銷釘式冷喂料擠出機

在對擠出技術的不斷探索中， 美國的 E n i r o ya l 公司作出了一大貢獻， 即 2 0世紀 6 0年代后期和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(xù)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(xiàn)象， 打破了膠塊， 達到了膠料塑化好、 膠溫低和節(jié)能的效果 ， 簡化了生產(chǎn)工藝。1 9 7 9年該項技術在美國獲得了專利。 銷釘式冷喂料擠出機的出現(xiàn)， 使冷喂料擠出機技術得到了很大的發(fā)展和提高。這種擠出機不僅在螺桿結構上有了較大改進， 而且由于在機筒上增加了銷釘， 使其對膠料的塑化性能、 擠出制品的致密性、 擠出量都有很大的提高， 并且排膠溫度較低， 可滿足多種生產(chǎn)工藝的擠出要求，同時由于改進了螺桿結構， 使其驅(qū)動功率下降，單位能耗明顯降低。由于其具有塑化性能好、 排膠溫度低、 擠出量大的特點， 在橡膠工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應用。

從 2 0世紀 5 0年代起 ， 我 國一些橡膠機械生產(chǎn)廠家如常州市鋒金寶橡塑機械有限公司相繼開發(fā)出了熱喂料擠出機， 并廣泛應用于輪胎、 膠管、 塑料等行業(yè)。我國對銷釘冷喂料擠出技術的開發(fā)始于 1 9 8 4年， 至今已有二 十多年的歷史。該技術在歷經(jīng)對螺紋結構、 螺紋參數(shù)、 銷釘配置方式與數(shù)量、 溫控及 喂料方式 等方面的不斷改進 和完 善后 ， 終 于被 國際認 可。 銷釘式冷喂料擠出機 已成 為擠出機市場的主導產(chǎn)品。

由于在斜交輪胎和子午線輪胎的生產(chǎn)中， 胎面、 胎側及三角膠等部件的生產(chǎn)， 大都采用 膠料復合擠出技術， 因此， 國內(nèi)外二復合、 三復合或四復合銷釘 式冷喂料 擠 出機 也就應 運而生。我國的復合擠出技術已日趨成熟， 復合擠出機的設計制造水平達到了國際先進水平， 不僅能提供各種組合形式的復合擠出機， 還能向國外著名的輪胎公司出口。桂林橡膠工業(yè)新技術開發(fā)實業(yè)總公司是國內(nèi)唯一能設計制造 四復合銷釘式冷喂料擠出機的企業(yè)， 也是國際上少數(shù)幾個能夠設計制造四復合銷釘式冷喂料擠出機的企業(yè) 之一， 該企業(yè)為法國米其林公 司開發(fā)的 ( P 9 0 / ①1 2 O / 中 2 o 0 / l 5 O四復合銷釘式冷喂料擠出機獲 得了用戶的好評。

國外橡膠擠 出機 的主要生產(chǎn)廠家約有 2 2家， 主要有德國特樂斯特( T r o e s t e r ) 、 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、 神戶制鋼、 今中機械， 美國法勒爾、 戴維斯標準 ， 意大利 波米 尼， 瑞士 R C M、 I m t e r p l a s t i -c a ， 英國的 I d d o r B r o t h e r 等公司。德國特樂斯特機械制造廠創(chuàng)建于 1 8 9 2年，其主要致力于輪胎， 電纜， 密封膠條和運輸帶等機械設備的開發(fā)研制和生產(chǎn)制造工作。該公司 生產(chǎn)的螺旋式橡膠擠出機( G S ) 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(chǎn)量和生產(chǎn)質(zhì)量被公認為行業(yè)標準。2 O世紀7 O年代中葉， 特樂斯特公司對 Q S M( 橫向流攪拌) 工藝的發(fā)展起到了推波助瀾的作用， 開發(fā)出 了Q S M銷釘式冷喂料擠出機。從此以后， 這一不斷發(fā)展的工藝使輪胎制造商和其他橡膠制品加 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(zhì)量好。由于 Q S M銷釘式冷喂料擠出機對所有膠料均適用。 所以已迅速推廣到橡膠工業(yè)的各個行業(yè)中。

德國貝爾斯托夫橡塑機械公司， 創(chuàng)建于 1 0 0年前， 是曼內(nèi)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(jīng)成為全世界塑膠橡膠生產(chǎn)加工擠出系統(tǒng)的領先的制造商之一。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(fā)并制造出其第一臺雙螺桿擠出機， 1 9 9 8年并入曼內(nèi)斯曼塑料機械集團。它為輪胎制造業(yè)提供擠出機和擠出系統(tǒng)、 復合擠出系統(tǒng)、 輥筒機頭擠出壓出系統(tǒng)及壓延機生產(chǎn)線。它的兩復合、 三復合和四復合擠出系統(tǒng)所制備的產(chǎn)品包括胎面、 胎側膠條和三角膠條等部件。該公司推出的 Z E B a s i c系列雙螺桿擠出機， 由于各部件實現(xiàn)了高度標準化， 這一系 列的設備具有極其優(yōu)異的性價比。Z E B a s i c新機型特別適用于通用型配混改性用途。隨著新的 Z E B a s i c機型的推出， 貝爾斯托夫公司構筑完成了全系列的雙螺桿擠出機產(chǎn)品， 其中包括超高性 能的 Z E U T X和 Z E U T型雙螺桿擠出機。Z E B a s i c 雙螺桿擠出機將在全球推廣。

2 0 0 4年荷蘭橡膠機械制造商 V MI 買斷了德 國A— z模型及機械制造有限公司的擠出機部 門， 從而擴展了產(chǎn)品范圍。這個事件拓展了 V MI在輪胎成型和橡膠工業(yè)領域的產(chǎn)品范圍。A—z 擠出產(chǎn)品包括： 多復合、 三復合及四復合擠出機， 擠出量由每小時 6 0 k g / 6 0 r am到每小時 78 0 0 k s / 2 5 0r am。

總的來說， 冷喂料橡膠擠出機已成為歐美等 發(fā)達國家的發(fā)展主流， 至9 O年代初歐美等發(fā)達 國家冷喂料擠 出機 已經(jīng) 占到生產(chǎn) 總量的 9 5 %。歐美等發(fā)達國家正在開發(fā)、 生產(chǎn) MT C D和 其它高速、 精密的新型擠出設備。

我國橡膠擠出機的年產(chǎn)量近 8 0 0臺， 生產(chǎn)廠 家有 5 O家左右， 主要分布在青島、 桂林、 內(nèi)蒙、 上 海等地。國內(nèi)雖然有眾多橡膠螺桿擠出機制造 企業(yè)。 但具備開發(fā)設計能力并在行業(yè)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(yè)新技術開發(fā)實 業(yè)總公司、 天津賽象科技股份有限公司、 內(nèi)蒙古富特橡塑機械有限公司和內(nèi)蒙古宏立達橡塑機械有限公司等。 國內(nèi)在八十年代中期開始接觸和使用 B e t - s t o r f f 公司及 T r o e s t e r 公司的三復合擠出技術和雙 復合擠出技術。內(nèi)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(fā)生產(chǎn)了多種規(guī)格的銷 釘式冷喂料復合擠出機， 使復合擠出設備實現(xiàn)了國產(chǎn)化， 并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雙復 合銷釘冷喂料擠出機， 為合肥佳通輪胎公司提供 了 ．1 2 0 / 1 5 0 / 1 2 0三復合銷釘式冷喂料擠出機，又為越南和臺資輪胎廠提供了多臺不同規(guī)格的銷釘式冷喂料復合擠出機。

在密封膠條生產(chǎn)中， 三復合機頭、 四復合機頭也得到較快 的發(fā) 展。我 國較早 引進 的密封膠條生產(chǎn)線復合機頭大都配有剪切機頭， 機頭結構比較復雜， 經(jīng)過多年發(fā)展， 使用的三復合、 四復合機頭結構相當簡單， 使用效果較好， 已不再采用剪切機頭。隨著國產(chǎn)化復合擠出設備的發(fā)展， 復合擠出技術及生產(chǎn)工藝將會出現(xiàn)較快發(fā)展的局 面 。 內(nèi)蒙古富特橡塑機械有限公司自行設計、 生產(chǎn)的配置“ L ” 型輥筒機頭 的銷釘式冷喂料擠出機， 已在輸送帶覆蓋膠膠片的生產(chǎn)工藝以及子午線輪胎氣密層膠 片生產(chǎn)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(yōu)點， 擠出膠片的氣密性好， 簡化了生產(chǎn)工藝， 減少了生產(chǎn)設備 ， 降低 了大量 能耗， 提高 了制 品質(zhì)量。

據(jù)報道， 部分國產(chǎn)復合擠出設備已可完全替代進口設備。桂林橡膠工業(yè)新技術開發(fā)實業(yè)總公司開發(fā) 的 中l(wèi) 5 0冷/ ~ 2 5 0熱雙復合擠出機組， 由于采用 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 k g / h ； 擠出 1 1.O O以下規(guī)格的胎面速度在 1 6—2 2 m / r a i n之間， 超出大多數(shù)同類進 口設備指標約 1倍。其開發(fā) 的 ~1 2 0 /中 2 0 0 / 中 2 5 0冷喂料三復合擠出機組， 成為國內(nèi)首臺用于全鋼輪胎生產(chǎn)的三復合擠出設備。中國化學工業(yè)桂林 工程公 司還 成功研制出四復合擠出機組 ， 達到和接近 國外先進水平， 已經(jīng)用于米其林公司生產(chǎn)的子午線輪胎的胎側擠出。該機組價值千萬元， 是專門生產(chǎn)各類高檔子午線輪胎的生產(chǎn)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(shù)廠商可以提供類似產(chǎn)品。 先進設備國產(chǎn)化， 有利于新型設備與技術的推廣， 提高企業(yè)裝備水平， 促進生產(chǎn)發(fā)展， 特別是由于我國子午線輪胎生 產(chǎn)的快速發(fā)展及銷釘式冷喂料擠出機所具有的優(yōu)勢， 使銷釘式冷喂料擠出機的推廣應 用具有更大優(yōu)勢 ， 成為熱喂料擠出機和普通冷喂料擠 出機的換代產(chǎn)品， 為銷釘式冷喂料擠 出機提供了廣闊的發(fā)展和應用前景 。

歐美等發(fā)達國家主要以冷喂料擠出機為主， MC T擠出機 已經(jīng)進入推廣階段。 至 2 0世紀 9 0年代末。 全球 已有數(shù)百臺 MC T擠出機投入使用， 僅在北美就有 1 0 0多臺用于輪胎的熱翻和冷翻。 據(jù)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 T D 一9 0 、 M C T D 一1 5 0 、 MC T D一 2 0 0組成的三復合擠出機， 其特點是體積 小 ， 節(jié)能 2 0 % ， 在北美地區(qū)用于翻胎作業(yè)。 盡管 MC T和 MC T D擠 出技術在開發(fā)商的宣 傳中介紹了許多優(yōu)點， 但并不是所有的MC T擠出 機都是成功的。國內(nèi)曾引進過 MC T 9 5 / 5 0 / 5 0三 復合設備， 計劃用于力車胎胎面的擠出， 但由于 塑化不均等問題而宣告失敗。根據(jù)德國 T r o e s t e r 公司的意見， 這種設計是不成功的。

隨著冷喂料擠出機的出現(xiàn)和廣泛應用 ， 熱喂 料擠出機的應用范圍正逐步縮小。 橡膠擠出機由 熱喂料向冷喂料發(fā)展， 冷喂料銷釘式擠出機已成 為發(fā)展主流。 銷釘式擠出機已較多地在我 國橡膠工 業(yè)中應用， 涉及輪胎胎面、 子午線輪胎胎側、 胎圈 膠、 各種膠管及 內(nèi)襯層膠片等。所用機 臺進 口、 國產(chǎn)都有， 螺桿直徑為 8 5～2 5 0 m m， 長徑比為 1 2 ～1 6。 銷釘式冷喂料擠 出機 由于具有優(yōu) 于熱喂料 擠出機和普通冷喂料擠出機的許多優(yōu)勢。 近十多 年來在我國橡膠工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用， 用途 不斷擴大。國 內(nèi)早期 引進 的銷釘式冷喂料擠 出 機主要用于子午線輪胎胎面膠擠 出和膠 管生產(chǎn) 中的膠芯和包膠生產(chǎn)工藝。半鋼、全鋼子午線輪胎胎面大多數(shù)都采用銷釘式冷喂料擠出 機生產(chǎn)。在斜交輪胎生產(chǎn)工藝以及其它橡膠制 品生產(chǎn)工藝 中， 許 多生產(chǎn)廠家都采用了銷釘式冷 喂料擠出機。在橡膠工業(yè)生產(chǎn)中， 傳統(tǒng)的生產(chǎn)工 藝是擠出機作為成型擠出工藝設備， 銷釘式冷喂 料擠 出機 由于擠出量大、 塑化效果好而已經(jīng)普遍 用于鋼絲 、 纖維簾線壓延機及氣密層膠片壓延機 的供膠。最近幾年 ， 銷釘式冷喂料擠出機也推廣 用于濾膠， 并得到了用戶的好評。

銷釘式冷 喂料 內(nèi)復 合擠 出機也 已廣 泛應 用在子午線輪胎生產(chǎn)中， 成為子午線輪胎生產(chǎn)的關鍵設備， 雖然一些企業(yè)在生產(chǎn)中仍然采用機外復合擠出工藝 ， 但 隨著新技術 、 新工藝 的改 進和更新， 以及市場經(jīng)濟的發(fā)展， 舊的生產(chǎn)工藝及裝備必將被淘汰， 內(nèi)復合擠出機是復合生產(chǎn)工藝的必然發(fā)展方向。

然而， 在我 國橡 膠工業(yè)生產(chǎn)企業(yè) 中， 熱喂料擠出機仍占有很大的比例。據(jù)不完全統(tǒng)計使用開煉機供膠的熱喂料擠出生產(chǎn)工藝在國內(nèi)占7 0 %左右， 我國很多老的橡膠生產(chǎn)企業(yè)使用的是2 O世紀 5 O年代的擠出設備， 工藝和設備落后。有些企業(yè)認為老的擠出設備有其一定的優(yōu)勢 ， 如開煉機煉膠分散性好 ， 可操作性好， 操作人員熟練等 ， 但銷釘式冷喂料擠出機 的優(yōu)勢大于熱喂料擠出機。銷釘式冷喂料擠出機代表了橡膠

擠出機的發(fā)展方向， 具有很大的發(fā)展?jié)摿?。由此可見?我國橡膠生產(chǎn)企業(yè) 中擠出工藝的技術改造， 進一步推廣使用銷釘式冷喂料擠出機還有很大的空間。

發(fā)展趨勢多螺桿

螺桿擠出機螺紋元件的嚙合區(qū)具有較大的速度梯度， 因此在嚙合區(qū)有利于物料的充分混合 。雙螺桿 、 “ 一” 字型三螺桿、 三角形三螺桿和 四螺桿擠出機的嚙合區(qū)個數(shù)分別為 1 、2 、3 、4個 ， 由于嚙合區(qū)個數(shù)的增加， 物料混合能力也逐漸增強。 三角形三螺桿和四螺桿擠出機具有特殊的結構—— 中心區(qū)。中心區(qū)的物料形成環(huán)流， 環(huán)流的存在促進了中心區(qū)物料的混合， 增加了物料在中心區(qū)的混合時間。經(jīng)過分析， 物料不會滯留于 中心區(qū)。 雙螺桿、 “ 一” 字型三螺桿、 三角形三螺桿和 四螺桿擠出機 的流量、 回流量 、 回流系數(shù) 以及平 均剪切速率依次逐漸增大， 從理論上驗證了多螺 桿擠出機在物料輸運能力以及物料混合能力等 方面均具有較佳的生產(chǎn)能力， 多螺桿擠出機更適 合聚合物的加工。