒、机头、机架、加热套、冷却套和传动装置等部分组成。

机筒是挤出机的一个工作部件。胶料通过机筒上的加料口,进入机筒和螺杆间,受到剪切和挤压被推向机头口型而压出。机筒具有加热冷却结构。

 

螺杆是挤出机的主要工作部件。螺杆由螺纹部分和传动装置联接的部分组成。螺纹有单头、双头和复合螺纹三种。单头多用于滤胶,双头多用于挤出造型(出料均匀)。复合螺纹即加料端为单头螺纹(便于进料),出料端为双头螺纹。螺距有等距和变距,螺槽深度有等深和变深,一般为等距不等深或等深不等距。所谓等距不等深,即全部螺纹间距相等,而螺纹槽深度从加料端起渐减。所谓等深不等距,即螺槽深度相等,而螺距从加料端起渐减。

 

螺杆螺纹部分的工作长度和螺杆外直径之比为长径比。它是挤出机的重要参数之一,如长径比大,胶料在挤出机内走的路程长,受到的剪切、挤压和混炼作用就大,单阻力也大,消耗的功率也多。热喂料造型挤出机的长径比一般在4-5之间。而冷喂料挤出机的螺杆长径比一般为8-12,甚至有达20的。

 

螺杆加料端一个螺槽容积和出料端一个螺槽容积的比叫压缩比,它表示胶料在挤出机内可能受到的压缩程度。橡胶挤出机的压缩比一般在1。3-1。4之间;冷喂料挤出机一般为(1.6-1.8);滤胶机的压缩比一般为1,即没有压缩。

 

机头的主要作用是将挤出机挤出的胶料引导到口型部位。将离开挤出机螺槽之不规则、不稳定的流动胶料,引导过度为稳定流动的胶料,使之挤出口型时成为断面形状稳定的胶条。机头结构随挤出机用途不同而有多种。直向机头挤出胶料的方向与螺杆的轴向相同,其中锥形机头可用于挤出纯胶管、内胎胎筒等;喇叭形机头可用于挤出轮胎胎面、胶片等扁平胶条。T型和Y型机头(胶料挤出方向与螺杆轴向成90o角称T型,成60o角称Y型)适用于挤出电线电缆的包皮、钢丝和胶管的包胶等。此外,还有复合机头等各种专门机头。

 

机头前安装口型。口型是决定挤出半成品形状和规格的模具。口型一般可分为两类:一类是挤出中空半成品用的,由外口型、芯型及支架组成,芯型有喷射隔离剂的孔道;另一类是挤出实心半成品或片状成品用的,为有一定形状的孔板。

 

二:挤出工艺

 

1:胶料热炼

挤出胶料的热炼和压延胶料的热炼其目的方法都一样。是为了提高胶料的均匀性、增大胶料可塑度、提高胶料温度增大热塑性。方法也是低温薄通粗炼和高温大辊距细炼。

2:挤出

在挤出开始前,要对挤出机的机筒、机头、口型和芯型预热,以达到规定温度,以便使胶料在挤出机的工作范围内处于热塑性流动状态。

预热到规定温度后,开始供胶,供胶可用输送带或人工喂料法。

供胶开始后,就要调节挤出机的口型位置,测定并观察挤出半成品的尺寸、表面状态(光滑程度、有无气泡等)、厚薄均匀程度等,直到完全符合工艺要求的公差范围为止。

调节好口型后,再调节挤出机各部位的温度。挤出机不同部位的温度是不同的,通常是口型最高,机头次之,机筒最低。这样做的目的是为了使挤出半成品表面光滑、挤出顺利和减少膨胀率。温度过低会使半成品表面粗糙、断面增大、电流负荷增大;反之,又会引起胶料自硫、起泡等。挤出温度应视胶料不同而异。

 

胶种

部位

天然橡胶

丁苯橡胶

氯丁橡胶

顺丁橡胶

丁腈橡胶

丁基橡胶

机筒

50-60

40-50

20-35

30-40

30-40

30-40

机头

80-85

70-80

50-60

40-50

65-70

60-90

口型

90-95

90-100

70以下

90-100

80-90

90-120

螺杆

20-25

20-25

20-25

20-25

20-25

20-25

最后要调节挤出速度。挤出速度快,半成品的膨胀率大,表面粗糙;反之,膨胀率小,表面光滑,但生产能力低。胶料的挤出速度应视半成品规格和胶料性质而定,一般为3-20m/min.

 

3:冷却、裁断、称量、卷取

挤出后的半成品温度较高,故必须冷却。其目的是:防止半成品因温度高而产生自硫;使其恢复一定的挺性,防止变形;使半成品进行冷却收缩,稳定其断面尺寸。冷却方法常用水槽冷却和喷淋冷却,以前者效果较好,经济简便。在冷却操作时要防止挤出的胶料骤冷,因骤冷会引起局部收缩而导致变形或引起硫黄析出。为此,常先用40℃左右的温水冷却,然后再进一步降到30℃-20℃。

经冷却后的半成品,轮胎胎面之类的半成品需经定长、裁断、称量等步骤;胶管、胶条之类的半成品在冷却后可卷在容器或绕盘上停放。

 

4:挤出半成品的收缩及改善措施

  1. 挤出半成品的收缩:挤出后的半成品,在停放过程中会发生厚度增加,长度和宽度变小的现象,这种现象称之为收缩。

胶料挤出离开口型时要产生压出膨胀。引起膨胀的内在原因是胶料的粘弹性,而挤出半成品的收缩与挤出膨胀都是由同一原因引起的。但是这个弹性变形分为两个部分作用,一部分弹性变形在半成品离开口型后就发生恢复,从而产生挤出膨胀;而另一部分弹性变形由于受到分子链的粘滞或滞后作用,需要经过一定的时间才能恢复平衡。这一部分弹性变形就是在挤出半成品的停放过程中产生恢复,从而导致收缩。

  1. 膨胀与收缩的改善措施
  2. 从配方考虑:选择适当的胶种,在通用橡胶中,丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶的收缩率大于天然橡胶和顺丁橡胶。加入填充剂、补强剂,降低含胶率,减少胶料的弹性变形。炭黑的结构性对收缩率有较显著的影响,结构度高,挤出收缩率小。加入再生胶,这也能增加胶料的流动性,减少收缩率。加入油膏等软化剂,它们可以起到润滑作用,增加胶料的流动性。
  3. 从工艺方面考虑:适当提高胶料可塑度,可塑度大,流动性好,收缩率低。适当提高机头温度有利于胶料流动和弹性恢复,减少收缩。减慢挤出速度或增加口型厚度,延长停留时间,利于减少收缩。适当提高半成品的停放温度或在压力下停放,也可减少收缩。

 

5:挤出过程的质量问题及原因

  1. 半成品表面不光滑:机头温度低,致使表面出现麻面;胶料产生局部焦烧;牵引速度慢,胶料预热不均或返回胶未掺炼均匀;挤出速度过快等。
  2. 焦烧:胶料配合不当,致焦烧时间太短;机头温度过高。
  3. 起气泡或海绵:挤出速度过快,使胶料中的空气来不及排出;原材料含水分或挥发物太多;机头温度过高;供胶不足。
  4. 条痕裂口:胶料含有杂质或自硫胶粒;口型或芯型表面粗糙。
  5. 半成品规格不准确:如厚度不足或太大,主要是机头和机身温度过高或过低。如宽度不足或太大,主要原因是由于牵引速度过快或过慢。厚度不均主要是由于芯型偏位或口型没装好。
 

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