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乐通lt118-密炼机:橡胶挤出工作原理、口型设计原则、压出质量问题一站式配齐

发布时间:2019-05-08 09:33:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

一.工作原理

泰州科德橡胶机械-密炼机厂家2019年5月8日讯  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。

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图 3-1 漏流流动示意图

1—机筒; 2—螺杆

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图 3-2 环流流动示意图

1—机筒; 2—螺杆

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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。

( 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。


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 1/3~3/4。对于变平形的口型(如胎面胶等) ,一般相当于螺杆直径的 2.5~3.5 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。

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。

影响压出工艺的因素

  1.生胶的组成与性质

   ( 1)适当选择生胶品种,在常用的橡胶品种中, SBR、 CR、IIR 的收缩率都大于 NR 和 BR。

   ( 2)加入补强填充剂,降低生胶含胶率,减少胶料的弹性变形。炭黑粒径的大小对胶料的收缩率无影响,而结构性和用量对收缩率有显著的影响。炭黑的结构性越高、用量越大,压出收缩率越小;补强性低的各向异性的粒子(如陶土、碳酸镁等)压出收缩率也小。

    ( 3)在胶料中加入再生胶,可增加流动性,从而减小收缩率。

    ( 4)在胶料中加入油膏类软化剂,能起到润滑作用,减小收缩率,使制品表面光滑。

    ( 5)胶料可塑性大,容易流动,压出收缩率小。

2.压出温度

    压出温度高,能够增加胶料的流动性,减小膨胀率,且表面光滑。

3.压出速度

    压出速度越大,收缩率越大。但压出速度的大小受下列因素影响:

   ( 1)口型锥角角度越大,光滑度越高,压出速度越快,半成品表面越光滑,致密性越好。

    ( 2)胶料的可塑度小,压出速度慢。

    ( 3)软化剂品种对压出速度也有影响,树脂、沥青等粘性软化剂会减慢压出速度;硬脂酸、蜡类能加快压出速度。

   ( 4)补强填充剂的品种不同对压出速度的影响也不同, 使用软质炭黑的压出速度比用硬质炭黑的压出速度快。

   ( 5)压出温度升高,可提高压出速度,但要注意防焦烧。

4.半成品冷却

    冷却不均,使半成品收缩变形不一致。

压出半成品质量问题及原因

    在压出工艺中常见的质量问题有:半成品表面不光滑、焦烧、产生气泡或海绵、厚薄不均、规格不准确和条痕、裂口等。

1.半成品表面不光滑的原因

    机头和口型的温度低;供胶温度过高或机头温度过高而产生焦烧;牵引运输速度慢;胶料热炼不均或返回胶掺混不均;压出速度过快等。

2.焦烧的主要原因

    胶料配合不当,抗焦烧性差,焦烧时间短;机头温度过高;流胶口过小,机头处有积胶或口型与机头处有死角,造成胶料不流动;螺杆冷却不足;供胶中断,形成空车滞胶。

3.产生气泡或海绵

   压出速度过快,使胶料中的空气未及排出;原材料含水分和挥发分多;机头温度过高;供胶不足。

4.厚薄不均的原因

    芯型偏位或口型不正,口型板变形;压出温度控制不均;胶料热炼不均,压出速度与牵引速度配合不当等。

5.规格不准确的原因

    ( 1)厚度不对称,主要原因是芯型偏位或口型不正。

    ( 2)厚度复合要求,但宽度不足或过大,主要原因是牵引速度过快或过慢。

6.条形裂口的原因

     胶料中含有杂质或自硫胶粒;胶料可塑性过小;压出温度过高,胶料有焦烧倾向;口型或芯型粗糙不光;流胶口堵塞;各部位受压力不一致。


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