第10章压出(挤出)加工工艺

1、 第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺 压出是使胶料通过挤出机机筒壁和螺杆间的作用，连续地制成各种不同形状半成品的工艺过程。压出工艺通常也称挤出工艺，它广泛地用于制造胎面、内胎、胶管以及各种断面形状复杂或空心、实心的半成品。它还可以用于胶料的过滤、造粒、生胶的塑炼以及上下工序的联动，如密炼机下的补充混炼下片，热炼后对压延机的供胶等。 压出工艺的主要设备为挤出机(压出机)。压出过程是对胶料起到剪切，混炼和挤压的作用。通过挤出机辊杆和机筒结构的变化，可以突出某种作用。若突出混炼作用，它可用于补充混炼若加强剪切作用，则可用于生胶的塑炼、再生胶的精炼和再生等。 挤出机的适用面广、

2、灵活机动性大，其挤出的半成品质地均匀、致密、容易变换规格。此外，挤出机设备还具有占地面积小、重量轻、机器结构简单、生产效率高、造价低、生产能力大等优点。 压出工艺是橡胶工业生产中的一个重要工艺过程。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺1.1 橡胶挤出机第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺挤出机由螺杆、机身、机头(包括口型和芯型)、机架和传动装置等部件组成。挤出机的规格是用螺杆外直径大小来表示的。例如，型号XJ-l15的挤出机，其中X表示橡胶，J表示挤出机,115表示螺杆外直径为115mm。挤出机的主要技术持征包括螺杆直径、长径比、压缩比、转速范围、螺

3、纹结构、生产能力、功率等。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺 螺杆外直径和螺杆螺纹长度之比为长径比。它是压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就长，受到的剪切、挤压和混炼作用就大，但阻力大，消耗的功率也多。热喂料挤出机的长径比一般在3-8之间，而冷喂料挤出机的长径比为8-17，甚至达到20。 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，它表示胶料在压出机内能够受到的压缩程度。橡胶压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)，其压缩比愈大，压出半成品致密程度就愈高。滤胶不需要压缩，因此滤胶机的压缩比一般为1。第十

4、四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺1.2 压压 出出 原原 理理一、挤出机的喂料一、挤出机的喂料 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，这些胶团自加料口处一个一个地连续形成并不断被推进，如图14-3所示。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺二、胶料在挤出机内的塑化二、胶料在挤出机内的塑化(压缩）压缩） 胶料进入挤出机形成胶团后，在沿着螺纹槽的空间一边旋转，一边不断前进的过程中，进一步软化，而且被压缩，使胶团之间间隙缩小，密度增高，进而胶团互相粘在一起，见图14-3。随着胶料进一步被压缩，机筒空

5、间充满了胶料。由于机筒和螺杆间的相对运动，胶料就受到了剪切和搅拌作用，同时进一步被加热塑化，逐渐形成了连续的粘流体。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺三、胶料在压出中的运动状态三、胶料在压出中的运动状态 胶料进入挤出机形成粘流体后，由于螺杆转动所产生的轴向力进一步将胶料推向前移，就像普通螺母沿轴向运动一样。但和螺母运动不同的是，胶料是一种粘弹性物质，在沿螺杆前进过程中，由于受到机械和热的作用，它的粘度发生变化，逐渐由粘弹性体变成粘流性流体。因此，胶料在挤出机中的运动又象是流体在进行流动，也就是说，胶料在挤出机中的运动，即具有固体沿轴向运动的特征，又具有流体流动的特征。第

6、十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺四、胶料在机头内的流动状态四、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，到达口型板之前的一段流动。已形成粘流体的胶料，在离开螺槽进入机头时，流动形状发生了急剧变化，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，其流动速度在机头流道中心要比靠近机头内壁处快得多、速度分布曲线呈抛物线状，如图14-7所示。胶料在机头内流动速度的不均，必然导致压出后的半成品产生不规则的收缩变形。为了尽可能减少这种现

7、象，必须增加机头内表面的光洁度，以减少摩擦阻力。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺五、胶料在口型中的流动状态和压出变形五、胶料在口型中的流动状态和压出变形 胶料在口型中的流动是胶料在机头中流动的继续，它直接关系到压出物的形状和质量。由于口型横截面一般都比机头横截面小，而且口型壁的长度一般都很小，因此胶料在口型中流速很大，形成的压力梯度很大，所以胶料的流动速度是呈辐射状的，如图14-11a所示。 胶料是一种粘弹性体，当它流过口型时同时经历着粘性流动和弹性回复两个过程。另外，胶料在口型中停留的时间很短，所以在口型中应力松弛不够充分。由于以上原因，压出物就会出现膨胀现象，如图

8、14-11b所示。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺 压出膨胀量主要取决于胶料流动时可回复变形量和松弛时间的长短。如果胶料松弛时间短，胶料从口型出来，其弹性变形已基本上松弛完毕，就表现有较小的压出膨胀量；如果胶料松弛时间长，胶料经过口型后，留存的弹性变形量还很大，压出膨胀量也就大。同理，如果口型壁长度大，胶料在口型中停留的时间长、胶料的弹性变形有足够时间进行松弛，压出膨胀量就小，反之则大。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺1.3 挤出机的生产能力挤出机的生产能力挤出机的生产能力Q为：式中

9、Q-压出量， cm3 min； QD-顺流流量， cm3 min； Qp-逆流流量， cm3 min； Q L-漏流流量 cm3 min。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺式中 N-螺杆转数，rs P-螺杆末端胶料的压力(机头压力), P -胶料粘度，Pas；、-随螺杆规格尺寸而变的系数，cm3。因此，挤出机的压出量为：第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺 从螺杆输送来的胶料总要经过机头口型才能压出。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： Q-通过机头口型的流量，cm3 min； P-机头压力， Pa -胶料粘度，Pas

10、； 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。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺(1)实测法 实际测定从口型中压出的半成品线速度和单位长度的重量，然后按下式计算： 式中 Q-压出机的实际流量，kgmm； -压出半成品的线速度，mmm； -设备利用系数； G-半成品每米长度的重量，kgm。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺(2)经验公式法。国产橡胶挤出机推荐按下述半经验公式进行计算： Q-挤出

11、帆的压出量，Kgh； -计算系数，由实测产量分析确定。 对压型挤出机， 0.00384； 对滤胶挤出机， 0.00256； D-螺杆直样，cm； n-螺杆转数，rmin -设备利用系数。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺1.3 压压 出出 工工 艺艺一、热喂料压出工艺一、热喂料压出工艺 热喂料压出工艺一般包括胶料热炼、压出、冷却、裁断及接取等工序。 (一一)胶料热炼胶料热炼 胶料在进入压出机之前必须进行充分的热炼预热，以进一步提高混炼胶的均匀性和胶料的热塑性，使胶料易于压出，得到规格准确、表面光滑的半成品。(二二)压出工艺压出工艺 压出操作开始前，先要预热挤出机的机筒、

12、机头、口型和芯型，以达到压出规定的温度，以保证胶料在挤出机的工作范围内处于热塑性流动状态。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺 压出工艺过程中常会出现很多质量问题，如半成品表面不光滑、焦烧、起泡或海绵、厚薄不均、条痕裂口、半成品规格不准确等。其主要影响因素为：(1)胶料的配合 配方中含胶率大的胶料压出速度慢、膨胀(或收缩)率大，半成品表面不够光滑。此外胶料不同压出性能也不同。(2)胶料的可塑度 胶料压出应有一定的可塑度，但可塑度过高，会使压出半成品失去挺性，形状稳定性差，尤其是中空制品表现出该现象持别明显。不同制品其可塑度要求不一。例如汽车内胎可塑度一般应控制在0.40-

13、0.46；而大型胶管内层胶的可塑度要求在0.2左右。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺 (3)压出温度 挤出机各段温度选取得正确与否，对压出工艺是十分重要的，挤出机各段的要求是不同的。通常情况是口型温度最高，机头次之，机筒温度最低。采用这种控温方法有利于机筒进料，其压出半成品表面光滑，尺寸稳定，膨胀(或收缩)率小。此外，如果压出温度较高时，压出顺利，压出速度快，焦烧危险性小，但如温度过高，又会引起胶料自硫，起泡等。如果压出温度过低，压出物松弛慢，收缩率大，断面增大，表面粗糙，电流负荷增加。另外不同的胶种和含胶率对压出的温度不同。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出

14、（挤出）加工工艺(4)压出速度 压出速度由螺杆的转速所决定，螺杆转速快，压出速度快，螺杆转速慢，压出速度慢。但在一定的螺杆转速下，胶料的配方和性质对压出速度影响也很大，如胶料的可塑度大，压出速度快：此外，压出温度高，压出速度亦快。(5)压出物的冷却 压出的半成品离开口型时，温度较高，有时可高达100以上。 冷却目的：1）防止半成品在存放时产生自硫；2）使胶料恢复一定的挺性，防止变形；3）使半成品进行冷却收缩，断面尺寸稳定。 第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺二、冷喂料压出工艺二、冷喂料压出工艺 螺杆挤出机用于橡胶加工已有100多年的历史。早期的挤出机螺杆较短，且喂料必须

15、经热炼机预热，因此通常将这类挤出机称热喂料挤出机。近40多年来，工业上已研制出螺杆较长、压出前胶料不必预热直接在室温下喂料的挤出机，该类挤出机称冷喂料挤出机。 采用冷喂料挤出机克服了热喂料挤出机需配用热炼设备，致使劳动力和动力消耗大，质量不稳定的缺点。因此，冷喂料压出得到了广泛迅速的发展。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺 (一一)冷喂料挤出机冷喂料挤出机 热喂料挤出帆螺杆的长径比较小，LD为3-8；冷喂料挤出机的长径比较大，LD达8-17，且螺纹深度较浅。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺(二二)冷喂料压出工艺及其优缺点冷喂料压出工艺及其优缺点

16、 1冷喂料的压出工艺操作 在加料前，机身与机头通蒸汽加热，并开快转速，以使各部位的温度普遍升到120，然后开放冷却水，在两分钟内使温度骤降到如下的标淮：机头为65 ，机身为60，装料口为55，此时方可加料。如压出合成橡胶胶料时，加料后不通蒸汽，但要一直开放冷却水。如为天然橡胶胶料时，挤出机各部位的温度应掌握得高一些。 冷喂料压出单位时间的产量大致与热喂料压出相同，且与螺杆转速成正比。第十四章第十四章 压出（挤出）加工工艺压出（挤出）加工工艺 2冷喂料压出的优缺点冷喂料压出的优缺点 与热喂料压出相比冷喂料压出有如下特点： (1)冷喂料压出对压力的敏感性小，尽管机头压力增加或口型阻力增大，但压出速率降低不大。 (2)由于不需热炼工序，减少了质量影响因素，从而压出物更加均匀 (3)胶料的热历程短，所以压出温度较高也不易发生早期硫化。 (4)应用范围广，灵活性大， 可适用于天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。 (5)冷喂料挤出机的投资和生产费用较低。冷喂料挤出机本身的价格比热喂料挤出机高出50，但它不再需要开炼机喂料和其它辅助设备，所以