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橡膠擠出機

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,在輪胎和橡膠製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、螺桿型熱餵料擠出機、普通冷餵料擠出機、主副螺紋冷餵料擠出機、冷餵料排氣擠出機、銷釘冷餵料擠出機、複合擠出機等階段。 [1]

發展歷程柱塞式

擠出機起源於1 8世紀, 英格蘭的J oseph B ra ma h於1 7 9 5年製造的用於製造無縫鉛管的手動活塞式壓出機被認為是世界上第一台擠出機。從那時開始, 在1 9世紀前5 0年內, 擠出機基本上只應用於鉛管的生產、 通心粉和其它食品的加工、 製磚及陶瓷工業。

在擠出機作為一種製造方法的發展過程中,第1次有明確記載的是R . B rooman在1 8 4 5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 H. B ewlgy隨後對該擠出機進行了改進, 並於1 8 5 1 年將它用於包覆在D over 和C alais公司之間的第1根海底電纜的銅線上。在此後的2 5年內, 擠出方法1 3漸重要, 並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於生產電纜的地位。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餵料擠出機。它餵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5 0∼ 7 0 ℃。其螺桿短, 螺紋溝深, 均化效果不理想。從2 0世紀 70年代起 。一度出現長徑 比變小的現象。由於熱餵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,在很多製品的生產工藝中, 仍然採用熱餵料擠出機。在輪胎生產中用於各種胎面、 各種型膠的擠出以及在膠管、 電纜及其它橡膠製品的生產中用於包膠及膠坯的擠出。

普通型

冷餵料擠出機出現於2 0世紀4 0年代, 6 0年代開始得到推廣和普及, 8 0年代成為發展主流。至9 0年代初期, 歐美等發達國家用冷餵料擠出機生產的產品已經占到生產總量的9 5 % 。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( MC T ) 擠出機等。從設備結構來看, 冷餵料擠出機與熱餵料擠出機相比, 一般有較長的機身, 長徑比( L / D) 為8∼2 0, 螺紋溝較淺。由於機身長、 功能多, 進料溫度低, 其功率比熱餵料擠出機大得多, 約相當於同規格熱餵料擠出機的2— 4倍。如德國貝爾斯托夫公司生產的直徑為2 5 0 ram的冷餵料擠出機的功率為5 0 0 kw, 而同規格的熱餵料擠出機僅為1 0 5 kw, 但生產能力卻比熱餵料擠出機低。冷餵料擠出機的出現簡化了生產工藝, 所餵膠料不再需要熱煉, 膠料在室溫下餵入擠出機,即可得到各種形狀的製品膠胚。它完全可以替代熱餵料擠出機, 並可省去膠料熱煉工序, 簡化了生產工藝, 並可使機頭建立較高壓力, 對提高擠出製品質量有一定效果, 因此在某些製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 主副螺紋冷餵料擠出機主副螺紋冷餵料擠出機出現於1 9 7 0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。

冷餵料型

冷餵料排氣擠出機的出現源於1 9 5 6年B ernhatdt 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。冷餵料排氣擠出機的螺桿分為餵料段、 壓縮段、節流段、 排氣段和擠出段。節流段採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。在冷餵料螺桿擠出機中,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於排氣來進行分類[2]。

銷釘型

在對擠出技術的不斷探索中, 常州市鋒金寶橡塑機械有限公司作出了一大貢獻, 即2 0世紀6 0年代後期和9 0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。 1 9 7 9年該項技術在美國獲得了專利。銷釘式冷餵料擠出機的出現, 使冷餵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, 而且由於在機筒上增加了銷釘, 使其對膠料的塑化性能、 擠出製品的緻密性、 擠出量都有很大的提高, 並且排膠溫度較低, 可滿足多種生產工藝的擠出要求,同時由於改進了螺桿結構, 使其驅動功率下降,單位能耗明顯降低。由於其具有塑化性能好、 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。

複合

在橡膠工業生產中, 複合擠出機主要用於輪胎複合胎面的擠出, 汽車密封膠條、 彩色力車胎胎面, 膠管複合及膠塑複合擠出, 以及膠板多層共擠等。複合擠出生產工藝在橡膠工業生產中屬於先進技術, 它可根據製品的不同性能要求,採用不同配方和性能的膠料, 通過複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製品。

發展歷程

從2 0世紀5 0年代起, 我國一些橡膠機械生產廠家如常州市鋒金寶橡塑機械有限公司相繼開發出了熱餵料擠出機, 並廣泛應用於輪胎、 膠管、 塑料等行業。我國對銷釘冷餵料擠出技術的開發始於1 9 8 4年, 至今已有二十多年的歷史。該技術在歷經對螺紋結構、 螺紋參數、 銷釘配置方式與數量、 溫控及餵料方式等方面的不斷改進​​和完善後, 終於被國際認可。銷釘式冷餵料擠出機已成為擠出機市場的主導產品。

由於在斜交輪胎和子午線輪胎的生產中, 胎面、 胎側及三角膠等部件的生產, 大都採用膠料複合擠出技術, 因此, 國內外二複合、 三復合或四複合銷釘式冷餵料擠出機也就應運而生。我國的複合擠出技術已日趨成熟, 複合擠出機的設計製造水平達到了國際先進水平, 不僅能提供各種組合形式的複合擠出機, 還能向國外著名的輪胎公司出口。桂林橡膠工業新技術開發實業總公司是國內唯一能設計製造四複合銷釘式冷餵料擠出機的企業, 也是國際上少數幾個能夠設計製造四複合銷釘式冷餵料擠出機的企業之一, 該企業為法國米其林公司開發的( P 9 0 / ①1 2 O / 中2 o 0 / l 5 O四複合銷釘式冷餵料擠出機獲得了用戶的好評。

發展現狀

國外情況

國外橡膠擠出機的主要生產廠家約有2 2家, 主要有德國特樂斯特( T roester ) 、 貝爾斯托夫、 克虜伯、 A—Z( V MI ) , 日本中田工程、 三菱重工、 神戶機械、 神戶製鋼、 今中機械, 美國法勒爾、 戴維斯標準, 意大利波米尼, 瑞士RCM、 I mterplasti -ca , 英國的I ddor B rother 等公司。德國特樂斯特機械製造廠創建於1 8 9 2年,其主要致力於輪胎, 電纜, 密封膠條和運輸帶等機械設備的開發研製和生產製造工作。該公司生產的螺旋式橡膠擠出機( GS ) 被歐洲和其他國家主要橡膠加工廠使用, 近一個世紀來其橡膠擠出機產量和生產質量被公認為行業標準。 2 O世紀7 O年代中葉, 特樂斯特公司對QSM( 橫向流攪拌) 工藝的發展起到了推波助瀾的作用, 開發出了QSM銷釘式冷餵料擠出機。從此以後, 這一不斷發展的工藝使輪胎製造商和其他橡膠製品加工者能夠在不需要更換螺桿的情況下, 以最佳的塑化效果加工各種各樣的膠料, 出膠量高、質量好。由於QSM銷釘式冷餵料擠出機對所有膠料均適用。所以已迅速推廣到橡膠工業的各個行業中。

德國貝爾斯托夫橡塑機械公司, 創建於1 0 0年前, 是曼內斯曼塑膠機械集團公司的成員公司。作為橡塑設備供應商的翹楚, 今天貝爾斯托夫已經成為全世界塑膠橡膠生產加工擠出系統的領先的製造商之一。 1 9 5 4貝爾斯托夫建立了它的第一個技術中心, 1 9 6 6開發並製造出其第一台雙螺桿擠出機, 1 9 9 8年併入曼內斯曼塑料機械集團。它為輪胎製造業提供擠出機和擠出系統、 複合擠出系統、 輥筒機頭擠出壓出系統及壓延機生產線。它的兩複合、 三復合和四複合擠出系統所製備的產品包括胎面、 胎側膠條和三角膠條等部件。該公司推出的ZEB asic系列雙螺桿擠出機, 由於各部件實現了高度標準化, 這一系列的設備具有極其優異的性價比。 ZEB asic新機型特別適用於通用型配混改性用途。隨著新的ZEB asic機型的推出, 貝爾斯托夫公司構築完成了全系列的雙螺桿擠出機產品, 其中包括超高性能的​​ZEUTX和ZEUT型雙螺桿擠出機。 ZEB asic 雙螺桿擠出機將在全球推廣。

2 0 0 4年荷蘭橡膠機械製造商V MI 買斷了德國A— z模型及機械製造有限公司的擠出機部門, 從而擴展了產品範圍。這個事件拓展了V MI在輪胎成型和橡膠工業領域的產品範圍。 A—z 擠出產品包括: 多複合、 三復合及四複合擠出機, 擠出量由每小時6 0 kg / 6 0 r am到每小時78 0 0 ks / 2 5 0r am。

總的來說, 冷餵料橡膠擠出機已成為歐美等發達國家的發展主流, 至9 O年代初歐美等發達國家冷餵料擠出機已經占到生產總量的9 5 %。歐美等發達國家正在開發、 生產MT CD和其它高速、 精密的新型擠出設備。

國內情況

我國橡膠擠出機的年產量近8 0 0台, 生產廠家有5 O家左右, 主要分佈在青島、 桂林、 內蒙、 上海等地。國內雖然有眾多橡膠螺桿擠出機製造企業。但具備開發設計能力並在行業中頗有影響者僅有4—5家。如常州市鋒金寶橡塑機械有限公司、桂林橡膠工業新技術開發實業總公司、 天津賽象科技股份有限公司、 內蒙古富特橡塑機械有限公司和內蒙古宏立達橡塑機械有限公司等。國內在八十年代中期開始接觸和使用B et - storff 公司及T roester 公司的三復合擠出技術和雙複合擠出技術。內蒙古富特橡塑機械有限公司與國外多家公司進行技術交流,在吸收國外先進技術的基礎上, 開發生產了多種規格的銷釘式冷餵料複合擠出機, 使復合擠出設備實現了國產化, 並使該技術達到了比較成熟的程度。近 年。該公司為北京輪胎廠提供了* 2 0 0 / 2 5 0雙複合銷釘冷餵料擠出機, 為合肥佳通輪胎公司提供了. 1 2 0 / 1 5 0 / 1 2 0三復合銷釘式冷餵料擠出機,又為越南和台資輪胎廠提供了多台不同規格的銷釘式冷餵料複合擠出機。

在密封膠條生產中, 三復合機頭、 四複合機頭也得到較快的發展。我國較早引進的密封膠條生產線複合機頭大都配有剪切機頭, 機頭結構比較複雜, 經過多年發展, 使用的三復合、 四複合機頭結構相當簡單, 使用效果較好, 已不再採用剪切機頭。隨著國產化複合擠出設備的發展, 複合擠出技術及生產工藝將會出現較快發展的局面。內蒙古富特橡塑機械有限公司自行設計、 生產的配置“ L ” 型輥筒機頭的銷釘式冷餵料擠出機, 已在輸送帶覆蓋膠膠片的生產工藝以及子午線輪胎氣密層膠片生產中得到應用。其最大的特點是綜合了壓延機和擠出機的諸多優點, 擠出膠片的氣密性好, 簡化了生產工藝, 減少了生產設備, 降低了大量能耗, 提高了製品質量。

據報導, 部分國產複合擠出設備已可完全替代進口設備。桂林橡膠工業新技術開發實業總公司開發的中l 5 0冷/ ~ 2 5 0熱雙複合擠出機組, 由於採用了新結構螺桿, 膠料輸送能力大大提高, 擠出量達到4 2 0 0 kg / h ; 擠出1 1.OO以下規格的胎面速度在1 6—2 2 m / rain之間, 超出大多數同類進口設備指標約1倍。其開發的~1 2 0 /中2 0 0 / 中2 5 0冷餵料三復合擠出機組, 成為國內首台用於全鋼輪胎生產的三復合擠出設備。中國化學工業桂林工程公司還成功研製出四複合擠出機組, 達到和接近國外先進水平, 已經用於米其林公司生產的子午線輪胎的胎側擠出。該機組價值千萬元, 是專門生產各類高檔子午線輪胎的生產線。該套設備是長達百米的龐然大物, 僅擠出機組的一個機頭重達2 3噸, 全球只有少數廠商可以提供類似產品。先進設備國產化, 有利於新型設備與技術的推廣, 提高企業裝備水平, 促進生產發展, 特別是由於我國子午線輪胎生產的快速發展及銷釘式冷餵料擠出機所具有的優勢, 使銷釘式冷餵料擠出機的推廣應用具有更大優勢, 成為熱餵料擠出機和普通冷餵料擠出機的換代產品, 為銷釘式冷餵料擠出機提供了廣闊的發展和應用前景。

國外現狀

歐美等發達國家主要以冷餵料擠出機為主, MC T擠出機已經進入推廣階段。至 2 0世紀 9 0年代末。全球已有數百台MC T擠出機投入使用, 僅在北美就有1 0 0多台用於輪胎的熱翻和冷翻。據介紹, 目前最先進的橡膠擠出機是德國A —z公司設計的由MC TD 一9 0 、 MCTD 一1 5 0 、 MC TD一2 0 0組成的三復合擠出機, 其特點是體積小, 節能2 0 % , 在北美地區用於翻胎作業。儘管MC T和MC TD擠出技術在開發商的宣傳中介紹了許多優點, 但並不是所有的MC T擠出機都是成功的。國內曾引進過MC T 9 5 / 5 0 / 5 0三復合設備, 計劃用於力車胎胎面的擠出, 但由於塑化不均等問題而宣告失敗。根據德國T roester 公司的意見, 這種設計是不成功的。


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