橡膠擠出設備螺桿的設計與選擇

2022/09/15 分類:業內資訊新聞中心 2207 0

我們在選擇橡膠擠出機螺桿的時候要根據產品種類的不同來進行選擇，因為不同的橡膠產品在生產的時候用到的生產設備的配置需求是不一樣的。比如說有些橡膠產品在生產的時候需要用到的螺桿比較短，有些橡膠產品在生產的時候要求抽真空等。對于這些不同的配置要求都是在選擇橡膠擠出機的時候來進行針對性的設計的。比如說EPDM密封條在生產的時候就需要用到抽真空功能，所以我們在設計螺筒螺桿的時候就需要考慮到排氣孔的設置，以及設備在生產過程當中對于螺桿長徑比的設計等。所以說我們在選擇橡膠擠出機的時候一定要結合產品的實際情況來進行選擇。

橡膠擠出機的種類有很多，但是無論是哪種橡膠擠出機在生產產品的時候都是在擠出機螺料筒當中由螺桿對原料進行加工而完成橡膠的處理成型的，所以說橡膠擠出機的料筒螺桿在設備的生產當中是很重要的一個組成部分。

擠出機螺料筒螺桿一般根據原料的加工程序可以分為三個功能部分，每個部分各占螺桿長徑的三分之一左右。

第一個功能部分在喂料系統前面到螺桿的三分之一長度處，這一部分主要對喂料的原料進行預熱并把原料輸送到螺筒的中斷去進行深度加工，所以我們把這一部分就叫作螺桿的輸送段。

第二部分是橡膠通過輸送來到螺桿的中段來進行剪切，混煉，壓縮等一系列的處理。一般橡膠的混煉加工都是在這一部分來進行完成的，所以我們把擠出機螺桿的這一部分稱作是處理加工段，這一段的設計在整個螺桿當中是關鍵部分。

第三部分是處理好的橡膠通過螺桿的旋轉被傳送到接近模頭的這一段，橡膠加工好以后在這里進行等計量分份，并均勻的向模頭進行傳送來保證模頭擠出產品時的壓力均衡性。所以我們把擠出機螺桿的這一部分叫作是螺桿的計量段。

我們在生產各種橡膠產品的時候由于產品的類型不同，所用到的設備的種類也不相同，但是無論是哪種橡膠擠出機其螺桿的功能設計基本上都是一樣的。

1870年出現的橡膠擠出機是熱喂料擠出機。它喂入的膠料要求必須經過熱煉，且供料均勻、穩定、等速，料溫保持在50～ 70℃，其螺桿短，螺紋溝深，均化效果不理想。從2 0世紀 70年代起一度出現長徑比變小的現象。由于熱喂料擠出機可連續擠出、操作簡單、生產效率高、擠出成品形狀穩定，在很多制品的生產工藝中，仍然采用熱喂料擠出機。在輪胎生產中用于各種胎面、各種型膠的擠出以及在膠管、電纜及其它橡膠制品的生產中用于包膠及膠坯的擠出。

? ? ? 冷喂料擠出機出現于 20世紀40年代，60年代開始得到推廣和普及，80年代成為發展主流。至90年代初期，歐美等發達國家用冷喂料擠出機生產的產品已經占到生產總量的 95% 。有分離型螺桿擠出機、擋板螺桿擠出機、空穴式螺桿擠出機、傳遞式混煉擠出機、銷釘螺桿擠出機和多流道傳遞混合螺桿( MCT) 擠出機等。冷喂料排氣擠出機的出現源于1 9 5 6年B e r n h a t d t 提出的抽真空擠出機螺桿的設計。它使用的螺桿按膠料窄壓縮段螺槽中的流動狀態可分普通型冷排螺桿和強力剪切型冷排螺桿。冷喂料排氣擠出機的螺桿分為喂料段、壓縮段、節流段、排氣段和擠出段。節流段采用了淺槽等距等深螺紋，可使膠料獲得較高的剪切和穩定的輸送過程，同時也提高了排氣效果。在冷喂料螺桿擠出機中，向擠出機中加入的是室溫的膠條。橡膠擠出機也經常按是否用于排氣來進行分類。

? ? ? ?從設備結構來看，冷喂料擠出機與熱喂料擠出機相比，一般有較長的機身，長徑比( L / D) 為 8～20，螺紋溝較淺。由于機身長、功能多，進料溫度低，其功率比熱喂料擠出機大得多，約相當于同規格熱喂料擠出機的2—4倍。如德國貝爾斯托夫公司生產的直徑為 250ram的冷喂料擠出機的功率為500kw，而同規格的熱喂料擠出機僅為105kw，但生產能力卻比熱喂料擠出機低。冷喂料擠出機的出現簡化了生產工藝，所喂膠料不再需要熱煉，膠料在室溫下喂入擠出機，即可得到各種形狀的制品膠胚。它完全可以替代熱喂料擠出機，并可省去膠料熱煉工序，簡化了生產工藝，并可使機頭建立較高壓力，對提高擠出制品質量有一定效果，因此在某些制品的生產中得到了較為廣泛的應用。但是為使膠料得到較好的塑化效果而設計的主副螺紋結構的螺桿，使擠出產量受到影響，而且需要較大的驅動功率，在一些生產工藝中的使用受到了限制。

? ? ? ?主副螺紋冷喂料擠出機出現于1970年，它的主螺紋與普通型螺桿的螺紋相同，主要結構是在主螺紋槽中設置了具有一定高低差的副螺紋，而副螺紋則在螺距和螺棱高度上有所變化，只允許通過窄縫向前輸送膠料，從而有效地消除了普通螺桿螺槽中膠料的“死區”，強化了塑化和混煉的效果，但它對膠料的混煉質量不均勻，消耗的能量較大。

螺紋元件的嚙合區具有較大的速度梯度，因此在嚙合區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個數分別為 1 、2 、3 、4個，由于嚙合區個數的增加，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。中心區的物料形成環流，環流的存在促進了中心區物料的混合，增加了物料在中心區的混合時間。經過分析，物料不會滯留于中心區。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能力，多螺桿擠出機更適合聚合物的加工。

MCT擠出機沿螺桿軸向分為進料段、傳遞混合段和出料段。在傳遞混合段，螺桿和機筒內壁有螺旋相反的螺紋，在螺桿上流道數逐增、螺紋深度逐減，在混合傳遞區中部達到極值后逐漸恢復原狀，在螺桿流道增多過程中，機筒內壁上流道數與螺桿上流道數相反、流道深度也與螺桿相反。依靠機械作用進行的，摩擦力很小，因此 MC T擠出機的螺桿長度遠比普通擠出機的螺桿長度要短，僅為螺桿直徑的7倍左右。

在對擠出技術的不斷探索中，即20世紀60年代后期和90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象，打破了膠塊，達到了膠料塑化好、膠溫低和節能的效果，簡化了生產工藝。1979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，使冷喂料擠出機技術得到了很大的發展和提高。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，可滿足多種生產工藝的擠出要求，同時由于改進了螺桿結構，使其驅動功率下降，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，在橡膠工業生產中得到了越來越廣泛的應用。

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