橡膠的擠出工藝橡膠的擠出工藝11第十四章壓出工藝 1§14.1 橡膠擠出機(jī) 1一．?dāng)D出機(jī)結(jié)構(gòu) 1二．?dāng)D出機(jī)的選用 3§14.2 擠出過程原理 4一．工作原理 4二．膠料在擠出段中的流動(dòng)狀態(tài) 4三．膠料在機(jī)頭內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài) 5四．膠料在口型中的流動(dòng)和壓出膨脹 5五．?dāng)D出機(jī)的生產(chǎn)能力 6§14.3 口型設(shè)計(jì) 7一．口型設(shè)計(jì)的一般原則 7二．口型的具體設(shè)計(jì) 7§14.4 橡膠制品的壓出工藝 8一．熱喂料壓出工藝 8二．冷喂料擠出 10三．其它類型擠出機(jī)擠出 10§14.5 壓出半成品的收縮及質(zhì)量問題 11一．影響壓出工藝的因素 11二．壓出半成品質(zhì)量問題及原因 11思考題： 12第十四章壓出工藝壓出（擠出）是使高彈態(tài)的橡膠在擠出機(jī)機(jī)筒及轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿的相互作用下，連續(xù)地制成各種不同形狀半成品的工藝過程。應(yīng)用：制造輪胎胎面、內(nèi)胎胎筒、純膠管、膠管內(nèi)外層膠和電線電纜等半成品；也可用于膠料的過濾、造粒、生膠的塑煉、金屬絲覆膠及上下工序的聯(lián)動(dòng)。擠出成型的特點(diǎn)：（1）操作簡單、工藝控制較容易，可連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。（2）應(yīng)用范圍廣。通過擠出機(jī)螺桿和機(jī)筒的結(jié)構(gòu)變化，可突出塑化、混合、剪切等作用中的一種，與不同的輔機(jī)結(jié)合，可完成不同工藝過程的綜合加工。（3）可根據(jù)產(chǎn)品的不同要求，通過改變機(jī)頭口型成型出各種斷面形狀的半成品。也可通過兩機(jī)（或三機(jī)）復(fù)合壓出不同成分膠料或多色的復(fù)合胎面膠。（4）設(shè)備占地面積小、質(zhì)量輕、機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、靈活機(jī)動(dòng)性大。擠出機(jī)的分類：根據(jù)加工物料的不同可分為：橡膠擠出機(jī)和塑料擠出機(jī)；根據(jù)結(jié)構(gòu)特征可分為：熱喂料擠出機(jī)、冷喂料擠出機(jī)和排氣冷喂料擠出機(jī)；根據(jù)螺桿數(shù)量可分為：單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)和多螺桿擠出機(jī)；根據(jù)工藝用途不同分為：壓出擠出機(jī)、濾膠擠出機(jī)、塑煉擠出機(jī)、混煉擠出機(jī)、壓片擠出機(jī)及脫硫擠出機(jī)等?！?4.1 橡膠擠出機(jī)SXJSXJSJ-9090mmXJ-200200mm的橡膠擠出機(jī)。一．?dāng)D出機(jī)結(jié)構(gòu)（口型率等。1．機(jī)筒機(jī)筒在工作中與螺桿相配合，使膠料受到機(jī)筒內(nèi)壁和轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的相互作用，以保證膠料在壓力下移動(dòng)和混合，通常它還起熱交換的作用。為了使膠料沿螺槽推進(jìn)，必須使膠料與螺桿和膠料與機(jī)筒間的摩擦系數(shù)盡可能懸殊，機(jī)筒壁表面應(yīng)盡可能粗糙，以增大摩擦力，而螺桿表面則力求光滑，以減小摩擦系數(shù)和摩擦力。否則，膠料將緊包螺桿，而無法推向前進(jìn)。（1）機(jī)筒的結(jié)構(gòu)形式按結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩種。（2）喂料口與旁壓輥PAGEPAGE3喂料口的結(jié)構(gòu)與尺寸對(duì)喂料影響很大，而喂料情況往往影響擠出產(chǎn)量。在喂料口側(cè)壁螺桿的一旁加一壓輥構(gòu)成旁壓輥喂料，此種結(jié)構(gòu)供膠均勻，無堆料現(xiàn)象，半成品質(zhì)地致密，能提高生產(chǎn)能力，但功率消耗增加。2．螺桿螺桿是擠出機(jī)的主要工作部件。它在工作中產(chǎn)生足夠的壓力使膠料克服流動(dòng)阻力而被擠出，同時(shí)使膠料塑化、混合、壓縮，從而獲得致密均勻的半成品。螺桿的分類：按螺紋頭數(shù)分：單頭、雙頭、三頭和復(fù)合螺紋螺桿。雙頭螺紋螺桿用于壓型擠出；單頭螺紋螺桿多用于濾膠；復(fù)合螺紋螺桿多用于塑煉等。按螺紋方向分：有左旋和右旋兩種，橡膠擠出機(jī)多用右旋螺紋螺桿。按螺桿外型分：有圓柱形、圓錐形、圓柱圓錐復(fù)合形螺桿。圓柱形螺桿多用于壓型和濾膠；圓錐形螺桿多用于壓片和造粒；復(fù)合形螺桿多用于塑煉。（如等深變距型或等距變深型（如銷釘型（如副螺紋型）和復(fù)合型螺桿等。螺桿的結(jié)構(gòu)：（指螺紋部和頭部（指尾部（1）長徑比螺桿螺紋部分長度L與外直徑D之比為長徑比L/，是擠出機(jī)的重要參數(shù)之一。長徑比大，3~88~1720。（2）壓縮比螺桿加料端的螺槽容積與出料端的螺槽容積之比為壓縮比，它表示膠料在擠出機(jī)中可能受到的壓縮程度。比值越大，半成品致密性越好。壓縮比的大小視擠出機(jī)的用途而異。壓縮比過大，雖然可保證半成品質(zhì)地致密，但擠出過程的阻力增大，膠料升溫高易產(chǎn)生焦燒，且影響產(chǎn)量；壓縮比過小影響半成品致密程度。熱喂料擠出機(jī)常用壓縮比為1.3~1.4，有時(shí)可達(dá)1.6~1.7；冷喂料擠出機(jī)常用壓縮比為1.7~1.8，有時(shí)可達(dá)1.9~2.0。（3）螺紋導(dǎo)程S與升角α同一螺紋連續(xù)轉(zhuǎn)一圈相應(yīng)點(diǎn)間的距離稱螺紋導(dǎo)程。當(dāng)螺紋直徑確定后，螺紋導(dǎo)程不但決定了升角，而且影響螺紋槽的容積，它們的關(guān)系為：S(3-1)Fh(Sie)ie) (3-2)式中 螺紋槽縱截面積螺紋頭數(shù)。當(dāng)S也增大，此時(shí)吃料方便，產(chǎn)量高，但過大可能造成塑化不均，影響半成品質(zhì)量，且螺桿加工也困難；當(dāng)S也減小，此時(shí)軸向壓力大，膠料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間延長，塑化均勻，半成品質(zhì)量好，但螺紋容積小，產(chǎn)量下降。12~35oS為（0.5~1）D。（4）螺紋槽深度h螺紋槽深度減小時(shí)，膠料速度梯度增大，有利于膠料的剪切塑化，但膠料升溫高、產(chǎn)量小，增大h可提高產(chǎn)量，但過大時(shí)產(chǎn)量增加并不顯著，且影響螺桿的強(qiáng)度。一般h=（0.18~0.25）D，螺桿直徑大時(shí)系數(shù)取大值。（5）螺桿頭部形狀螺桿頭部形狀選擇應(yīng)有利于膠料流動(dòng)，防止產(chǎn)生死角而引起膠料焦燒。螺桿頭部形狀有四種：平頭螺桿頭、彈頭型螺桿頭、錐型螺桿頭和球型螺桿頭。平頭螺桿頭其頂端有死角，多用于濾膠機(jī)上；錐型螺桿頭無死角，有利于膠料流動(dòng)，且不易焦燒。3．機(jī)頭機(jī)頭對(duì)不同的擠出工藝（如壓型、濾膠、混煉、造粒等，其作用與結(jié)構(gòu)也不相同。對(duì)壓型擠出機(jī)的機(jī)頭來說，其主要作用是：使膠料由螺旋運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)；使機(jī)筒內(nèi)的膠料在擠出前產(chǎn)生必要的擠出壓力，以保證擠出半成品密實(shí)；使膠料進(jìn)一步塑化均勻；使擠出半成品成型。（1）機(jī)頭的類型按機(jī)頭的結(jié)構(gòu)分：有芯型機(jī)頭和無芯型機(jī)頭。按與螺桿的相對(duì)位置分：直向機(jī)頭、直角機(jī)頭和斜角機(jī)頭。按機(jī)頭用途不同分：內(nèi)胎機(jī)頭、胎面機(jī)頭、電纜機(jī)頭等。按機(jī)頭內(nèi)膠料壓力大小分：低壓機(jī)頭、中壓機(jī)頭、高壓機(jī)頭。（2）機(jī)頭的結(jié)構(gòu)橡膠擠出機(jī)的機(jī)頭結(jié)構(gòu)主要分為圓筒形、扁平形、T型和Y型。a．內(nèi)胎擠出機(jī)頭（圓筒形）用以制造各種空心制品，如膠管、內(nèi)胎、密封條等等。這種結(jié)構(gòu)的機(jī)頭又分為可調(diào)整口型和可調(diào)節(jié)芯型。b．胎面擠出機(jī)頭（扁平形）用以制造輪胎胎面。這種機(jī)頭又分為整體式和復(fù)合式兩種。c．電線、電纜擠出機(jī)頭（T型和Y型）用以制造電線電纜絕緣層，輪胎鋼絲圈及膠管包膠等。其結(jié)構(gòu)一般有兩種形式：直角機(jī)頭和斜角機(jī)頭。二．?dāng)D出機(jī)的選用0.3~0.75左右?？谛瓦^大，螺桿推力小，機(jī)頭內(nèi)壓力不足，排膠不均勻，半成品形狀不規(guī)整；口型過小，壓力太大，速度雖快些，但剪切作用增加，引起膠料生熱，增加膠料焦燒的危險(xiǎn)?！?4.2 擠出過程原理一．工作原理擠出成型是在一定條件下將具有一定塑性的膠料通過一個(gè)口型連續(xù)壓送出來，使它成為具有一定斷面形狀的產(chǎn)品的工藝過程。膠料沿螺桿前移過程中，由于機(jī)械作用及熱作用的結(jié)果，膠料的粘度和塑性等均發(fā)生了一定的變化，成為一種粘性流體。根據(jù)膠料在擠出過程中的變化，一般將螺桿工作部分按其作用不同大體上分為喂料段、壓縮段和擠出段三部分。各段工作特點(diǎn)如下：1．喂料段： 又稱為固體輸送段，此段從喂料口起至膠料熔融開始。膠料進(jìn)入加料口后，在旋轉(zhuǎn)螺桿的推擠作用下，在螺紋槽和機(jī)筒內(nèi)壁之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并形成一定大小的膠團(tuán)。2．壓縮段： 又稱為塑化段，此段從膠料開始熔融起至全部膠料產(chǎn)生流動(dòng)止。壓縮段接受由喂料段送來的膠團(tuán)，將其壓實(shí)、進(jìn)一步軟化，并將膠料中夾帶的空氣向喂料段排出。3．壓出段： 又稱為計(jì)量段，把壓縮段輸送來的膠料進(jìn)一步加壓攪拌，此時(shí)螺紋槽中已形成完全流動(dòng)狀態(tài)的膠料。由于螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)促使膠料流動(dòng)，并以一定的容量和壓力從機(jī)頭流道均勻擠出。二．膠料在擠出段中的流動(dòng)狀態(tài)一般把膠料在擠出段中的流動(dòng)看成是順流、倒流、漏流和環(huán)流的綜合流動(dòng)。順流：由于螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)促使膠料沿著螺紋槽向機(jī)頭方向的流動(dòng)，它促使膠料擠出，又稱為擠流。它的速度分布近似直線，在螺桿表面速度最大，在機(jī)筒內(nèi)壁速度近似為零。順流對(duì)擠出產(chǎn)量有利。倒流：由于機(jī)頭對(duì)膠料的阻力引起的，也稱壓力倒流或逆流。膠料順著壓力梯度沿螺桿通道而產(chǎn)生倒流。倒流引起擠出產(chǎn)量減少。漏流：在螺桿螺峰與機(jī)筒內(nèi)壁間縫隙，由于機(jī)頭阻力而引起的，它與順流方向相反，它引起擠出產(chǎn)量減少，見圖3-1。環(huán)流：又稱為橫流，由于螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的推擠作用引起的流動(dòng)，它與順流成垂直方向，促使膠料混合，對(duì)產(chǎn)量無影響，見圖3-2。環(huán)流對(duì)膠料起著攪拌混煉、熱交換和塑化的作用。圖3-1圖3-1漏流流動(dòng)示意圖1—機(jī)筒；2—螺桿圖3-2環(huán)流流動(dòng)示意圖1—機(jī)筒；2—螺桿3-3順流和逆流的綜合速度分布（）（b）（）順流和逆流的綜合速度分布；1—機(jī)筒內(nèi)壁；2—螺桿；h—螺槽深度三．膠料在機(jī)頭內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)膠料在機(jī)頭內(nèi)的流動(dòng)，是指膠料在離開螺紋槽后，到達(dá)口型板之前的流動(dòng)。膠料在螺桿螺紋槽中的流動(dòng)是呈螺旋狀前進(jìn)的，但從螺桿頭端出來進(jìn)入機(jī)頭流道時(shí)，料流形狀發(fā)生了急驟的變化，即由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，而且由于膠料具有一定的粘性，其流動(dòng)速度在流道中心要比靠近機(jī)頭內(nèi)壁處快得多，其速度分布呈拋物線狀。機(jī)頭壓力：在機(jī)頭流道所形成的對(duì)物料的壓力，該壓力在通過機(jī)頭時(shí)，逐漸下降。當(dāng)物料擠出口模時(shí)，下降為零。（1）（2）由機(jī)頭口模流道內(nèi)壁摩擦及流道收縮而形成。機(jī)頭的結(jié)構(gòu)要使膠料在由螺桿到口型的整個(gè)流動(dòng)方向上受到的推力和流動(dòng)速度盡可能保持一致。為此，機(jī)頭內(nèi)的餓流道應(yīng)呈流線型，無死角或停滯區(qū)，不存在任何湍流。四．膠料在口型中的流動(dòng)和壓出膨脹1．膠料在口型中的流動(dòng)膠料經(jīng)機(jī)頭流道進(jìn)入口型后，通過口型時(shí)受到更強(qiáng)烈的剪切塑化后擠出口型外。因此，口型內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)及口型結(jié)構(gòu)尺寸決定了制品的最終形狀和質(zhì)量。膠料是在機(jī)頭所形成的流體靜壓力作用下流過口型的，因此，膠料在口型中的流動(dòng)只表現(xiàn)為軸向運(yùn)動(dòng)。由于口型厚度一般很薄，膠料在口型中形成的壓力梯度很大。2．壓出膨脹膠料是粘彈性體，當(dāng)它流過口型時(shí)，同時(shí)經(jīng)歷粘性流動(dòng)和彈性變形。膠料由機(jī)頭進(jìn)入口型時(shí)，一般是流道變窄，流速增大，在流動(dòng)方向上形成速度梯度。這種速度使膠料產(chǎn)生拉伸彈性變形。當(dāng)口型流道較短時(shí)膠料拉伸變形來不及恢復(fù)，壓出后產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象（即壓出物的直徑大于口型直徑，而軸向出現(xiàn)回縮。壓出膨脹量主要取決于膠料流動(dòng)時(shí)可恢復(fù)變形量和松弛時(shí)間的長短。影響壓出膨脹的因素：（1）工藝因素口型形狀、口型（板厚度）壁長度、機(jī)頭口型溫度、壓出速度等。5（2）配方因素生膠和配合劑的種類、用量、膠料可塑性等。一般來說，膠料可塑性小、含膠率高、壓出速度快，膠料、機(jī)頭和口型溫度低時(shí)，壓出物的膨脹率（或收縮率）就大。五．?dāng)D出機(jī)的Th產(chǎn)能力QdQpQlQ可表示為：QQ Q Q (3-3)d p l1．螺桿特性曲線如果把膠料看成為牛頓型流體（即粘度不隨剪切應(yīng)力和剪切速率變化，在等溫和層流條件下，不考慮螺紋側(cè)壁的影響，可得出：QdN （3-4）Q / （3-5）pQ1/ （3-6）式中 —螺桿轉(zhuǎn)速r/P—螺桿末端膠料的壓力（機(jī)頭壓力Pa；—膠料粘度Pa.；α、β、γ—隨螺桿規(guī)格尺寸而變的系數(shù)，cm3；因此，擠出機(jī)的壓出量為：Q()P/ （3-7）η一定，擠出機(jī)規(guī)格一定（即γ為常數(shù)）時(shí)，由式Q與螺桿的轉(zhuǎn)速成正比，與機(jī)頭壓力成反比。將Q~P作圖，得到一直線，該直線表達(dá)了螺桿的幾何特性，稱為螺桿特性曲線。2．機(jī)頭特性曲線從螺桿輸送來的膠料總要機(jī)頭口型才能壓出。當(dāng)膠料流過機(jī)頭口型時(shí)，可按流體力學(xué)在層流時(shí)的流量公式計(jì)算出壓出量：QKP/ （3-8）式中 Q—通過機(jī)頭口型的流量機(jī)頭壓力膠料粘度k—機(jī)頭口型系數(shù)，cm3，與機(jī)頭，口型大小和形狀有關(guān)。k值越大，機(jī)頭口型阻力越小。是一個(gè)直線方程，它表達(dá)了機(jī)頭口型的特性，稱為機(jī)頭特性曲線。采用式（3-7）和（3-8）作圖，見圖3-4，當(dāng)轉(zhuǎn)速一定，k一定時(shí)，兩直線的交點(diǎn)即為壓出機(jī)的生產(chǎn)能力。6圖3-4 螺桿和口模的特性曲線（牛頓流體）§14.3 口型設(shè)計(jì)一．口型設(shè)計(jì)的一般原則（2）口型孔徑大小或?qū)挾葢?yīng)與擠出機(jī)螺桿直徑相適應(yīng)，壓出實(shí)心或圓形半成品時(shí)，口型孔的大口宜為螺桿直徑的1/3~3/。對(duì)于變平形的口型（如胎面膠等，一般相當(dāng)于螺桿直徑的2.5~3.5倍。（3）口型要有一定的錐角，口型內(nèi)端口型應(yīng)大，出膠口端口徑應(yīng)小。錐角大，壓出半成品光滑致密，但收縮率大。（4）口型內(nèi)部應(yīng)光滑，呈流線型，無死角，不產(chǎn)生渦流。（5）在有些情況下，為防止膠料焦燒，可在口型邊部適當(dāng)開流膠口（6）對(duì)硬度較高，焦燒時(shí)間短的膠料，口型應(yīng)較薄；對(duì)于較薄的空心制品或再生膠含量較多的制品，口型應(yīng)厚。二．口型的具體設(shè)計(jì)要掌握口型的設(shè)計(jì)首先要了解膠料的膨脹率。影響膠料膨脹率的因素很多：（1）膠種和配方：膠種不同，其擠出膨脹率不同；含膠率高擠出膨脹率大；無機(jī)填料膨脹率比炭黑小。（2）膠料可塑度：膠料可塑度越大，擠出膨脹率越??；（3）機(jī)頭溫度：機(jī)頭溫度高，擠出膨脹率?。唬?）擠出速度：擠出速度快，膨脹率大；（5）半成品規(guī)格：半成品規(guī)格大的，膨脹率??；（6）壓出方法：膠管管坯采用有芯壓出時(shí)，膨脹率比無芯壓出時(shí)要小。由于影響壓出膨脹的因素很多，所以口型很難一次設(shè)計(jì)成功，需要邊試驗(yàn)、邊修正，最后得到所需要的口型。（一）幾何形狀規(guī)則的制品（膠管、內(nèi)胎、圓棒、方形條等）口型設(shè)計(jì)幾何形規(guī)則的制品口型設(shè)計(jì)比較簡單，首先在規(guī)定的操作條件（溫度、壓出速度等）下，選一個(gè)接近制品尺寸的現(xiàn)有口型，用規(guī)定膠料壓出一段坯料，計(jì)算出膨脹率，由此膨脹率確定出新設(shè)計(jì)制品口型的尺寸，然后按略小于此口型尺寸開模、試驗(yàn)、修模，直到符合設(shè)計(jì)要求。7PAGEPAGE8口型直徑=（設(shè)計(jì)內(nèi)徑+制品壁厚×2）/擠出膨脹率（二）幾何形狀不規(guī)則制品（胎面、異型膠條等）的口型設(shè)計(jì)各部位的寬度和厚度除以膨脹率。§14.4 橡膠制品的壓出工藝一．熱喂料壓出工藝熱喂料擠出工藝一般包括膠料、擠出冷卻、裁斷接取等工序。（一）膠料熱煉和供膠熱煉使混煉膠均勻性和熱塑性進(jìn)一步提高，易于擠出，并獲得規(guī)格準(zhǔn)確表面光滑的制品。熱煉分兩步進(jìn)行：第一步粗煉，輥溫45℃，輥距1~2mm，提高膠料的均勻性；第二步細(xì)煉，輥溫60~70℃，輥距5~6mm，增加膠料的熱塑性。在供膠或喂料時(shí)應(yīng)連續(xù)而且均勻，以免造成供膠脫節(jié)或過剩，經(jīng)細(xì)煉后的膠料在供膠前不宜停放過長，以免影響熱塑性。（二）壓出操作中的主要工藝條件在擠出操作開始前，要按擠出機(jī)操作規(guī)程預(yù)熱機(jī)筒、螺桿及機(jī)頭口型。開始供膠后，要調(diào)節(jié)擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速、口型位置和接取速度，并測(cè)定和觀察擠出半成品的尺寸、表面狀態(tài)（光滑程度、有無氣泡等、厚薄均勻程度等，直至完全符合工藝要求的公差范圍為止。擠出操作中的主要工藝條件：（1）膠料的可塑性供擠出用膠料的可塑度為0.25~0.（冷喂料擠出為0.3~0.。膠料可塑性小，則流動(dòng)性不好，擠出后半成品表面粗糙、膨脹大；但可塑度太大，半成品缺乏挺性、容易變形。（2）擠出機(jī)溫度：擠出機(jī)各段溫度直接影響到擠出工藝的正常進(jìn)行和制品的質(zhì)量。擠出機(jī)溫度隨不同部位不同膠料而有差異。擠出機(jī)一般以口型溫度最高，機(jī)頭次之，機(jī)筒最低。采用這種控溫方法，有利于機(jī)筒進(jìn)料，可獲得表面光滑、尺寸穩(wěn)定和收縮較小的擠出物。（3）擠出速度：擠出速度通常是以單位時(shí)間內(nèi)擠出物料體積或質(zhì)量來表示，對(duì)一些固定產(chǎn)品，也可用單位時(shí)間擠出長度來表示。同一機(jī)臺(tái)，當(dāng)擠出膠料中生膠含量低或擠出性能較好時(shí)，擠出速度可選取較高的范圍，反之取低速范圍。（4）擠出物的冷卻：冷卻的目的：防止半成品存放時(shí)自硫；使膠料恢復(fù)一定的挺性，防止變形；使半成品冷卻收縮定形。冷卻方式：噴淋和水槽冷卻。為防驟冷（冷卻程度不一導(dǎo)致變形不規(guī)則；噴霜，常采用40℃20~30℃。擠出大型的半成品（胎面，一般須經(jīng)預(yù)縮處理后才進(jìn)入冷卻槽。預(yù)縮率可達(dá)到5%~12。（三）擠出工藝過程1．胎面的擠出工藝胎面膠采用擠出方法成型的優(yōu)點(diǎn)：胎面膠質(zhì)量較高，更換胎面尺寸規(guī)格比較容易，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。胎面膠分為胎冠、胎冠基部層和胎側(cè)三部分。胎面膠的擠出方法，可分為整體擠出和分層擠出兩類。胎面整體擠出1）用一種膠料，在一臺(tái)擠出機(jī)上用變平機(jī)頭成型；（包括胎冠基部層）料，或胎冠（包括基部層）和胎側(cè)料。用兩臺(tái)擠出機(jī)、兩種膠料，分別壓出胎冠和胎側(cè)（包括胎冠基部層，在運(yùn)輸傳送帶上熱貼合，并經(jīng)多圓盤活絡(luò)輥壓實(shí)為一整體。目前生產(chǎn)上多采用此法。此外，還有采用三種膠料分別制造胎冠、胎冠基部層和胎側(cè)復(fù)合胎面的擠出方法（三方四塊。胎面分層壓出聯(lián)動(dòng)裝置一般包括擠出機(jī)及附屬的熱煉供膠裝置、胎面的壓出運(yùn)輸帶、胎面貼合用多圓盤活絡(luò)輥、標(biāo)記輥、檢查秤、收縮輥道、冷卻水槽、吹風(fēng)干燥器、胎面定長稱量裁斷裝置、胎面堆放裝置等。2．濾膠工藝一般薄壁或質(zhì)量要求高的制品，要求去除膠料中的雜質(zhì)，以免影響制品的氣密性和抗撕裂性。濾膠工藝中，膠料內(nèi)不能加入硫黃、超速級(jí)促進(jìn)劑，以防膠料溫度過高時(shí)產(chǎn)生焦燒。膠料過濾前要在開煉機(jī)上熱煉，以增加熱塑性。熱煉和供膠方法與一般擠出機(jī)相同。濾膠機(jī)各60~80NR130℃，30%SBR140℃。過濾后的膠料，可用開煉機(jī)壓片降溫，并按工藝要求加入硫黃和促進(jìn)劑。3．內(nèi)胎的擠出工藝內(nèi)胎擠出所用的擠出機(jī)，除機(jī)頭外，其它結(jié)構(gòu)與一般擠出機(jī)相同，主要部分為芯型和口型兩部分。芯型和口型間間隙的大小決定了內(nèi)胎胎筒的厚度和大小。芯型和口型可以更換以壓出不同大小的內(nèi)胎胎筒。胎筒厚度的調(diào)節(jié)方式（）2）調(diào)節(jié)芯型式。在擠出過程中，內(nèi)胎胎筒的厚度與膠料性質(zhì)、熱煉情況、擠出機(jī)各部位的溫度等密切相關(guān)。因此需根據(jù)膠料的性質(zhì)制定不同的工藝條件。具體的擠出工藝：銅嘴檢查酸堿處理銅嘴檢查酸堿處理烘干模壓硫化檢查折彎墊片打毛涂糊烘干膠條裁片稱量刷片晾干濾膠濾膠熱煉加硫壓出冷卻貼氣門嘴膠墊定長裁斷檢查停放半成品檢查硫化成型二次割頭打眼二．冷喂料擠出優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省熱煉設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，而且由于主機(jī)強(qiáng)化了螺桿的剪切及塑化作用，使膠料獲得均勻的溫度和可塑度；改善了擠出制品的質(zhì)量，提高了表面光潔度，擠出半成品具有較穩(wěn)定一致的尺寸規(guī)格；冷喂料壓出隊(duì)壓力的敏感性??；應(yīng)用范圍廣，靈活性大；冷喂料擠出機(jī)的投資和生產(chǎn)費(fèi)用較低。目前冷喂料擠出在電線、電纜、膠管等小規(guī)格制品擠出方面逐漸取代了熱喂料擠出機(jī)。冷喂料擠出工藝與熱喂料有所不同，加熱前應(yīng)先將各部位的溫度調(diào)節(jié)到規(guī)定值。各部位常用溫<3535~5040~6050~7080~100℃。冷喂料擠出常采用冷喂料排氣擠出機(jī)，其特點(diǎn)是在擠出過程中排除膠料中的氣體，提高膠料的致密性，減少膠料中的氣孔，降低膠料的擠出膨脹率。三．其它類型擠出機(jī)擠出隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，目前又出現(xiàn)了很多特種用途的擠出機(jī)，以滿足橡膠生產(chǎn)的需要。（一）排氣式擠出機(jī)擠出該類擠出機(jī)的螺桿由加料段、第一計(jì)量段、排氣段和第二計(jì)量段組成。由排氣擠出機(jī)擠出的半成品，氣孔少，產(chǎn)品密實(shí)。排氣擠出機(jī)常與微波或鹽浴硫化設(shè)備組成連續(xù)硫化流水線，生產(chǎn)電線、電纜、密封條等擠出產(chǎn)品。（二）傳遞式螺桿擠出機(jī)擠出傳遞式螺桿擠出機(jī)又稱為剪切式混煉擠出機(jī)，主要用于膠料的補(bǔ)充混煉，胎面壓出及壓延機(jī)供膠。該擠出機(jī)的螺紋槽深度由大漸小乃至無溝槽，而機(jī)筒上的槽由小至大，互相配合，一般在擠出機(jī)上這樣的變化有2~4個(gè)區(qū)段。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，膠料在螺桿與機(jī)筒的槽溝內(nèi)互相交替，不斷更新對(duì)膠料的剪切面，致使膠料產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切作用，從而導(dǎo)致十分有效的混煉效果。（三）擋板式螺桿擠出機(jī)擠出程中多次被螺紋和擋板進(jìn)行分割、匯合、剪切、攪拌，完成混合作用。（四）高強(qiáng)力型螺桿擠出機(jī)擠出（五）銷釘型擠出機(jī)擠出銷釘型擠出機(jī)裝有穿過機(jī)筒并指向螺桿軸線的銷釘。該類擠出機(jī)由于膠料的流動(dòng)與傳遞均伴隨著一個(gè)低的剪切梯度，所以膠料的摻混程度與均勻現(xiàn)象特別好，溫升也不太高。（六）槽穴式擠出機(jī)擠出槽穴式擠出機(jī)在擠出機(jī)內(nèi)有許多槽穴，膠料在擠出機(jī)內(nèi)要經(jīng)過許多槽穴，擠出時(shí)膠料在擠出機(jī)內(nèi)受到兩種不同的作用?！?4.5 壓出半成品的收縮及質(zhì)量問題一．影響壓出工藝的因素1．Th膠的組成與性質(zhì)（1）適當(dāng)選擇生膠品種，在常用的橡膠品種中，SBR、CR、IIR的收縮率都大于NR和BR。（2）加入補(bǔ)強(qiáng)填充劑，降低生膠含膠率，減少膠料的彈性變形。炭黑粒徑的大小對(duì)膠料的收縮率無影響，而結(jié)構(gòu)性和用量對(duì)收縮率有顯著的影響。炭黑的結(jié)構(gòu)性越高、用量越大，壓出收縮率越?。谎a(bǔ)強(qiáng)性低的各向異性的粒子（如陶土、碳酸鎂等）壓出收縮率也小。（3）在膠料中加入再生膠，可增加流動(dòng)性，從而減小收縮率。（4）在膠料中加入油膏類軟化劑，能起到潤滑作用，減小收縮率，使制品表面光滑。（5）膠料可塑性大，容易流動(dòng)，壓出收縮率小。2．壓出溫度壓出溫度高，能夠增加膠料的流動(dòng)性，減小膨脹率，且表面光滑。3．壓出速度壓出速度越大，收縮率越大。但壓出速度的大小受下列因素影響：（1）口型錐角角度越大，光滑度越高，壓出速度越快，半成品表面越光滑，致密性越好。（2）膠料的可塑度小，壓出速度慢。（3）軟化劑品種對(duì)壓出速度也有影響，樹脂、瀝青等粘性軟化劑會(huì)減慢壓出速度；硬脂酸、蠟類能加快壓出速度。（5）壓出溫度升高，可提高壓出速度，但要注意防焦燒。4．半成品冷卻冷卻不均，使半成品收縮變形不一致。二．壓出半成品質(zhì)量問題及原因在壓出工藝中常見的質(zhì)量問題有：半成品表面不光滑、焦燒、產(chǎn)生氣泡或海綿、厚薄不均、規(guī)格不準(zhǔn)確和條痕、裂口等。1．半成品表面不光滑的原因機(jī)頭和口型的溫度低；供膠溫度過高或機(jī)頭溫度過高而產(chǎn)生焦燒；牽引運(yùn)輸速度慢；膠料熱煉不均或返回膠摻混不均；壓出速度過快等。2．焦燒的主要原因膠料配合不當(dāng)，抗焦燒性差，焦燒時(shí)間短；機(jī)頭溫度過高；流膠口過小，機(jī)頭處有積膠或口型與機(jī)頭處有死角，造成膠料不流動(dòng)；螺桿冷卻不足；供膠中斷，形成空車滯膠。3．產(chǎn)Th氣泡或海綿壓出速度過快，使膠料中的空氣未及排出；原材料含水分和揮發(fā)分多；機(jī)頭溫度過高；供膠不足。4．厚薄不均的原因芯型偏位或口型不正，口型板變形；壓出溫度控制不均；膠料熱煉不均，壓出速度與牽引速度配合不當(dāng)?shù)取?．規(guī)格不準(zhǔn)確的原因（1）厚度不對(duì)稱，主要原因是芯型偏位或口型不正。（2）厚度復(fù)合要求，但寬度不足或過大，主要原因是牽引速度過快或過慢。6．條形裂口的原因膠料中含有雜質(zhì)或自硫膠粒；膠料可塑性過??；壓出溫度過高，膠料有焦燒傾向；口型或芯型粗糙不光；流膠口堵塞；各部位受壓力不一致。思考題：1．什么叫擠出？它在橡膠加工中有何作用？2．什么叫壓縮比？擠出機(jī)螺桿中的壓縮比根據(jù)什么來確定？3．?dāng)D出口型選擇時(shí)應(yīng)注意哪些方面？4．?dāng)D出成型過程有哪些主要的工藝參數(shù)，簡單分析其影響。5．橡膠冷喂料擠出工藝有何特點(diǎn)？6．胎面擠出方法有幾種？胎面擠出后冷卻方法有何特點(diǎn)？其工藝過程的溫度如何控制？7．內(nèi)胎胎筒擠出厚度受何工藝參數(shù)影響，如何調(diào)整？8．影響口型膨脹的因素有哪些？4進(jìn)行熱量衡算，可以確定為達(dá)到一定的物理或化學(xué)變化須向設(shè)備傳入或從設(shè)備傳出的熱量；根據(jù)熱量衡算可確定冷卻劑的用量以及設(shè)備的換熱面積。故我們要進(jìn)行較為詳盡的熱量衡算。進(jìn)行熱量衡算的第一步就是進(jìn)行所需聚合釜數(shù)量的計(jì)算，由表 3.4 得出M總=1981.64+3.17+3864.20+91.55+1.98+1.98+3.96+0.1982+0.1982=5948.88(kg/h)又因?yàn)槲锪系钠骄芏葹?99kg/m3故平均流量=M ÷899=6.62(m3/h)取反應(yīng)釜體積V=30(m3)則每釜滯留總時(shí)間t=30÷6.62=4.53總反應(yīng)時(shí)間為t=9h則9÷4.53=1.99(2釜)故本設(shè)計(jì)采用兩釜串聯(lián)的流程。確定了兩釜串聯(lián)的流程后開始進(jìn)行熱量衡算。聚合反應(yīng)釜需要計(jì)算以下熱量：聚合熱，各反應(yīng)器的冷卻熱，攪拌熱，大氣吸熱。聚合熱根據(jù)該工藝的轉(zhuǎn)化率—時(shí)間函數(shù)曲線可知，聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)時(shí)間成正比，基本呈直線關(guān)系，反應(yīng)過程放熱比較均勻，因此單釜的聚合熱按照總聚合熱按照反應(yīng)時(shí)間取平均計(jì)算。丁二烯和苯乙烯的摩爾熱容為：BD：18.7(kcal/mol) ST：16.68(kcal/mol)每小時(shí)釜中的聚合熱Q=856.07×1000÷54×18.7+255.71×1000÷104×16.68=296453.87+41011.95=337465.82(kcal)反應(yīng)9小時(shí)，每釜的聚合熱337465.82÷1.99=169580.81(kcal/h)冷卻熱表4.1顯示了各反應(yīng)器的冷卻顯熱首釜10℃~7℃首釜10℃~7℃次釜7℃~5℃17第一反應(yīng)釜溫度從10℃降至7℃的冷卻熱見表4.2：Flow(kg/h)TC(7℃Flow(kg/h)TC(7℃)pqFCΔT(kcal/h)p第二反應(yīng)釜從7℃降至5℃的冷卻顯熱見表4.3：4.37℃5℃的冷卻顯熱Flow(kg/h)TC(7℃)pqFCΔT(kcal/h)pBD1517.8530.5482495.35ST596.6230.396708.78EMF3580.6630.97710494.91MOD16.0730.29.642ACT224.4830.995670.07OXT17.0430.210.22TOTAL——————14388.972BD1517.8520.5481663.56ST596.6220.396472.52EMF3580.6620.9776996.61MOD16.0720.26.43ACT224.4820.995446.72OXT17.0420.