混合型銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、復(fù)合擠出在橡膠行業(yè)內(nèi)越來越廣泛的應(yīng)用以及高性能輪胎越來越高的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對擠出成型制品質(zhì)量、產(chǎn)量、性能穩(wěn)定性等都提出了更高的要求，橡膠擠出作為高分子材料塑化混合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其設(shè)備尤其是螺桿擠出機(jī)的技術(shù)改進(jìn)與突破開始受到研究、設(shè)計(jì)制造、生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)意義上的普通銷釘機(jī)筒擠出機(jī)雖然在目前行業(yè)被廣泛使用，但在膠溫、產(chǎn)量、塑化成型質(zhì)量等方面都存在諸多限制，現(xiàn)已越來越難以滿足高產(chǎn)量下對混煉、塑化程度要求較高的擠出制品的設(shè)備要求。近幾年

2、來，國外開始探索新的擠出塑化方式與結(jié)構(gòu)，其中切向銷釘機(jī)筒冷喂料的擠出方式為新型擠出機(jī)的發(fā)展提出了新的方向。在研究銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)混合塑化機(jī)理的基礎(chǔ)上，本文針對現(xiàn)有擠出成型設(shè)備技術(shù)的不足及限制，設(shè)計(jì)研發(fā)了一種混合銷釘結(jié)構(gòu)的新型銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)，并通過對比擠出成型實(shí)驗(yàn)研究混合銷釘模式對橡膠類高分子材料擠出過程的擠出溫度、機(jī)頭壓力、功率消耗、擠出產(chǎn)量、分流模式和膠團(tuán)混合流場等的影響。
　　混合型銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)可以增強(qiáng)膠料混

3、合塑化的效果并實(shí)現(xiàn)低溫?cái)D出，降低了流場內(nèi)部局部焦燒的概率，對螺桿轉(zhuǎn)速限制較小，可大幅度提高生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)橡膠類高分子材料的低溫、高速、高質(zhì)擠出。由于該擠出機(jī)的銷釘與膠料直接接觸的有效面積比傳統(tǒng)的徑向銷釘機(jī)筒擠出機(jī)更大，對膠料的正向剪切更有效，而且剪切力更為分散，同時(shí)由于銷釘中設(shè)計(jì)了冷卻通道，可以更好地將膠料擠出過程中在銷釘局部流場產(chǎn)生的剪切熱量帶出機(jī)筒，同時(shí)在一定程度上改善了因膠料升溫對擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速的限制問題，因此這種擠出機(jī)比傳統(tǒng)的徑

4、向銷釘機(jī)筒擠出機(jī)具有更高的生產(chǎn)能力、更好的均化塑化效果和更低的出膠溫度。
　　本文所做的主要研究工作和所取得的成果如下:
　　(1)研究混合銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)在擠出成型過程中膠料分散機(jī)理及塑化過程，研究高分子聚合物材料在擠出過程中的物理、化學(xué)變化以及各種影響因素之間的相互作用關(guān)系，建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型。
　　(2)通過對混合銷釘流場的理論研究與分析，設(shè)計(jì)研發(fā)了Φ65×12D混合型銷釘機(jī)筒冷喂料擠出機(jī)，并重點(diǎn)對新型銷釘、機(jī)

5、筒、機(jī)頭、螺桿和喂料裝置等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　(3)利用有限元分析技術(shù)、Polyflow軟件等對擠出流場膠料的流動狀態(tài)、分流模式、流域溫度等實(shí)行動態(tài)模擬并對銷釘、機(jī)筒、螺桿組成的橫向流域以及單個(gè)銷釘局部流域進(jìn)行壓力場和溫度場模擬，并借此對銷釘結(jié)構(gòu)、數(shù)量、排布狀態(tài)進(jìn)行初步理論分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　(4)進(jìn)行對比擠出成型實(shí)驗(yàn)，針對普通徑向銷釘與混合銷釘擠出機(jī)分別進(jìn)行不同膠料下的對比擠出成型實(shí)驗(yàn)，建立對比實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并對混合銷釘擠出