專利名稱：橡膠復(fù)合材料短纖維徑向取向擠出成型裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種橡膠復(fù)合材料中短纖維徑向取向擠出成型 裝置，特別是一種短纖維增強(qiáng)橡膠連續(xù)擠出成型且在擠出過程中實(shí)現(xiàn) 短纖維在膠料中徑向取向擠出成型的裝置。
技術(shù)背景
短纖維-橡膠復(fù)合材料是制備高性能輪胎理想的材料之一。研究 發(fā)現(xiàn)，膠料中加入短纖維，可使輪胎的滾動(dòng)阻力、抗?jié)窕院蜏髶p 失明顯降低，胎面抗撕裂性、抗崩花掉塊性提高，可以實(shí)現(xiàn)輪胎的輕 量化并使行駛噪音降低。如果短纖維在膠料中徑向取向，更能提高輪 胎的整體剛性，使汽車的平衡操縱性、乘坐舒適性及輪胎耐磨性均得 以提高。如何使短纖維沿徑向取向，國(guó)內(nèi)外許多研究者進(jìn)行了廣泛的 研究，目前主要解決的方法有 一是先采用普通機(jī)頭擠出的短纖維沿 周向取向的膠料，沖切成胎面斷面形狀，再一塊塊拼接到所需的胎面 長(zhǎng)度，這種方法效率非常低下，只適用于實(shí)驗(yàn)研究，目前還無法應(yīng)用 到實(shí)際生產(chǎn)中；二是采取改變機(jī)頭和口型結(jié)構(gòu)的方法直接擠出短纖維
徑向取向的膠筒，再縱向剖開，然后沿?cái)D出方向按部件要求的寬度進(jìn) 行裁切，該方法雖然在擠出短纖維徑向取向膠管上有應(yīng)用，但該方法 要用到輪胎生產(chǎn)上，卻存在著很多困難。因?yàn)檩喬ヌッ媸且粋€(gè)有一定 形狀和規(guī)格的產(chǎn)品，若擠出膠筒，必須進(jìn)行二次剖開和再裁切拼接， 操作繁瑣，生產(chǎn)效率低，還會(huì)影響輪胎成型工藝。如果直接擠出胎面， 其口型尺寸必須和輪胎的外直徑相當(dāng)，口型龐大，擠出機(jī)的規(guī)格巨大， 給機(jī)械制造帶來很大困難，幾乎難以實(shí)現(xiàn)，另外，對(duì)復(fù)合胎面的生產(chǎn) 更不可能實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，尋求提供一種新 型擠出成型設(shè)備裝置，在短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料擠出過程中，實(shí)現(xiàn)短纖維在膠料中徑向取向。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的機(jī)頭裝置主體由法蘭、流道板、阻 壩支撐板、定型板和機(jī)頭壓板所組成，機(jī)頭的入口端設(shè)計(jì)為錐形結(jié)構(gòu)，
中間部分為矩形截面結(jié)構(gòu)，出口端通過縮小流道厚度形成壩狀結(jié)構(gòu)； 法蘭與流道板相聯(lián)、流道板與阻壩支撐板相聯(lián)、阻壩支撐板與定型板 相聯(lián)、定型板與機(jī)頭壓板相聯(lián)；法蘭的正面上制有八個(gè)不同位置對(duì)稱 分布的螺紋扎，用八根雙頭螺桿將法蘭與流道板、阻壩支撐板、定型 板、機(jī)頭壓板按順序依次聯(lián)接在一起，雙頭螺桿另一端用螺母固定； 法蘭的邊緣上制有八個(gè)孔，通過螺栓連接將法蘭與擠出機(jī)固定連接， 法蘭入口端放置濾膠板，法蘭前端正上方設(shè)有一個(gè)溢膠閥并與溢膠調(diào) 節(jié)螺栓相聯(lián)，溢膠閥側(cè)面制有溢膠孔，當(dāng)機(jī)頭壓力過大時(shí)溢膠孔溢膠 降壓，溢膠孔的開關(guān)通過溢膠調(diào)節(jié)螺栓控制；法蘭內(nèi)部制有加熱水通 道，進(jìn)、出兩個(gè)加熱水孔位于法蘭前端右側(cè)；阻壩支撐板中間放置一 對(duì)阻壩調(diào)節(jié)塊，阻壩調(diào)節(jié)螺栓一端與阻壩調(diào)節(jié)塊固定，另一端通過螺 紋連接與阻壩支撐板相聯(lián)，通過阻壩調(diào)節(jié)螺栓可以控制阻壩間隙厚 度；定型板中間放置一對(duì)定型調(diào)節(jié)塊來調(diào)節(jié)定型間隙厚度，定型調(diào)節(jié) 塊夾在阻壩支撐板與機(jī)頭壓板之間，通過機(jī)頭壓板正面的一對(duì)對(duì)稱放 置的螺釘將其固定；機(jī)頭壓板內(nèi)部制有加熱水通道，進(jìn)、出兩個(gè)加熱 水孔位于機(jī)頭壓板右側(cè)；機(jī)頭壓板與法蘭、法蘭的出水口與機(jī)頭壓板 的進(jìn)水口通過高溫高壓水管相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)熱水的循環(huán)流動(dòng)對(duì)機(jī)頭進(jìn)行加 執(zhí)。
本發(fā)明短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料徑向取向擠出成型的具體步驟 是先將含有短纖維的橡膠熔融體加入到擠出機(jī)中通過螺桿進(jìn)行擠出 加工；在擠出機(jī)筒內(nèi)的螺桿末端，經(jīng)過擠出加工后的橡膠被擠入擠出 機(jī)頭的軸向取向流道，利用短纖維隨膠料流動(dòng)方向取向，在機(jī)頭的軸 向取向流道內(nèi)實(shí)現(xiàn)短纖維軸向方向取向；經(jīng)過軸向取向后的膠料在擠 出壓力作用下通過由收縮流道的厚度而形成的阻壩，利用橡膠擠出膨 脹的特點(diǎn)，膠料中的短纖維在膠料通過阻壩后迅速膨脹的過程中發(fā)生 翻滾，呈現(xiàn)出傾斜的趨勢(shì)；最后膨脹后的膠料沿流道繼續(xù)流動(dòng)，膠料在流道的中間和邊緣部分由于存在速度梯度，使短纖維傾斜程度加 劇，短纖維徑向取向的程度增大，經(jīng)過流動(dòng)一段距離并在被機(jī)頭擠出 之前，短纖維在膠料中實(shí)現(xiàn)徑向取向。
本發(fā)明裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn) 一是可應(yīng)用于各種通 用的橡膠擠出機(jī)上，應(yīng)用范圍廣泛；二是可實(shí)現(xiàn)短纖維-橡膠復(fù)合材 料連續(xù)擠出成型，并使制品均勻、密實(shí)；三是可實(shí)現(xiàn)短纖維-橡膠復(fù) 合材料的擠出成型過程中短纖維在膠料中的徑向取向；四是裝置的體 積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流道順暢、易于操作，對(duì)于操作人員的技術(shù)水平要 求較低，產(chǎn)品質(zhì)量提高，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本低。


圖1為本發(fā)明的主視剖面裝配結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為本發(fā)明所用裝置的俯視剖面裝配結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。 實(shí)施例
本實(shí)施例的擠出成型徑向取向的具體步驟如下
a) 將含有短纖維的混煉膠加入冷喂料擠出機(jī)內(nèi)，擠出機(jī)為
XJW60-200,螺桿轉(zhuǎn)速在15-60轉(zhuǎn)/分鐘之間，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)與剪切 作用進(jìn)行擠出加工成型，適用不同橡膠制品的要求；
b) 橡膠經(jīng)過螺桿輸送加壓后進(jìn)入擠出機(jī)機(jī)頭，在機(jī)頭的軸向取 向流道內(nèi)進(jìn)行第一次取向，在此過程中主要是利用短纖維隨膠料流動(dòng) 的特性進(jìn)行取向，實(shí)現(xiàn)在軸向取向流道內(nèi)短纖維可以大部分發(fā)生取 向，這一段的機(jī)頭壓力在2-6Mpa之間，壓力可通過溢膠閥調(diào)節(jié)。流 道的長(zhǎng)度可通過拆裝流道板調(diào)節(jié)，在10-50皿之間，以適用不同長(zhǎng)度 的短纖維的取向；流道的高度和寬度也可通過更換不同的流道板調(diào) 節(jié)，適用產(chǎn)品不同寬度和高度的要求。
c )經(jīng)過軸向取向后，膠料通過由收縮流道體的厚度而形成的"阻 壩"，膠料經(jīng)過阻壩的小間隙后，進(jìn)入間隙相對(duì)較大的定型區(qū)域，這 時(shí)的膠料就有了與擠出方向相垂直，也就是徑向方向的速度分量，且速度分量的大小可以通過調(diào)節(jié)機(jī)頭的壓力、流量和阻壩的間隙、長(zhǎng)度 和收縮角來調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)短纖維的徑向取向程度和角度，機(jī)頭壓力
在2-5Mpa之間，阻壩間隙在3-15mm之間，長(zhǎng)度在2-20mm之間，收 縮角在45° -75° ;
d)進(jìn)入定型區(qū)域后，膠料在流道的中間和邊緣部分由于具有速 度梯度，使短纖維取向程度進(jìn)一步增大。經(jīng)過一段定型的距離后，膠 料的高度趨于穩(wěn)定，這時(shí)，膠料被擠出口型，短纖維在成型產(chǎn)品中實(shí) 現(xiàn)徑向取向，定型區(qū)域的長(zhǎng)度在10-40mm之間，高度在5-30mm之間， 可根據(jù)不同橡膠制品的要求來調(diào)節(jié)。
本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括機(jī)頭壓板l、定型板2、阻壩支撐板3、 流道板4、溢膠閥5、溢膠調(diào)節(jié)螺栓6、法蘭7、濾膠板8、阻壩調(diào) 節(jié)螺栓9、阻壩調(diào)節(jié)塊10、定型調(diào)節(jié)塊11和高溫高壓水管12。
本實(shí)施例的短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料徑向取向擠出成型方法所 使用的機(jī)頭主要由法蘭7、流道板4、阻壩支撐板3、定型板2和機(jī) 頭壓板1組合而成；法蘭7的正面上制有八個(gè)不同位置對(duì)稱分布的螺 紋孔，用八根雙頭螺桿將法蘭7與流道板4、阻壩支撐板3、定型板 2、機(jī)頭壓板1按順序依次聯(lián)接在一起，雙頭螺桿另一端用螺母固定； 法蘭7正上方位置安裝有溢膠閥5，法蘭7正下方鉆一螺紋孔，以備 用來安裝壓力傳感器；阻壩支撐板3中間放置一對(duì)阻壩調(diào)節(jié)塊10，阻 壩調(diào)節(jié)螺栓9 一端與阻壩調(diào)節(jié)塊10固定，另一端通過螺紋連接與阻 壩支撐板3相聯(lián)，通過阻壩調(diào)節(jié)螺栓9可以控制阻壩間隙厚度；定型 板2中間放置一對(duì)定型調(diào)節(jié)塊11來調(diào)節(jié)定型間隙厚度，定型調(diào)節(jié)塊 11夾在阻壩支撐板3與機(jī)頭壓板1之間，通過機(jī)頭壓板1正面的一 對(duì)對(duì)稱放置的螺釘將其固定。
權(quán)利要求1. 一種橡膠復(fù)合材料短纖維徑向取向擠出成型裝置，主體結(jié)構(gòu)包括機(jī)頭壓板、定型板、阻壩支撐板、流道板、溢膠閥、溢膠調(diào)節(jié)螺栓、法蘭、濾膠板、阻壩調(diào)節(jié)螺栓、阻壩調(diào)節(jié)塊、定型調(diào)節(jié)塊和高溫高壓水管，其特征在于其機(jī)頭主體由法蘭、流道板、阻壩支撐板、定型板和機(jī)頭壓板組成，機(jī)頭的入口端為錐形結(jié)構(gòu)，中間部分為矩形截面結(jié)構(gòu)，出口端通過縮小流道厚度形成壩狀結(jié)構(gòu)；法蘭與流道板相聯(lián)，流道板與阻壩支撐板相聯(lián)，阻壩支撐板與定型板相聯(lián)，定型板與機(jī)頭壓板相聯(lián)；法蘭的正面上制有八個(gè)不同位置對(duì)稱分布的螺紋孔，用八根雙頭螺桿將法蘭與流道板、阻壩支撐板、定型板、機(jī)頭壓板按順序依次聯(lián)接在一起，雙頭螺桿另一端用螺母固定；法蘭的邊緣上制有八個(gè)孔，通過螺栓連接將法蘭與擠出機(jī)固定連接，法蘭入口端放置濾膠板，法蘭前端正上方設(shè)有一個(gè)溢膠閥并與溢膠調(diào)節(jié)螺栓相聯(lián)，溢膠閥側(cè)面制有溢膠孔，當(dāng)機(jī)頭壓力過大時(shí)溢膠孔溢膠降壓，溢膠孔的開關(guān)通過溢膠調(diào)節(jié)螺栓控制；法蘭內(nèi)部制有加熱水通道，進(jìn)、出兩個(gè)加熱水孔位于法蘭前端右側(cè)；阻壩支撐板中間放置一對(duì)阻壩調(diào)節(jié)塊，阻壩調(diào)節(jié)螺栓一端與阻壩調(diào)節(jié)塊固定，另一端通過螺紋連接與阻壩支撐板相聯(lián)，通過阻壩調(diào)節(jié)螺栓控制阻壩間隙厚度；定型板中間放置一對(duì)定型調(diào)節(jié)塊來調(diào)節(jié)定型間隙厚度，定型調(diào)節(jié)塊夾在阻壩支撐板與機(jī)頭壓板之間，通過機(jī)頭壓板正面的一對(duì)對(duì)稱放置的螺釘將其固定；機(jī)頭壓板內(nèi)部制有加熱水通道，進(jìn)、出兩個(gè)加熱水孔位于機(jī)頭壓板右側(cè)；機(jī)頭壓板與法蘭、法蘭的出水口與機(jī)頭壓板的進(jìn)水口通過高溫高壓水管相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)熱水的循環(huán)流動(dòng)對(duì)機(jī)頭進(jìn)行加熱。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種橡膠復(fù)合材料短纖維徑向取向擠出成型裝置，特別是一種在擠出過程中實(shí)現(xiàn)短纖維在膠料中徑向取向的裝置，其法蘭正面上制有八個(gè)螺紋孔，用八根雙頭螺桿和螺母將法蘭與流道板、阻壩支撐板、定型板、機(jī)頭壓板按順序依次聯(lián)接在一起，法蘭正上方裝有溢膠閥，正下方鉆一螺紋孔以安裝壓力傳感器；阻壩支撐板中間放置一對(duì)阻壩調(diào)節(jié)塊，阻壩調(diào)節(jié)螺栓一端與阻壩調(diào)節(jié)塊固定，另一端通過螺紋連接與阻壩支撐板相聯(lián)，阻壩調(diào)節(jié)螺栓控制阻壩間隙；定型板中間放置一對(duì)定型調(diào)節(jié)塊來調(diào)節(jié)定型間隙，定型調(diào)節(jié)塊夾在阻壩支撐板與機(jī)頭壓板之間并由螺釘將其固定，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理可靠，使用范圍廣，成本低，生產(chǎn)效率好，產(chǎn)品質(zhì)量高，性能穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B29C47/12GK201257742SQ200820172388
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者劉彩軍, 吳明生, 利 李, 汪傳生, 邊慧光 申請(qǐng)人:青島科技大學(xué)