销钉式冷喂料挤出机

在对挤出技术的不断探索中， 美国的 E n i r o ya l 公司作出了一大贡献， 即 2 0世纪 6 0年代后期和9 0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。1 9 7 9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。

从 2 0世纪 5 0年代起 ， 我 国一些橡胶机械生产厂家如常州市锋金宝橡塑机械有限公司相继开发出了热喂料挤出机， 并广泛应用于轮胎、 胶管、 塑料等行业。我国对销钉冷喂料挤出技术的开发始于 1 9 8 4年， 至今已有二 十多年的历史。该技术在历经对螺纹结构、 螺纹参数、 销钉配置方式与数量、 温控及 喂料方式 等方面的不断改进 和完 善后 ， 终 于被 国际认 可。 销钉式冷喂料挤出机 已成 为挤出机市场的主导产品。

由于在斜交轮胎和子午线轮胎的生产中， 胎面、 胎侧及三角胶等部件的生产， 大都采用 胶料复合挤出技术， 因此， 国内外二复合、 三复合或四复合销钉 式冷喂料 挤 出机 也就应 运而生。我国的复合挤出技术已日趋成熟， 复合挤出机的设计制造水平达到了国际先进水平， 不仅能提供各种组合形式的复合挤出机， 还能向国外著名的轮胎公司出口。桂林橡胶工业新技术开发实业总公司是国内唯一能设计制造 四复合销钉式冷喂料挤出机的企业， 也是国际上少数几个能够设计制造四复合销钉式冷喂料挤出机的企业 之一， 该企业为法国米其林公 司开发的 ( P 9 0 / ①1 2 O / 中 2 o 0 / l 5 O四复合销钉式冷喂料挤出机获 得了用户的好评。

国外橡胶挤 出机 的主要生产厂家约有 2 2家， 主要有德国特乐斯特( T r o e s t e r ) 、 贝尔斯托夫、 克虏伯、 A—Z( V MI ) ， 日本中田工程、 三菱重工、 神户机械、 神户制钢、 今中机械， 美国法勒尔、 戴维斯标准 ， 意大利 波米 尼， 瑞士 R C M、 I m t e r p l a s t i -c a ， 英国的 I d d o r B r o t h e r 等公司。德国特乐斯特机械制造厂创建于 1 8 9 2年，其主要致力于轮胎， 电缆， 密封胶条和运输带等机械设备的开发研制和生产制造工作。该公司 生产的螺旋式橡胶挤出机( G S ) 被欧洲和其他国 家主要橡胶加工厂使用， 近一个世纪来其橡胶挤 出机产量和生产质量被公认为行业标准。2 O世纪7 O年代中叶， 特乐斯特公司对 Q S M( 横向流搅拌) 工艺的发展起到了推波助澜的作用， 开发出 了Q S M销钉式冷喂料挤出机。从此以后， 这一不断发展的工艺使轮胎制造商和其他橡胶制品加 工者能够在不需要更换螺杆的情况下， 以最佳的 塑化效果加工各种各样 的胶料 ， 出胶量高、 质量好。由于 Q S M销钉式冷喂料挤出机对所有胶料均适用。 所以已迅速推广到橡胶工业的各个行业中。

德国贝尔斯托夫橡塑机械公司， 创建于 1 0 0年前， 是曼内斯曼塑胶机械集团公司的成员公司。作为橡塑设备供应商的翘楚， 今天贝尔斯托夫已经成为全世界塑胶橡胶生产加工挤出系统的领先的制造商之一。1 9 5 4贝尔斯托夫建立了它的第一个技术中心， 1 9 6 6开发并制造出其第一台双螺杆挤出机， 1 9 9 8年并入曼内斯曼塑料机械集团。它为轮胎制造业提供挤出机和挤出系统、 复合挤出系统、 辊筒机头挤出压出系统及压延机生产线。它的两复合、 三复合和四复合挤出系统所制备的产品包括胎面、 胎侧胶条和三角胶条等部件。该公司推出的 Z E B a s i c系列双螺杆挤出机， 由于各部件实现了高度标准化， 这一系 列的设备具有极其优异的性价比。Z E B a s i c新机型特别适用于通用型配混改性用途。随着新的 Z E B a s i c机型的推出， 贝尔斯托夫公司构筑完成了全系列的双螺杆挤出机产品， 其中包括超高性 能的 Z E U T X和 Z E U T型双螺杆挤出机。Z E B a s i c 双螺杆挤出机将在全球推广。

2 0 0 4年荷兰橡胶机械制造商 V MI 买断了德 国A— z模型及机械制造有限公司的挤出机部 门， 从而扩展了产品范围。这个事件拓展了 V MI在轮胎成型和橡胶工业领域的产品范围。A—z 挤出产品包括： 多复合、 三复合及四复合挤出机， 挤出量由每小时 6 0 k g / 6 0 r am到每小时 78 0 0 k s / 2 5 0r am。

总的来说， 冷喂料橡胶挤出机已成为欧美等 发达国家的发展主流， 至9 O年代初欧美等发达 国家冷喂料挤 出机 已经 占到生产 总量的 9 5 %。欧美等发达国家正在开发、 生产 MT C D和 其它高速、 精密的新型挤出设备。

我国橡胶挤出机的年产量近 8 0 0台， 生产厂 家有 5 O家左右， 主要分布在青岛、 桂林、 内蒙、 上 海等地。国内虽然有众多橡胶螺杆挤出机制造 企业。 但具备开发设计能力并在行业中颇有影响 者仅有 4—5家。 如常州市锋金宝橡塑机械有限公司、桂林橡胶工业新技术开发实 业总公司、 天津赛象科技股份有限公司、 内蒙古富特橡塑机械有限公司和内蒙古宏立达橡塑机械有限公司等。 国内在八十年代中期开始接触和使用 B e t - s t o r f f 公司及 T r o e s t e r 公司的三复合挤出技术和双 复合挤出技术。内蒙古富特橡塑机械有限公司与国外多家公司进行技术交流，在吸收国 外先进技术的基础上， 开发生产了多种规格的销 钉式冷喂料复合挤出机， 使复合挤出设备实现了国产化， 并使该技术达到了比较成熟的程度。近 年。 该公司为北京轮胎厂提供了 * 2 0 0 / 2 5 0双复 合销钉冷喂料挤出机， 为合肥佳通轮胎公司提供 了 ．1 2 0 / 1 5 0 / 1 2 0三复合销钉式冷喂料挤出机，又为越南和台资轮胎厂提供了多台不同规格的销钉式冷喂料复合挤出机。

在密封胶条生产中， 三复合机头、 四复合机头也得到较快 的发 展。我 国较早 引进 的密封胶条生产线复合机头大都配有剪切机头， 机头结构比较复杂， 经过多年发展， 使用的三复合、 四复合机头结构相当简单， 使用效果较好， 已不再采用剪切机头。随着国产化复合挤出设备的发展， 复合挤出技术及生产工艺将会出现较快发展的局 面 。 内蒙古富特橡塑机械有限公司自行设计、 生产的配置“ L ” 型辊筒机头 的销钉式冷喂料挤出机， 已在输送带覆盖胶胶片的生产工艺以及子午线轮胎气密层胶 片生产中得到应用。其最大的特点是综合了压延机和挤出机的诸多优点， 挤出胶片的气密性好， 简化了生产工艺， 减少了生产设备 ， 降低 了大量 能耗， 提高 了制 品质量。

据报道， 部分国产复合挤出设备已可完全替代进口设备。桂林橡胶工业新技术开发实业总公司开发 的 中l 5 0冷/ ~ 2 5 0热双复合挤出机组， 由于采用 了新结构螺杆 ， 胶料输送能力大大提高， 挤 出量达 到 4 2 0 0 k g / h ； 挤出 1 1.O O以下规格的胎面速度在 1 6—2 2 m / r a i n之间， 超出大多数同类进 口设备指标约 1倍。其开发 的 ~1 2 0 /中 2 0 0 / 中 2 5 0冷喂料三复合挤出机组， 成为国内首台用于全钢轮胎生产的三复合挤出设备。中国化学工业桂林 工程公 司还 成功研制出四复合挤出机组 ， 达到和接近 国外先进水平， 已经用于米其林公司生产的子午线轮胎的胎侧挤出。该机组价值千万元， 是专门生产各类高档子午线轮胎的生产线。该套设备是长达百米的庞然大物， 仅挤 出机组 的一个 机头 重达 2 3吨， 全球只有少数厂商可以提供类似产品。 先进设备国产化， 有利于新型设备与技术的推广， 提高企业装备水平， 促进生产发展， 特别是由于我国子午线轮胎生 产的快速发展及销钉式冷喂料挤出机所具有的优势， 使销钉式冷喂料挤出机的推广应 用具有更大优势 ， 成为热喂料挤出机和普通冷喂料挤 出机的换代产品， 为销钉式冷喂料挤 出机提供了广阔的发展和应用前景 。

欧美等发达国家主要以冷喂料挤出机为主， MC T挤出机 已经进入推广阶段。 至 2 0世纪 9 0年代末。 全球 已有数百台 MC T挤出机投入使用， 仅在北美就有 1 0 0多台用于轮胎的热翻和冷翻。 据介绍， 目前最先进的橡胶挤出机是德国 A —z公 司设 计 的 由 MC T D 一9 0 、 M C T D 一1 5 0 、 MC T D一 2 0 0组成的三复合挤出机， 其特点是体积 小 ， 节能 2 0 % ， 在北美地区用于翻胎作业。 尽管 MC T和 MC T D挤 出技术在开发商的宣 传中介绍了许多优点， 但并不是所有的MC T挤出 机都是成功的。国内曾引进过 MC T 9 5 / 5 0 / 5 0三 复合设备， 计划用于力车胎胎面的挤出， 但由于 塑化不均等问题而宣告失败。根据德国 T r o e s t e r 公司的意见， 这种设计是不成功的。

随着冷喂料挤出机的出现和广泛应用 ， 热喂 料挤出机的应用范围正逐步缩小。 橡胶挤出机由 热喂料向冷喂料发展， 冷喂料销钉式挤出机已成 为发展主流。 销钉式挤出机已较多地在我 国橡胶工 业中应用， 涉及轮胎胎面、 子午线轮胎胎侧、 胎圈 胶、 各种胶管及 内衬层胶片等。所用机 台进 口、 国产都有， 螺杆直径为 8 5～2 5 0 m m， 长径比为 1 2 ～1 6。 销钉式冷喂料挤 出机 由于具有优 于热喂料 挤出机和普通冷喂料挤出机的许多优势。 近十多 年来在我国橡胶工业生产中得到广泛应用， 用途 不断扩大。国 内早期 引进 的销钉式冷喂料挤 出 机主要用于子午线轮胎胎面胶挤 出和胶 管生产 中的胶芯和包胶生产工艺。半钢、全钢子午线轮胎胎面大多数都采用销钉式冷喂料挤出 机生产。在斜交轮胎生产工艺以及其它橡胶制 品生产工艺 中， 许 多生产厂家都采用了销钉式冷 喂料挤出机。在橡胶工业生产中， 传统的生产工 艺是挤出机作为成型挤出工艺设备， 销钉式冷喂 料挤 出机 由于挤出量大、 塑化效果好而已经普遍 用于钢丝 、 纤维帘线压延机及气密层胶片压延机 的供胶。最近几年 ， 销钉式冷喂料挤出机也推广 用于滤胶， 并得到了用户的好评。

销钉式冷 喂料 内复 合挤 出机也 已广 泛应 用在子午线轮胎生产中， 成为子午线轮胎生产的关键设备， 虽然一些企业在生产中仍然采用机外复合挤出工艺 ， 但 随着新技术 、 新工艺 的改 进和更新， 以及市场经济的发展， 旧的生产工艺及装备必将被淘汰， 内复合挤出机是复合生产工艺的必然发展方向。

然而， 在我 国橡 胶工业生产企业 中， 热喂料挤出机仍占有很大的比例。据不完全统计使用开炼机供胶的热喂料挤出生产工艺在国内占7 0 %左右， 我国很多老的橡胶生产企业使用的是2 O世纪 5 O年代的挤出设备， 工艺和设备落后。有些企业认为老的挤出设备有其一定的优势 ， 如开炼机炼胶分散性好 ， 可操作性好， 操作人员熟练等 ， 但销钉式冷喂料挤出机 的优势大于热喂料挤出机。销钉式冷喂料挤出机代表了橡胶

挤出机的发展方向， 具有很大的发展潜力。由此可见， 我国橡胶生产企业 中挤出工艺的技术改造， 进一步推广使用销钉式冷喂料挤出机还有很大的空间。

发展趋势多螺杆

螺杆挤出机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。