橡胶挤出设备螺杆的设计与选择

2022/09/15 分类:业内资讯新闻中心 2084 0

我们在选择橡胶挤出机螺杆的时候要根据产品种类的不同来进行选择，因为不同的橡胶产品在生产的时候用到的生产设备的配置需求是不一样的。比如说有些橡胶产品在生产的时候需要用到的螺杆比较短，有些橡胶产品在生产的时候要求抽真空等。对于这些不同的配置要求都是在选择橡胶挤出机的时候来进行针对性的设计的。比如说EPDM密封条在生产的时候就需要用到抽真空功能，所以我们在设计螺筒螺杆的时候就需要考虑到排气孔的设置，以及设备在生产过程当中对于螺杆长径比的设计等。所以说我们在选择橡胶挤出机的时候一定要结合产品的实际情况来进行选择。

橡胶挤出机的种类有很多，但是无论是哪种橡胶挤出机在生产产品的时候都是在挤出机螺料筒当中由螺杆对原料进行加工而完成橡胶的处理成型的，所以说橡胶挤出机的料筒螺杆在设备的生产当中是很重要的一个组成部分。

挤出机螺料筒螺杆一般根据原料的加工程序可以分为三个功能部分，每个部分各占螺杆长径的三分之一左右。

第一个功能部分在喂料系统前面到螺杆的三分之一长度处，这一部分主要对喂料的原料进行预热并把原料输送到螺筒的中断去进行深度加工，所以我们把这一部分就叫作螺杆的输送段。

第二部分是橡胶通过输送来到螺杆的中段来进行剪切，混炼，压缩等一系列的处理。一般橡胶的混炼加工都是在这一部分来进行完成的，所以我们把挤出机螺杆的这一部分称作是处理加工段，这一段的设计在整个螺杆当中是关键部分。

第三部分是处理好的橡胶通过螺杆的旋转被传送到接近模头的这一段，橡胶加工好以后在这里进行等计量分份，并均匀的向模头进行传送来保证模头挤出产品时的压力均衡性。所以我们把挤出机螺杆的这一部分叫作是螺杆的计量段。

我们在生产各种橡胶产品的时候由于产品的类型不同，所用到的设备的种类也不相同，但是无论是哪种橡胶挤出机其螺杆的功能设计基本上都是一样的。

1870年出现的橡胶挤出机是热喂料挤出机。它喂入的胶料要求必须经过热炼，且供料均匀、稳定、等速，料温保持在50～ 70℃，其螺杆短，螺纹沟深，均化效果不理想。从2 0世纪 70年代起一度出现长径比变小的现象。由于热喂料挤出机可连续挤出、操作简单、生产效率高、挤出成品形状稳定，在很多制品的生产工艺中，仍然采用热喂料挤出机。在轮胎生产中用于各种胎面、各种型胶的挤出以及在胶管、电缆及其它橡胶制品的生产中用于包胶及胶坯的挤出。

冷喂料挤出机出现于 20世纪40年代，60年代开始得到推广和普及，80年代成为发展主流。至90年代初期，欧美等发达国家用冷喂料挤出机生产的产品已经占到生产总量的 95% 。有分离型螺杆挤出机、挡板螺杆挤出机、空穴式螺杆挤出机、传递式混炼挤出机、销钉螺杆挤出机和多流道传递混合螺杆( MCT) 挤出机等。冷喂料排气挤出机的出现源于1 9 5 6年B e r n h a t d t 提出的抽真空挤出机螺杆的设计。它使用的螺杆按胶料窄压缩段螺槽中的流动状态可分普通型冷排螺杆和强力剪切型冷排螺杆。冷喂料排气挤出机的螺杆分为喂料段、压缩段、节流段、排气段和挤出段。节流段采用了浅槽等距等深螺纹，可使胶料获得较高的剪切和稳定的输送过程，同时也提高了排气效果。在冷喂料螺杆挤出机中，向挤出机中加入的是室温的胶条。橡胶挤出机也经常按是否用于排气来进行分类。

从设备结构来看，冷喂料挤出机与热喂料挤出机相比，一般有较长的机身，长径比( L / D) 为 8～20，螺纹沟较浅。由于机身长、功能多，进料温度低，其功率比热喂料挤出机大得多，约相当于同规格热喂料挤出机的2—4倍。如德国贝尔斯托夫公司生产的直径为 250ram的冷喂料挤出机的功率为500kw，而同规格的热喂料挤出机仅为105kw，但生产能力却比热喂料挤出机低。冷喂料挤出机的出现简化了生产工艺，所喂胶料不再需要热炼，胶料在室温下喂入挤出机，即可得到各种形状的制品胶胚。它完全可以替代热喂料挤出机，并可省去胶料热炼工序，简化了生产工艺，并可使机头建立较高压力，对提高挤出制品质量有一定效果，因此在某些制品的生产中得到了较为广泛的应用。但是为使胶料得到较好的塑化效果而设计的主副螺纹结构的螺杆，使挤出产量受到影响，而且需要较大的驱动功率，在一些生产工艺中的使用受到了限制。

主副螺纹冷喂料挤出机出现于1970年，它的主螺纹与普通型螺杆的螺纹相同，主要结构是在主螺纹槽中设置了具有一定高低差的副螺纹，而副螺纹则在螺距和螺棱高度上有所变化，只允许通过窄缝向前输送胶料，从而有效地消除了普通螺杆螺槽中胶料的“死区”，强化了塑化和混炼的效果，但它对胶料的混炼质量不均匀，消耗的能量较大。

螺纹元件的啮合区具有较大的速度梯度，因此在啮合区有利于物料的充分混合。双螺杆、 “ 一” 字型三螺杆、三角形三螺杆和四螺杆挤出机的啮合区个数分别为 1 、2 、3 、4个，由于啮合区个数的增加，物料混合能力也逐渐增强。三角形三螺杆和四螺杆挤出机具有特殊的结构——中心区。中心区的物料形成环流，环流的存在促进了中心区物料的混合，增加了物料在中心区的混合时间。经过分析，物料不会滞留于中心区。双螺杆、 “ 一” 字型三螺杆、三角形三螺杆和四螺杆挤出机的流量、回流量、回流系数以及平均剪切速率依次逐渐增大，从理论上验证了多螺杆挤出机在物料输运能力以及物料混合能力等方面均具有较佳的生产能力，多螺杆挤出机更适合聚合物的加工。

MCT挤出机沿螺杆轴向分为进料段、传递混合段和出料段。在传递混合段，螺杆和机筒内壁有螺旋相反的螺纹，在螺杆上流道数逐增、螺纹深度逐减，在混合传递区中部达到极值后逐渐恢复原状，在螺杆流道增多过程中，机筒内壁上流道数与螺杆上流道数相反、流道深度也与螺杆相反。依靠机械作用进行的，摩擦力很小，因此 MC T挤出机的螺杆长度远比普通挤出机的螺杆长度要短，仅为螺杆直径的7倍左右。

在对挤出技术的不断探索中，即20世纪60年代后期和90年代初开始了销钉技术的研究，将销钉从机筒圆周方向径向插入螺杆螺纹槽中，将流动的胶料进行剪切和搅拌。胶料变成熔体以低剪切速率在螺杆螺纹中流动，逐渐形成连续的粘流体，这样便破坏了胶料在挤出过程中的层流和结块现象，打破了胶块，达到了胶料塑化好、胶温低和节能的效果，简化了生产工艺。1979年该项技术在美国获得了专利。销钉式冷喂料挤出机的出现，使冷喂料挤出机技术得到了很大的发展和提高。这种挤出机不仅在螺杆结构上有了较大改进，而且由于在机筒上增加了销钉，使其对胶料的塑化性能、挤出制品的致密性、挤出量都有很大的提高，并且排胶温度较低，可满足多种生产工艺的挤出要求，同时由于改进了螺杆结构，使其驱动功率下降，单位能耗明显降低。由于其具有塑化性能好、排胶温度低、挤出量大的特点，在橡胶工业生产中得到了越来越广泛的应用。

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