短纖維增強橡膠複合材料徑向取向擠出成型裝置的製作方法

2023-12-02 20:59:21 2

專利名稱：短纖維增強橡膠複合材料徑向取向擠出成型裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種短纖維增強橡膠複合材料徑向取向擠出成型裝置，特別是一種短纖維增強橡膠連續擠出成型且在擠出過程中實現短纖維在膠料中徑向取向擠出成型的裝置。

背景技術：
短纖維-橡膠複合材料是製備高性能輪胎理想的材料之一。研究發現，膠料中加入短纖維，可使輪胎的滾動阻力、抗溼滑性和滯後損失明顯降低，胎面抗撕裂性、抗崩花掉塊性提高，可以實現輪胎的輕量化並使行駛噪音降低。如果短纖維在膠料中徑向取向，更能提高輪胎的整體剛性，使汽車的平衡操縱性、乘坐舒適性及輪胎耐磨性均得以提高。如何使短纖維沿徑向取向，國內外許多研究者進行了廣泛的研究，目前主要解決的方法及採用的裝置有一是先採用普通機頭擠出的短纖維沿周向取向的膠料，衝切成胎面斷面形狀，再一塊塊拼接到所需的胎面長度，這種方法效率非常低下，只適用於實驗研究，目前還無法應用到實際生產中；二是採取改變機頭和口型結構的裝置直接擠出短纖維徑向取向的膠筒，再縱向剖開，然後沿擠出方向按部件要求的寬度進行裁切，該方法和裝置雖然在擠出短纖維徑向取向膠管上有應用，但該方法和裝置要用到輪胎生產上，卻存在著很多困難。因為輪胎胎面是一個有一定形狀和規格的產品，若擠出膠筒，必須進行二次剖開和再裁切拼接，操作繁瑣，生產效率低，還會影響輪胎成型工藝。如果直接擠出胎面，其口型尺寸必須和輪胎的外直徑相當，口型龐大，擠出機的規格巨大，給機械製造帶來很大困難，幾乎難以實現，另外，對複合胎面的生產更不可能實現。綜上所述，現有的設備裝置存在結構複雜，生產工藝過程繁瑣，整機設備成本高，其生產的產品質量難以達到理想的物理和化學性能等突出缺點。


發明內容
本發明的目的在於克服現有技術設備存在的缺點，尋求提供一種新型擠出成型設備裝置，在短纖維增強橡膠複合材料擠出過程中，該裝置能實現短纖維在膠料中徑向取向。
為了實現上述目的，本發明的主體結構包括機頭壓板、定型板、阻壩支撐板、流道板、溢膠閥、溢膠調節螺栓、法蘭、濾膠板、阻壩調節螺栓、阻壩調節塊、定型調節塊和高溫高壓水管，其機頭裝置主體由法蘭、流道板、阻壩支撐板、定型板和機頭壓板所組成，機頭的入口端設計為錐形結構，中間部分為矩形截面結構，出口端通過縮小流道厚度形成壩狀結構；法蘭與流道板相聯，流道板與阻壩支撐板相聯，阻壩支撐板與定型板相聯，定型板與機頭壓板相聯；法蘭的正面上制有八個不同位置對稱分布的螺紋孔，用八根雙頭螺杆將法蘭與流道板、阻壩支撐板、定型板、機頭壓板按順序依次聯接在一起，雙頭螺杆另一端用螺母固定；法蘭的邊緣上制有八個孔，通過螺栓連接將法蘭與擠出機固定連接，法蘭入口端放置濾膠板，法蘭前端正上方設有一個溢膠閥並與溢膠調節螺栓相聯，溢膠閥側面制有溢膠孔，當機頭壓力過大時溢膠孔溢膠降壓，溢膠孔的開關通過溢膠調節螺栓控制；法蘭內部制有加熱水通道，進、出兩個加熱水孔位於法蘭前端右側；阻壩支撐板中間放置一對阻壩調節塊，阻壩調節螺栓一端與阻壩調節塊固定，另一端通過螺紋連接與阻壩支撐板相聯，通過阻壩調節螺栓可以控制阻壩間隙厚度；定型板中間放置一對定型調節塊來調節定型間隙厚度，定型調節塊夾在阻壩支撐板與機頭壓板之間，通過機頭壓板正面的一對對稱放置的螺釘將其固定；機頭壓板內部制有加熱水通道，進、出兩個加熱水孔位於機頭壓板右側；機頭壓板與法蘭、法蘭的出水口與機頭壓板的進水口通過高溫高壓水管相聯，實現熱水的循環流動對機頭進行加熱。
本發明裝置實現短纖維增強橡膠複合材料徑向取向擠出成型的具體步驟是先將含有短纖維的橡膠熔融體加入到擠出機中通過螺杆進行擠出加工；在擠出機筒內的螺杆末端，經過擠出加工後的橡膠被擠入擠出機頭的軸向取向流道，利用短纖維隨膠料流動方向取向，在機頭的軸向取向流道內實現短纖維軸向方向取向；然後將經過軸向取向後的膠料在擠出壓力作用下通過由收縮流道的厚度而形成的阻壩，利用橡膠擠出膨脹的特點，膠料中的短纖維在膠料通過阻壩後迅速膨脹的過程中發生翻滾，呈現出傾斜的趨勢；最後將膨脹後的膠料沿流道繼續流動，膠料在流道的中間和邊緣部分由於存在速度梯度，使短纖維傾斜程度加劇，短纖維徑向取向的程度增大，經過流動一段距離並在被機頭擠出之前，短纖維在膠料中實現徑向取向。
本發明裝置與現有技術相比具有以下優點一是可應用於各種通用的橡膠擠出機上，應用範圍廣泛；二是可實現短纖維-橡膠複合材料連續擠出成型，並使製品均勻、密實；三是可實現短纖維-橡膠複合材料的擠出成型過程中短纖維在膠料中的徑向取向；四是裝置的體積小、結構簡單、流道順暢、易於操作，對於操作人員的技術水平要求較低，產品質量提高，產品的生產成本低。



圖1為本發明的主視剖面裝配結構原理示意圖。
圖2為本發明的俯視剖面裝配結構原理示意圖。

具體實施例方式 下面通過實施例並結合附圖作進一步說明。
實施例 本實施例的主體結構包括機頭壓板1、定型板2、阻壩支撐板3、流道板4、溢膠閥5、溢膠調節螺栓6、法蘭7、濾膠板8、阻壩調節螺栓9、阻壩調節塊10、定型調節塊11和高溫高壓水管12，其機頭裝置主體由法蘭7、流道板4、阻壩支撐板3、定型板2和機頭壓板1所組成，機頭的入口端設計為錐形結構，中間部分為矩形截面結構，出口端通過縮小流道厚度形成壩狀結構；法蘭7與流道板4相聯，流道板4與阻壩支撐板3相聯，阻壩支撐板3與定型板2相聯，定型板2與機頭壓板1相聯；法蘭7的正面上制有八個不同位置對稱分布的螺紋孔，用八根雙頭螺杆將法蘭7與流道板4、阻壩支撐板3、定型板2、機頭壓板1按順序依次聯接在一起，雙頭螺杆另一端用螺母固定；法蘭7的邊緣上制有八個孔，通過螺栓連接將法蘭7與擠出機固定連接，法蘭7入口端放置濾膠板8，法蘭7前端正上方設有一個溢膠閥5並與溢膠調節螺栓6相聯，溢膠閥5側面制有溢膠孔，當機頭壓力過大時溢膠孔溢膠降壓，溢膠孔的開關通過溢膠調節螺栓6控制；法蘭7內部制有加熱水通道，進、出兩個加熱水孔位於法蘭7前端右側；阻壩支撐板3中間放置一對阻壩調節塊10，阻壩調節螺栓9一端與阻壩調節塊10固定，另一端通過螺紋連接與阻壩支撐板3相聯，通過阻壩調節螺栓9可以控制阻壩間隙厚度；定型板2中間放置一對定型調節塊11來調節定型間隙厚度，定型調節塊11夾在阻壩支撐板3與機頭壓板1之間，通過機頭壓板1正面的一對對稱放置的螺釘將其固定；機頭壓板1內部制有加熱水通道，進、出兩個加熱水孔位於機頭壓板1右側；機頭壓板1與法蘭7、法蘭7的出水口與機頭壓板1的進水口通過高溫高壓水管12相聯，實現熱水的循環流動對機頭進行加熱。
本實施例實現擠出成型徑向取向的具體步驟如下 a)將含有短纖維的混煉膠加入冷餵料擠出機內，擠出機為XJW60-200，螺杆轉速在15-60轉/分鐘之間，通過螺杆的旋轉與剪切作用進行擠出加工成型，適用不同橡膠製品的要求； b)橡膠經過螺杆輸送加壓後進入擠出機機頭，在機頭的軸向取向流道內進行第一次取向，在此過程中主要是利用短纖維隨膠料流動的特性進行取向，實現在軸向取向流道內短纖維可以大部分發生取向，這一段的機頭壓力在2-6Mpa之間，壓力可通過溢膠閥調節，流道的長度可通過拆裝流道板調節，在10-50mm之間，以適用不同長度的短纖維的取向；流道的高度和寬度也可通過更換不同的流道板調節，適用產品不同寬度和高度的要求； c)經過軸向取向後，膠料通過由收縮流道體的厚度而形成的「阻壩」，膠料經過阻壩的小間隙後，進入間隙相對較大的定型區域，這時的膠料就有了與擠出方向相垂直，也就是徑向方向的速度分量，且速度分量的大小可以通過調節機頭的壓力、流量和阻壩的間隙、長度和收縮角來調節，從而調節短纖維的徑向取向程度和角度，機頭壓力在2-5Mpa之間，阻壩間隙在3-15mm之間，長度在2-20mm之間，收縮角在45°-75°； d)進入定型區域後，膠料在流道的中間和邊緣部分由於具有速度梯度，使短纖維取向程度進一步增大。經過一段定型的距離後，膠料的高度趨於穩定，這時，膠料被擠出口型，短纖維在成型產品中實現徑向取向，定型區域的長度在10-40mm之間，高度在5-30mm之間，可根據不同橡膠製品的要求來調節。
權利要求
1.一種短纖維增強橡膠複合材料徑向取向擠出成型裝置，主體結構包括機頭壓板、定型板、阻壩支撐板、流道板、溢膠閥、溢膠調節螺栓、法蘭、濾膠板、阻壩調節螺栓、阻壩調節塊、定型調節塊和高溫高壓水管，其特徵在於其機頭主體由法蘭、流道板、阻壩支撐板、定型板和機頭壓板組成，機頭的入口端為錐形結構，中間部分為矩形截面結構，出口端通過縮小流道厚度形成壩狀結構；法蘭與流道板相聯，流道板與阻壩支撐板相聯，阻壩支撐板與定型板相聯，定型板與機頭壓板相聯；法蘭的正面上制有八個不同位置對稱分布的螺紋孔，用八根雙頭螺杆將法蘭與流道板、阻壩支撐板、定型板、機頭壓板按順序依次聯接在一起，雙頭螺杆另一端用螺母固定；法蘭的邊緣上制有八個孔，通過螺栓連接將法蘭與擠出機固定連接，法蘭入口端放置濾膠板，法蘭前端正上方設有一個溢膠閥並與溢膠調節螺栓相聯，溢膠閥側面制有溢膠孔，當機頭壓力過大時溢膠孔溢膠降壓，溢膠孔的開關通過溢膠調節螺栓控制；法蘭內部制有加熱水通道，進、出兩個加熱水孔位於法蘭前端右側；阻壩支撐板中間放置一對阻壩調節塊，阻壩調節螺栓一端與阻壩調節塊固定，另一端通過螺紋連接與阻壩支撐板相聯，通過阻壩調節螺栓控制阻壩間隙厚度；定型板中間放置一對定型調節塊來調節定型間隙厚度，定型調節塊夾在阻壩支撐板與機頭壓板之間，通過機頭壓板正面的一對對稱放置的螺釘將其固定；機頭壓板內部制有加熱水通道，進、出兩個加熱水孔位於機頭壓板右側；機頭壓板與法蘭、法蘭的出水口與機頭壓板的進水口通過高溫高壓水管相聯，實現熱水的循環流動對機頭進行加熱。
全文摘要
本發明涉及一種短纖維增強橡膠複合材料徑向取向擠出成型裝置，特別是一種在擠出過程中實現短纖維在膠料中徑向取向的裝置，其法蘭正面上制有八個螺紋孔，用八根雙頭螺杆和螺母將法蘭與流道板、阻壩支撐板、定型板、機頭壓板按順序依次聯接在一起，法蘭正上方裝有溢膠閥，正下方鑽一螺紋孔以安裝壓力傳感器；阻壩支撐板中間放置一對阻壩調節塊，阻壩調節螺栓一端與阻壩調節塊固定，另一端通過螺紋連接與阻壩支撐板相聯，阻壩調節螺栓控制阻壩間隙；定型板中間放置一對定型調節塊來調節定型間隙，定型調節塊夾在阻壩支撐板與機頭壓板之間並由螺釘將其固定，本發明結構簡單，原理可靠，使用範圍廣，成本低，生產效率好，產品質量高，性能穩定。
文檔編號B29K21/00GK101337435SQ20081014016
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月17日 優先權日2008年8月17日
發明者汪傳生, 劉彩軍, 吳明生, 利 李, 邊慧光 申請人:青島科技大學