14 1 橡胶挤出机

14 1 橡胶挤出机 1 第十四章 压出工艺 .......................................................................................... 1 ?14.1 橡胶挤出机 ......................................................................................................1 一挤出机结构 .............................................................. 1 二挤出机的选 用 ............................................................ 3 ?14.2 挤出过程原 理 ...................................................................................................4 一工作原理 ................................................................ 4 二胶料在挤出段中的流动状态 ................................................ 4 三胶料在机头内的流动状 态 .................................................. 5 四胶料在口型中的流动和压出膨胀 ............................................ 5 五挤出机的生产能 力 ........................................................ 6 ?14.3 口型设 计 ..........................................................................................................7 一口型 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的一般原则 ...................................................... 7 二口型的具体设 计 .......................................................... 7 ?14.4 橡胶制品的压出工 艺 .......................................................................................8 一热喂料压出工艺 .......................................................... 8 二冷喂料挤 出 ............................................................. 10 三其它类型挤出机挤 出 ..................................................... 10 ?14.5 压出半成品的收缩及质量问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ...................................................................... 11 一影响压出工艺的因素 ..................................................... 11 二压出半成品质量问题及原 因 ............................................... 11 思考题 ................................................................... 12 1 第十四章 压出工艺 压出挤出是使高弹态的橡胶在挤出机机筒及转动的螺杆的相互作用下连续地制成各种不同形状半成品的工艺过程。 应用制造轮胎胎面、内胎胎筒、纯胶管、胶管内外层胶和电线电缆等半成品也可用于胶料的过滤、造粒、生胶的塑炼、金属丝覆胶及上下工序的联动。 挤出成型的特点 1操作简单、工艺控制较容易可连续化、自动化生产生产效率高产品质量稳定。 2应用范围广。通过挤出机螺杆和机筒的结构变化可突出塑化、混合、剪切等作用中的一种与不同的辅机结合可完成不同工艺过程的综合加工。 3可根据产品的不同要求通过改变机头口型成型出各种断面形状的半成品。也可通过两机或三机复合压出不同成分胶料或多色的复合胎面胶。 4设备占地面积小、质量轻、机器结构简单、造价低、灵活机动性大。 挤出机的分类 根据加工物料的不同可分为橡胶挤出机和塑料挤出机 根据结构特征可分为热喂料挤出机、冷喂料挤出机和排气冷喂料挤出机 根据螺杆数量可分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机 根据工艺用途不同分为压出挤出机、滤胶挤出机、塑炼挤出机、混炼挤出机、压片挤出机及脱硫挤出机等。 ?14.1 橡胶挤出机 挤出机的规格用螺杆的外径 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示并在前面冠以“SJ”或“XJ”S表示塑料X表示橡胶J表示挤出机。如SJ-90表示螺杆外径为90mm的塑料挤出机而XJ-200表示螺杆外径为200mm的橡胶挤出机。 一挤出机结构 挤出机结构通常由机筒、螺杆、加料装置、机头口型、加热冷却装置、传动系统等部分组成。 挤出机的主要技术参数有螺杆直径、长径比、压缩比、转速范围、螺杆结构、生产能力、功率等。 1机筒 机筒在工作中与螺杆相配合使胶料受到机筒内壁和转动螺杆的相互作用以保证胶料在压力下移动和混合通常它还起热交换的作用。 为了使胶料沿螺槽推进必须使胶料与螺杆和胶料与机筒间的摩擦系数尽可能悬殊机筒壁表面应尽可能粗糙以增大摩擦力而 螺杆表面则力求光滑以减小摩擦系数和摩擦力。否则胶料将紧包螺杆而无法推向前进。 1机筒的结构形式 按结构可分为整体式和组合式两种。 2喂料口与旁压辊 2 喂料口的结构与尺寸对喂料影响很大而喂料情况往往影响挤出产量。 在喂料口侧壁螺杆的一旁加一压辊构成旁压辊喂料此种结构供胶均匀无堆料现象半成品质地致密能提高生产能力但功率消耗增加。 2螺杆 螺杆是挤出机的主要工作部件。它在工作中产生足够的压力使胶料克服流动阻力而被挤出同时使胶料塑化、混合、压缩从而获得致密均匀的半成品。 螺杆的分类 按螺纹头数分单头、双头、三头和复合螺纹螺杆。双头螺纹螺杆用于压型挤出单头螺纹螺杆多用于滤胶复合螺纹螺杆多用于塑炼等。 按螺纹方向分有左旋和右旋两种橡胶挤出机多用右旋螺纹螺杆。 按螺杆外型分有圆柱形、圆锥形、圆柱圆锥复合形螺杆。圆柱形螺杆多用于压型和滤胶圆锥形螺杆多用于压片和造粒复合形螺杆多用于塑炼。 按螺纹的结构形式分普通型如等深变距型或等距变深型分流型如销钉型分离型如副螺纹型和复合型螺杆等。 螺杆的结构 螺杆的结构分工作部分指螺纹部和头部和连接部分指尾部工作部分直接完成挤出作业尾部起支持和传动作用。螺杆工作部分的主要参数有螺纹头数、压缩比、导程、槽深及螺纹升角等。 1长径比 螺杆螺纹部分长度L与外直径D之比为长径比L/D是挤出机的重要参数之一。长径比大胶料在挤出机内走的路程长受到的剪切、挤压和混合作用就大。热喂料挤出机的长径比一般在38之间而冷喂料挤出机的长径比一般为817甚至达到20。 2压缩比 螺杆加料端的螺槽容积与出料端的螺槽容积之比为压缩比它表示胶料在挤出机中可能受到的压缩程度。比值越大半成品致密性越好。 压缩比的大小视挤出机的用途而异。压缩比过大虽然可保证半成品质地致密但挤出过程的阻力增大胶料升温高易产生焦烧且影响产量压缩比过小影响半成品致密程度。 热喂料挤出机常用压缩比为1.31.4有时可达1.61.7冷喂料挤出机常用压缩比为1.71.8有时可达1.92.0。 3螺纹导程S与升角α 同一螺纹连续转一圈相应点间的距离称螺纹导程。当螺纹直径确定后螺纹导程不但决定了升角而且影响螺纹槽的容积它们的关系为 DtgS 3-1 ietghieShF 3-2 式中 F—螺纹槽纵截面积i—螺纹头数。 当S增大时α也增大此时吃料方便产量高但过大可能造成塑化不均影响半成品质量且螺杆加工也困难当S减小时α也减小此时轴向压力大胶料在机筒内停留时间延长塑化 3 均匀半成品质量好但螺纹容积小产量下降。 螺纹升角α一般为1235??螺纹导程S为0.51D。 4螺纹槽深度h 螺纹槽深度减小时胶料速度梯度增大有利于胶料的剪切塑化但胶料升温高、产量小增大h可提高产量但过大时产量增加并不显著且影响螺杆的强度。 一般h0.180.25D螺杆直径大时系数取大值。 5螺杆头部形状 螺杆头部形状选择应有利于胶料流动防止产生死角而引起胶料焦烧。螺杆头部形状有四种平头螺杆头、弹头型螺杆头、锥型螺杆头和球型螺杆头。平头螺杆头其顶端有死角多用于滤胶机上锥型螺杆头无死角有利于胶料流动且不易焦烧。 3机头 机头对不同的挤出工艺如压型、滤胶、混炼、造粒等其作用与结构也不相同。对压型挤出机的机头来说其主要作用是使胶料由螺旋运动变为直线运动使机筒内的胶料在挤出前产生必要的挤出压力以保证挤出半成品密实使胶料进一步塑化均匀使挤出半成品成型。 1机头的类型 按机头的结构分有芯型机头和无芯型机头。 按与螺杆的相对位置分直向机头、直角机头和斜角机头。 按机头用途不同分内胎机头、胎面机头、电缆机头等。 按机头内胶料压力大小分低压机头、中压机头、高压机头。 2机头的结构 橡胶挤出机的机头结构主要分为圆筒形、扁平形、T型和Y型。 a内胎挤出机头圆筒形 用以 制造各种空心制品如胶管、内胎、密封条等等。这种结构的机头又分为可调整口型和可调节芯型。 b胎面挤出机头扁平形 用以制造轮胎胎面。这种机头又分为整体式和复合式两种。 c电线、电缆挤出机头T型和Y型 用以制造电线电缆绝缘层轮胎钢丝圈及胶管包胶等。其结构一般有两种形式直角机头和斜角机头。 二挤出机的选用 橡胶挤出机的选用由所需半成品的断面大小和厚薄来决定。对于压出实心或圆形中空半成品一般口型尺寸约为螺杆直径的0.30.75左右。 口型过大螺杆推力小机头内压力不足排胶不均匀半成品形状不规整 口型过小压力太大速度虽快些但剪切作用增加引起胶料生热增加胶料焦烧的危险。 4 ?14.2 挤出过程原理 一工作原理 挤出成型是在一定条件下将具有一定塑性的胶料通过一个口型连续压送出来使它成为具有一定断面形状的产品的工艺过程。 胶料沿螺杆前移过程中由于机械作用及热作用的结果胶料的粘度和塑性等均发生了一定的变化成为一种粘性流体。根据胶料在挤出过程中的变化一般将螺杆工作部分按其作用不同大体上分为喂料段、压缩段和挤出段三部分。 各段工作特点如下 1喂料段 又称为固体输送段此段从喂料口起至胶料熔融开始。胶料进入加料口后在旋转螺杆的推挤作用下在螺纹槽和机筒内壁之间作相对运动并形成一定大小的胶团。 2压缩段 又称为塑化段此段从胶料开始熔融起至全部胶料产生流动止。压缩段接受由喂料段送来的胶团将其压实、进一步软化并将胶料中夹带的空气向喂料段排出。 3压出段 又称为计量段把压缩段输送来的胶料进一步加压搅拌此时螺纹槽中已形成完全流动状态的胶料。由于螺杆的转动促使胶料流动并以一定的容量和压力从机头流道均匀挤出。 二胶料在挤出段中的流动状态 一般把胶料在挤出段中的流动看成是顺流、倒流、漏流和环流的综合流动。 顺流由于螺杆转动促使胶料沿着螺纹槽向机头方向的流动它促使胶料挤出又称为挤流。它的速度分布近似直线在螺杆表面速度最大在机筒内壁速度近似为零。顺流对挤出产量有利。 倒流由于机头对胶料的阻力引起的也称压力倒流或逆流。胶料顺着压力梯度沿螺杆通道而产生倒流。倒流引起挤出产量减少。 漏流在螺杆螺峰与机筒内壁间缝隙由于机头阻力而引起的它与顺流方向相反它引起挤出产量减少见图3-1。 环流又称为横流由于螺杆旋转时产生的推挤作用引起的流动它与顺流成垂直方向促使胶料混合对产量无影响见图3-2。环流对胶料起着搅拌混炼、热交换和塑化的作用。 图3-1 漏流流动示意图 1—机筒2—螺杆 图3-2 环流流动示意图 1—机筒2—螺杆 5 图3-3 顺流和逆流的综合速度分布 a顺流b逆流c顺流和逆流的综合速度分布 1—机筒内壁2—螺杆h—螺槽深度 三胶料在机头内的流动状态 胶料在机头内的流动是指胶料在离开螺纹槽后到达口型板之前的流动。 胶料在螺杆螺纹槽中的流动是呈螺旋状前进的但从螺杆头端出来进入机头流道时料流形状发生了急骤的变化即由旋转运动变为直线运动而且由于胶料具有一定的粘性其流动速度在流道中心要比靠近机头内壁处快得多其速度分布呈抛物线状。 机头压力在机头流道所形成的对物料的压力该压力在通过机头时逐渐下降。当物料挤出口模时下降为零。 机头压力的成因1由过滤网和过滤板的阻力形成2由机头口模流道内壁摩擦及流道收缩而形成。 机头的结构要使胶料在由螺杆到口型的整个流动方向上受到的推力和流动速度尽可能保持一致。为此机头内的饿流道应呈流线型无死角或停滞区不存在任何湍流。 四胶料在口型中的流动和压出膨胀 1胶料在口型中的流动 胶料经机头流道进入口型后通过口型时受到更强烈的剪切塑化后挤出口型外。因此口型内的流动状态及口型结构尺寸决定了制品的最终形状和质量。 胶料是在机头所形成的流体静压力作用下流过口 型的因此胶料在口型中的流动只表现为轴向运动。由于口型厚度一般很薄胶料在口型中形成的压力梯度很大。 2压出膨胀 胶料是粘弹性体当它流过口型时同时经历粘性流动和弹性变形。胶料由机头进入口型时一般是流道变窄流速增大在流动方向上形成速度梯度。这种速度使胶料产生拉伸弹性变形。当口型流道较短时胶料拉伸变形来不及恢复压出后产生膨胀现象。即压出物的直径大于口型直径而轴向出现回缩。 压出膨胀量主要取决于胶料流动时可恢复变形量和松弛时间的长短。 影响压出膨胀的因素 1工艺因素 口型形状、口型板厚度壁长度、机头口型温度、压出速度等。 6 2配方因素 生胶和配合剂的种类、用量、胶料可塑性等。 一般来说胶料可塑性小、含胶率高、压出速度快胶料、机头和口型温度低时压出物的膨胀率或收缩率就大。 五挤出机的生产能力 根据流动分析影响挤出机生产能力的是顺流Qd、逆流Qp和漏流Ql。横流对挤出量没有影响但对挤出过程中物料的混合和热交换的作用却很大。故挤出机的生产能力Q可表示为 lpdQQQQ 3-3 1螺杆特性曲线 如果把胶料看成为牛顿型流体即粘度不随剪切应力和剪切速率变化在等温和层流条件下不考虑螺纹侧壁 -5 /PQ1 3-6 式中 N—螺杆转速r/sP—螺杆末端胶料的影响可得出 NQd 3-4 /PQp 3 的压力机头压力Paη—胶料粘度Pa.s α、β、γ—随螺杆规格尺寸而变的系数cm3 因此挤出机的压出量为 /PNQ 3-7 当胶料得粘度η一定挤出机规格一定即α、β、γ为常数时由式3-7可知压出量Q与螺杆的转速成正比与机头压力成反比。将QP作图得到一直线该直线表达了螺杆的几何特性称为螺杆特性曲线。 2机头特性曲线 从螺杆输送来的胶料总要机头口型才能压出。当胶料流过机头口型时可按流体力学在层流时的流量公式计算出压出量 /KPQ 3-8 式中 Q—通过机头口型的流量cm3/minP—机头压力Paη—胶料粘度Pa.s k—机头口型系数cm3与机头口型大小和形状有关。k值越大机头口型阻力越小。 若胶料粘度一定口型尺寸一定则机头的流量与机头压力成正比。式3-8是一个直线方程它表达了机头口型的特性称为机头特性曲线。 采用式3-7和3-8作图见图3-4当转速一定k一定时两直线的交点即为压出机的生产能力。 7 图3-4 螺杆和口模的特性曲线牛顿流体 ?14.3 口型设计 一口型设计的一般原则 1根据胶料在口型中的流动状态和压出变形分析确定口型断面形状和压出半成品断面形状间的差异及半成品的膨胀程度 2口型孔径大小或宽度应与挤出机螺杆直径相适应压出实心或圆形半成品时口型孔的大口宜为螺杆直径的1/33/4。对于变平形的口型如胎面胶等一般相当于螺杆直径的2.53.5倍。 3口型要有一定的锥角口型内端口型应大出胶口端口径应小。锥角大压出半成品光滑致密但收缩率大。 4口型内部应光滑呈流线型无死角不产生涡流。 5在有些情况下为防止胶料焦烧可在口型边部适当开流胶口 6对硬度较高焦烧时间短的胶料口型应较薄对于较薄的空心制品或再生胶含量较多的制品口型应厚。 二口型的具体设计 要掌握口型的设计首先要了解胶料的膨胀率。影响胶料膨胀率的因素很多 1胶种和配方胶种不同其挤出膨胀率不同 含胶率高挤出膨胀率大无机填料膨胀率比炭黑小。 2胶料可塑度胶料可塑度越大挤出膨胀率越小 3机头温度机头温度高挤出膨胀率小 4挤出速度挤出速度快膨胀率大 5半成品规格半成品规格大的膨胀率小 6压出方法胶管管坯采用有芯压出时膨胀率比无芯压出时要小。 由于影响压出膨胀的因素很多所以口型很难一次设计成功需要边试验、边修正最后得到所需要的口型。 一几何形状规则的制品胶管、内胎、圆棒、方形条等口型设计 几何形规则的制品口型设计比较?虻ナ紫仍诠娑ǖ牟僮魈跫 露取?钩鏊俣鹊认卵?桓鼋咏 破烦叽绲南钟锌谛陀霉娑ń毫涎钩鲆欢闻髁霞扑愠雠蛘吐视纱伺 蛘吐嗜范ǔ鲂律杓浦破房谛偷某叽缛缓蟀绰孕?诖丝谛统叽缈 ～?匝椤?弈,钡椒 仙杓埔 蟆?8 口型直径设计内径制品壁厚×2/挤出膨胀率 二几何形状不规则制品胎面、异型胶条等的口型设计 各部位的宽度和厚度除以膨胀率。 ?14.4 橡胶制品的压出工艺 一热喂料压出工艺 热喂料挤出工艺一般包括胶料、挤出冷却、裁断接取等工序。 一胶料热炼和供胶 热炼使混炼胶均匀性和热塑性进一步提高易于挤出并获得规格准确表面光滑的制品。 热炼分两步进行第一步粗炼辊温45?辊距12mm提高胶料的均匀性 第二步细炼辊温6070?辊距56mm增加胶料的热塑性。 在供胶或喂料时应连续而且均匀以免造成供胶脱节或过剩经细炼后的胶料在供胶前不宜停放过长以免影响热塑性。 二压出操作中的主要工艺条件 在挤出操作开始前要按挤出机操作规程预热机筒、螺杆及机头口型。 开始供胶后要调节挤出机的转速、口型位置和接取速度并测定和观察挤出半成品的尺寸、表面状态光滑程度、有无气泡等、厚薄均匀程度等直至完全符合工艺要求的公差范围为止。 挤出操作中的主要工艺条件 1胶料的可塑性 供挤出用胶料的可塑度为0.250.4冷喂料挤出为0.30.5。胶料可塑性小则流动性不好挤出后半成品表面粗糙、膨胀大但可塑度太大半成品缺乏挺性、容易变形。 2挤出机温度 挤出机各段温度直接影响到挤出工艺的正常进行和制品的质量。挤出机温度随不同部位不同胶料而有差异。挤出机一般以口型温度最高机头次之机筒最低。采用这种控温方法有利于机筒进料可获得表面光滑、尺寸稳定和收缩较小的挤出物。 3挤出速度 挤出速度通常是以单位时间内挤出物料体积或质量来表示对一些固定产品也可用单位时间挤出长度来表示。同一机台当挤出胶料中生胶含量低或挤出性能较好时挤出速度可选取较高的范围反之取低速范围。 4挤出物的冷却 冷却的目的 防止半成品存放时自硫使胶料恢复一定的挺性防止变形使半成品冷却收缩定形。 冷却方式 喷淋和水槽冷却。为防骤冷冷却程度不一导致变形不规则喷霜常采用40?左右的温水冷却然后进一步降至2030?。 挤出大型的半成品胎面一般须经预缩处理后才进入冷却槽。预缩率可达到512。 9 三挤出工艺过程 1胎面的挤出工艺 胎面胶采用挤出方法成型的优点胎面胶质量较高更换胎面尺寸规格比较容易劳动生产率高。 胎面胶分为胎冠、胎冠基部层和胎侧三部分。 胎面胶的挤出方法可分为整体挤出和分层挤出两类。 胎面整体挤出1用一种胶料在一台挤出机上用变平机头成型 2用两种胶料、两台挤出机、用复合机头挤出。两种胶料为胎冠料和胎侧包括胎冠基部层料或胎冠包括基部层和胎侧料。 分层挤出用两台挤出机、两种胶料分别压出胎冠和胎侧包括胎冠基部层在运输传送带上热贴合并经多圆盘活络辊压实为一整体。目前生产上多采用此法。此外还有采用三种胶料分别制造胎冠、胎冠基部层和胎侧复合胎面的挤出方法三方四块。 胎面分层压出联动装置一般包括挤出机及附属的热炼供胶装置、胎面的压出运输带、胎面贴合用多圆盘活络辊、标记辊、检查秤、收缩辊道、冷却水槽、吹风干燥器、胎面定长称量裁断装置、胎面堆放装置等。 2滤胶工艺 一般薄壁或质量要求高的制品要求去除胶料中的杂质以免影响制品的气密性和抗撕裂性。滤胶工艺中胶料内不能加入硫黄、超速级促进剂以防胶料温度过高时产生焦烧。 胶料过滤前要在开炼机上热炼以增加热塑性。热炼和供胶方法与一般挤出机相同。滤胶机各部分温度.