短纖維徑向取向增強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及了短纖維徑向取向增強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置，包括入口段、流道板、定型段，流道板的流道在入口處為錐形，在出口處為矩形；在流道板后端設(shè)置一滾筒，流道板的流道末端與滾筒的下半部分共同形成定型段，滾筒的直徑為流道板出口寬度的5倍以上；滾筒軸心與流道板出口壁面在同一平面，在膠料推動(dòng)作用下，滾筒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)將膠料擠出口模。本實(shí)用新型裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)利用膠料的流動(dòng)特性(壁面無滑移)導(dǎo)致纖維軸向取向的特性，使膠料通過滾筒壁面移動(dòng)使纖維取向，取向原理簡單，操作可行，纖維取向度高。2)胎面膠料靠旋轉(zhuǎn)的滾筒確定胎面尺寸，其尺寸更加精準(zhǔn)。3)結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)簡單，便于工業(yè)化的連續(xù)推廣。
【專利說明】
短纖維徑向取向増強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及短纖維徑向取向增強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置，特別是針對于短纖維徑向取向應(yīng)用于再制造輪胎胎面的擠出成型裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]廢舊輪胎的處理是當(dāng)今人們面臨的嚴(yán)重問題之一。中國汽車市場的快速發(fā)展，使得輪胎生產(chǎn)的規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，廢舊輪胎也在源源不斷地產(chǎn)生。國內(nèi)每年的廢舊輪胎達(dá)到2億多條，折合橡膠資源約300多萬噸。據(jù)計(jì)算，這么巨大數(shù)量的廢舊輪胎，如果能夠100%地得到回收再利用，可相當(dāng)于中國5年的天然橡膠產(chǎn)量。為了滿足不斷提高的制品性能要求，橡膠朝著高強(qiáng)度、耐磨、穩(wěn)定和耐老化的方向發(fā)展，但是同時(shí)造成了廢棄后的橡膠長時(shí)期不能自然降解的問題，大量的廢舊橡膠造成了比塑料污染(白色污染)更難處理的黑色污染，另一方面浪費(fèi)了寶貴的橡膠資源。
[0003]舊輪胎循環(huán)利用已成為資源節(jié)約環(huán)境友好型的朝陽行業(yè)，舊輪胎再制造是國際公認(rèn)的輪胎減量化、再利用和資源化的首選方式，與新胎成型過程相比，再制造輪胎的胎面是單獨(dú)成型，其在硫化過程中施加的壓力可以比新胎硫化時(shí)大的多，保證了再制造輪胎胎面膠料更加致密，從而使再制造輪胎的耐磨性比新胎更好，壽命更長。膠料更加致密雖然保證了耐磨性更好，但是同時(shí)其胎面的耐沖擊性大大降低，因此在路況惡劣的條件下，再制造輪胎更容易崩花掉塊。
[0004]在再制造輪胎胎面膠料中加入短纖維，并使短纖維在膠料中徑向取向，可使輪胎的滾動(dòng)阻力明顯降低，胎面的抗撕裂性、耐磨性、抗崩花掉塊性能提高，可使輪胎輕量化，并且還可使行駛噪音降低。
[0005]CN101352927A公開一種短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料徑向取向擠出成型方法，先將含有短纖維的橡膠熔融體在擠出機(jī)中進(jìn)行擠出加工;在擠出機(jī)筒內(nèi)的螺桿末端，橡膠被擠入軸向取向流道，利用膠料流動(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)生翻滾而傾斜;膨脹后的膠料沿流道繼續(xù)流動(dòng)，在流道的中間和邊緣部分因速度梯度使傾斜加劇，短纖維徑向取向增大，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)徑向取向。
[0006]CN101337435A公開一種短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料徑向取向擠出成型裝置，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。
[0007]CN102431145A公開一種輪胎胎面膠中短纖維徑向取向成型裝置，由機(jī)頭壓力調(diào)整螺栓、機(jī)頭壓力調(diào)整閥和濾膠板組成機(jī)頭入口段，由取向間隙調(diào)節(jié)塊、取向間隙調(diào)整螺釘、分流型塊和取向間隙支撐板組成徑向取向段，由定型間隙調(diào)整塊、定型間隙調(diào)整螺釘和定型間隙支撐板組成定型段;法蘭盤上均勻布置八個(gè)通孔，分別用八個(gè)螺栓將法蘭盤與擠出機(jī)機(jī)身固連，機(jī)頭入口段與法蘭盤相連并用加強(qiáng)筋板固定，在機(jī)頭入口段內(nèi)制有加熱冷卻水循環(huán)通道，其入口端制有慮膠板，機(jī)頭壓力調(diào)節(jié)閥分別與機(jī)頭壓力調(diào)節(jié)螺栓和機(jī)頭入口段相聯(lián)。
[0008]上述方案的短纖維取向原理為依靠高聚物的特性擠出脹大，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、傾斜，從而實(shí)現(xiàn)短纖維徑向取向，該取向方法復(fù)雜，取向的短纖維膠料在定型部分由于膠料流動(dòng)特性(壁面無滑移現(xiàn)象)會(huì)破壞纖維的徑向取向程度，使纖維趨于軸向取向，導(dǎo)致所制得的再制造輪胎胎面膠耐沖擊性及耐磨性降低，從而導(dǎo)致再制造輪胎的使用壽命降低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]為改變傳統(tǒng)短纖維徑向取向的方法，本實(shí)用新型利用新的短纖維徑向取向原理提供了一種新型短纖維徑向取向增強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置，包括入口段、流道板、定型段，流道板的流道在入口處為錐形，在出口處為矩形;在流道板后端設(shè)置一滾筒，流道板的流道末端與滾筒的下半部分共同形成定型段，滾筒的直徑為流道板出口寬度的5倍以上，以保證膠料的尺寸定型及短纖維的取向程度，滾筒軸心與流道板出口壁面在同一平面，在膠料推動(dòng)作用下，滾筒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)將膠料擠出口模。
[0010]本實(shí)用新型利用直徑較大的滾筒改變膠料的擠出方向，從而得到我們所需的徑向取向的短纖維，大滾筒的旋轉(zhuǎn)可以減弱壁面無滑移特性，從而同時(shí)減少對取向的短纖維破壞程度。滾筒直徑一定要盡可能的設(shè)計(jì)為最大，在改變膠料擠出方向的同時(shí)實(shí)現(xiàn)短纖維徑向取向，同時(shí)通過矩形流道出口的含有短纖維的膠料類似于在一個(gè)平面上推動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)滾筒的作用下實(shí)現(xiàn)壁面處膠料的流動(dòng)，保證纖維的徑向取向，從而減弱壁面無滑移對徑向取向短纖維的破壞程度，最后膠料剝離滾筒，得到所需尺寸的徑向取向的纖維胎面。其滾筒與上下流道板之間的距離應(yīng)根據(jù)翻新胎面厚度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0011]優(yōu)選的是:入口段為一法蘭，所述法蘭中心位置為膠料入口，膠料入口與流道板的流道相通。
[0012]優(yōu)選的是:滾筒通過滾筒固定板固定，滾筒固定板與流道板和法蘭連接。
[0013]優(yōu)選的是:流道板的流道錐形的長度為流道板流道的1/3-2/3;矩形的長度為流道板流道的1/3-2/3錐形的長度為流道板流道的1/3-2/3 ；矩形的長度為流道板流道的1/3-2/
3。流道板入口處為錐形設(shè)計(jì)，出口處為滿足胎面膠尺寸要求以及防止在成型部件中膠料形狀改變對已經(jīng)徑向取向的短纖維的造成破壞，因此出口為矩形設(shè)計(jì)，此種形狀易于膠料流動(dòng)及胎面膠尺寸的保證。
[0014]優(yōu)選的是:流道板上方設(shè)置連通流道的溢膠裝置，溢膠裝置包括溢膠閥和與之配合的調(diào)節(jié)螺栓。在機(jī)頭壓力較大時(shí)可以通過調(diào)節(jié)溢膠閥調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)機(jī)頭內(nèi)壓力，以保證膠料質(zhì)量和維護(hù)設(shè)備正常工作。
[0015]優(yōu)選的是:流道板在矩形流道區(qū)域上裝有溫度傳感器和壓力傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)用新型裝置內(nèi)膠料的溫度和壓力。
[0016]優(yōu)選的是:流道板上開設(shè)冷卻水孔。
[0017]本實(shí)用新型裝置的短纖維取向原理為:通過普通流道的短纖維由于壁面無滑移特性必將軸向取向，我們通過保持纖維的軸向方向(靠滾筒)，而改變膠料的擠出方向，即可獲得我們所需短纖維的徑向取向的膠料，同時(shí)膠料的擠出靠滾筒的旋轉(zhuǎn)，可以減弱壁面無滑移對徑向取向纖維的破壞程度。
[0018]各部件之間的連接關(guān)系為法蘭與擠出機(jī)相連，在上下流道板進(jìn)口和出口的相應(yīng)位置開設(shè)螺紋孔，從而使上下流道板通過螺栓與法蘭連接，在出口位置的螺紋孔通過螺柱將上下滾筒固定板連接，最后通過螺母擰緊。
[0019]本實(shí)用新型的工作原理為:含有短纖維的膠料經(jīng)擠出機(jī)擠入該實(shí)用新型裝置，先通過狹長的錐形流道，出口處為滿足胎面膠尺寸要求以及為提高后續(xù)的短纖維取向程度特將出口設(shè)計(jì)為矩形，該錐形流道入口大，出口小，在擠出壓力的作用下將膠料壓實(shí)，同時(shí)在擠出壓力作用下，使位于流道中心位置的膠料流動(dòng)速度快，而流道壁面處的膠料由于壁面無滑移現(xiàn)象膠料不流動(dòng)，從而導(dǎo)致經(jīng)過流道的膠料中的纖維幾乎都是軸向取向，軸向取向的短纖維膠料經(jīng)過一個(gè)直徑很大的滾筒壁面，一方面改變了膠料的擠出方向，從而實(shí)現(xiàn)纖維的徑向取向，同時(shí)膠料在擠出過程中推動(dòng)滾筒移動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)滾筒的作用下實(shí)現(xiàn)壁面處膠料的流動(dòng)，保證纖維的徑向取向，從而減弱壁面無滑移對徑向取向短纖維的破壞程度，最后膠料剝離滾筒，得到所需尺寸的徑向取向的纖維胎面。
[0020]本實(shí)用新型裝置與現(xiàn)有纖維徑向取向擠出成型裝置相比具有以下優(yōu)點(diǎn):I)、短纖維取向原理簡單。利用膠料的流動(dòng)特性(壁面無滑移)而導(dǎo)致纖維軸向取向的特性，使膠料通過滾筒壁面改變膠料流動(dòng)方向移動(dòng)使纖維取向，取向原理簡單，操作可行，纖維取向度高。2)、胎面膠料靠旋轉(zhuǎn)的滾筒而不是固定的口模來確定胎面尺寸，其尺寸更加精準(zhǔn)。3)、結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)簡單，便于工業(yè)化的連續(xù)推廣。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實(shí)用新型的主剖視圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型的縱剖視圖；
[0023]圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)例的主體結(jié)構(gòu)包括法蘭1、溢膠閥2、溢膠閥調(diào)節(jié)螺栓3、上流道板4、溫度傳感器5、上滾筒固定板6、螺母7、螺柱8、下滾筒固定板9、定型板10、壓力傳感器11、下流道板12、滾筒13、軸承14、軸承座15。法蘭I前與擠出機(jī)連接，后于上流道板4以及下流道板12連接。上下流道板入口處為錐形設(shè)計(jì)，出口處為滿足胎面膠尺寸要求以及為提高后續(xù)的短纖維取向程度特將出口設(shè)計(jì)為矩形，此種形狀易于膠料流動(dòng)及胎面膠尺寸的保證。上流道板4上方開有溢膠閥2，在機(jī)頭壓力較大時(shí)可以通過調(diào)節(jié)溢膠閥調(diào)節(jié)螺栓3調(diào)節(jié)機(jī)頭內(nèi)壓力，以保證膠料質(zhì)量和維護(hù)設(shè)備正常工作。在流道板上開冷卻水孔，通過外接溫控裝置控制膠料的流動(dòng)溫度。同時(shí)在流道板上裝有溫度傳感器5和壓力傳感器11，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控膠料的溫度和壓力。膠料在流動(dòng)過程中，由于壁面處無滑移的流動(dòng)特性，經(jīng)狹長流道后短纖維必會(huì)沿軸向取向。軸向取向的短纖維膠料經(jīng)過一個(gè)直徑很大的滾筒壁面，一方面改變了膠料的擠出方向，從而實(shí)現(xiàn)纖維的徑向取向，同時(shí)膠料在擠出過程中推動(dòng)滾筒移動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)滾筒的作用下實(shí)現(xiàn)壁面處膠料的流動(dòng)，保證纖維的徑向取向，從而減弱壁面無滑移對徑向取向短纖維的破壞程度，最后膠料剝離滾筒，得到所需尺寸的徑向取向的纖維胎面。本實(shí)用新型裝置的矩形流道口寬度為14_，滾筒直徑為90mm，經(jīng)該實(shí)用新型裝置擠出的翻新胎面膠中短纖維取向率達(dá) 60%-70 %。
[0025]翻新輪胎胎面膠短纖維徑向取向的過程為:
[0026]1、將含有短纖維的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)速設(shè)置為15轉(zhuǎn)/分鐘，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)與剪切，實(shí)現(xiàn)再制造輪胎胎面膠料的擠出加工成型；
[0027]2、再制造輪胎胎面膠料經(jīng)過螺桿的輸送后進(jìn)入實(shí)用新型裝置，短纖維隨膠料進(jìn)入錐形流道，通過調(diào)節(jié)溢膠閥調(diào)節(jié)螺栓使其壓力達(dá)到4-8MPa，使膠料在擠出壓力及流動(dòng)特性(壁面無滑移)的作用下實(shí)現(xiàn)短纖維的軸向取向。
[0028]3、軸向取向的短纖維膠料經(jīng)過一個(gè)直徑很大的滾筒壁面，一方面改變了膠料的擠出方向，從而實(shí)現(xiàn)纖維的徑向取向，同時(shí)膠料在擠出過程中推動(dòng)滾筒移動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)滾筒的作用下實(shí)現(xiàn)壁面處膠料的流動(dòng)，保證纖維的徑向取向，從而減弱壁面無滑移對徑向取向短纖維的破壞程度。
[0029]4、本實(shí)用新型裝置的矩形流道口寬度為14mm，滾筒直徑為90mm，纖維取向度可達(dá)60%-70%，滾筒與流道板之間的距離需要根據(jù)所需的翻新胎面膠規(guī)定的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。矩形流道寬度、滾筒直徑已及滾筒與流道板之間的距離會(huì)影響短纖維取向度，其最佳值可通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確定。最終取向的短纖維膠料剝離滾筒，從而得到我們所需尺寸的翻新胎面膠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.短纖維徑向取向增強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置，包括入口段、流道板、定型段，其特征在于:流道板的流道在入口處為錐形，在出口處為矩形;在流道板后端設(shè)置一滾筒，流道板的流道末端與滾筒的下半部分共同形成定型段，滾筒的直徑為流道板出口寬度的5倍以上；滾筒軸心與流道板出口壁面在同一平面，在膠料推動(dòng)作用下，滾筒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)將膠料擠出口模。2.如權(quán)利要求1所述的短纖維徑向取向增強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置，其特征在于:入口段為一法蘭，所述法蘭中心位置為膠料入口，膠料入口與流道板的流道相通。3.如權(quán)利要求2所述的短纖維徑向取向增強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置，其特征在于:流道板的流道錐形的長度為流道板流道的I /3-2/3;矩形的長度為流道板流道的I /3-2/3。4.如權(quán)利要求2所述的短纖維徑向取向增強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置，其特征在于:滾筒通過滾筒固定板固定，滾筒固定板與流道板和法蘭連接。5.如權(quán)利要求1所述的短纖維徑向取向增強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置，其特征在于:流道板在矩形流道區(qū)域上裝有溫度傳感器和壓力傳感器。6.如權(quán)利要求1所述的短纖維徑向取向增強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置，其特征在于:流道板上方設(shè)置連通流道的溢膠裝置，溢膠裝置包括溢膠閥和與之配合的調(diào)節(jié)螺栓。7.如權(quán)利要求1所述的短纖維徑向取向增強(qiáng)翻新胎面擠出成型裝置，其特征在于:流道板上開設(shè)冷卻水孔。
【文檔編號】B29C47/14GK205631316SQ201620232434
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】汪傳生, 田曉龍, 劉營
【申請人】青島科技大學(xué)