CN102029717B - 一种硫化胶加工装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种硫化胶加工装置及方法，所述装置主要包括有密炼机、开炼机、挤出机、汇流器、叠层复合发生器、成型装置，采用本发明装置进行硫化胶加工的方法是，将硫化胶分成两种组分；将两种胶料分别在密炼机中塑炼及混合均匀，经由开炼机分别压片，并切成胶条；将两种胶条分别喂入两台螺杆挤出机，胶料在挤出机中塑化均匀后被挤入汇流器，胶料在汇流器处叠合成两层叠层胶料；两层叠层胶料被继续经k个串联的叠层复合发生器，则可得到2×mk层的胶料，由叠层复合发生器挤出的胶片接片机头或成型装置。采用本发明获得的胶料的分散均匀性大大提高，连续挤出与叠层复合的方法使得胶料塑炼及受热历程均匀，可硫化胶料的性能稳定，产品质量容易控制。
Description
技术领域
本发明属于橡胶加工技术领域，涉及一种硫化胶制品加工方法及装置，特别是采用复合挤出或复合注射成型方法制备多层复合结构硫化胶制品的装置及方法。
背景技术
传统的硫化胶加工方法是，先通过加料斗将胶料加入密炼机中，胶料在密炼机内两个相对回转的转子间隙中、转子与密炼机室壁的间隙中以及转子与上下顶栓的间隙中受到不断变化的剪切挤压作用，促使胶料产生剪切变形并发生降解而进行塑炼。然后将经过密炼机塑化后的胶料连同硫化剂及相应的促进剂一起加入到开炼机中，胶料在与辊筒摩擦力的作用下被拉入两辊筒之间的间隙，受到强烈的挤压和剪切作用。在开炼机中加工结束后，胶料可以以胶条状连续不断地送往注射成型装置中，以一定的速度和压力注入紧闭着的模腔，并在给定的温度下进行成型硫化，最后开模取出制品；或者可以将开炼机加工过的胶料送往螺杆挤出机中以便挤出制品并将其硫化；或者将开炼机加工过的胶料输送到压延机中，对胶料进行压延并进行硫化，最终得到制品。传统的硫化胶加工方法包括的主要装置有密炼机、开炼机、成型装置(包括注塑机、螺杆挤出机、压延机)等，该种加工方法主要存在操作环境恶劣，工人的劳动强度大，物料易发生氧化，制品质量不稳定等缺点，特别是在硫化剂及相应的促进剂一块加入胶料中直至胶料硫化过程完成，由于胶料在进行硫化前与硫化剂及相应的促进剂混合在开炼机上完成，混合难以非常均匀，导致胶料在硫化过程中硫化不完全或不充分，最终影响了制品的质量及性能。因此，要想获得质量稳定均匀的制品，还需要寻求更加有效的解决方案，以克服上述不足。
发明内容
针对现有传统加工方法在操作环境、劳动强度、制品质量方面的不足，本发明的目的旨在提供一种劳动强度低、生产效率高、制品质量均匀稳定、制品尺寸稳定的加工方法及装置；同时该项技术可直接接片材成型装置头挤出半成品料条，对后续制品的加工质量更加有益。
可以实现上述发明目的的具体技术方案是：一种硫化胶加工装置，主要包括有密炼机、开炼机、挤出机、汇流器、叠层复合发生器、成型装置，密炼机、开炼机单独放置，用于胶料的分组混合和压片，两台或多台挤出机与汇流器入口相连，汇流器出口与叠层复合发生器连接，叠层复合发生器有多台，相互串联；最后一台叠层复合发生器与片材机头或成型装置连接。密炼机、开炼机、挤出机及成型装置与传统结构相同，汇流器的入口与挤出机相连，汇流器的流道出口一般为片材出口，在汇流器内各股胶料开始时分别流动展宽到与出口宽度相同时叠合，各层粘合在一起从汇流器出口流出进入叠层复合发生器，叠层复合发生器的流道出口旋转90度后与叠层复合发生器的流道入口尺寸相同，在其内部通过流道的变化实现胶料的分流、延展、旋转和叠合，因而叠层复合发生器是组合结构。制备胶料的过程中，采用密炼机分别塑炼两种胶料，一种胶料进行塑炼的同时要加入硫化剂，另一种胶料进行塑炼的同时要加入相应的促进剂，这两种胶料未进行混合前不发生硫化反应或者硫化反应非常缓慢，这两种胶料分别分散均匀后由开炼机进行压片，压片后的胶料分别切成胶条，将两种胶条分别喂入两台挤出机进行挤出，挤出机挤出的分别掺有硫化剂、相应促进剂的混合胶料在汇流器处按相应的比例叠合成2层叠层胶料，2层叠层胶料的厚度可以相同也可以不同，两台挤出机的规格可以不同。2层叠层胶料被挤入叠层复合发生器，在叠层复合发生器内分流成m等份，每一等份胶料在叠层复合发生器中向前流动时旋转90度并且展宽m倍，每份的胶料在汇流前厚度为入口厚度的1/m倍，m等份在出口端相互汇流成为2×m层的叠层胶料，出口端叠层胶料总厚度与入口厚度形同，再对接一个同样的旋转90度的叠层复合发生器，则可得到2×m×m层结构；如果串联k个同样的叠层复合发生器，则可得到2×mk层的胶料，使得带有硫化剂的胶料与带有相应促进剂的胶料实现了充分地接触，此时得到的胶料为可硫化胶，最后一个叠层复合发生器的可硫化胶料在出口不再分割，因此，在叠层复合发生器中通过多层薄化使得混合后的胶料连同硫化剂及相应的促进剂能够充分接触、分布均匀，并且相互间的穿透就地分散，在最后一个叠层复合发生器出口处得到混合均匀的叠层可硫化胶料，进入各种成型装置进行硫化成型，因而胶料硫化非常充分。m为不小于2的整数，k为不小于1的整数。由于本发明采用叠层胶料分割后旋转90度再展宽的特点，各层之间胶料相同，层间对称性好，展宽可从中间向外进行，由于叠层胶料分割后旋转90度的设计，使叠层流道在流动展宽并且变薄的过程中容易保持对称性结构，设计制造工艺简单，精度容易保证，从而提高了制品质量及其尺寸的稳定性，使得胶料与硫化剂及相应的促进剂混合更加均匀。
为提高生产效率，减少提前硫化的风险，本发明一种硫化胶加工装置的密炼机和开炼机可以分别为两台，两种胶料分别在不同的密炼机和开炼机中混炼，减少了清理工序，节约时间，物料浪费也减少。
采用本发明一种硫化胶加工装置进行硫化胶加工的方法是，将硫化胶分成两种组分，一种中带有硫化剂，另外一种包括有相应硫化促进剂，这两种胶料在密炼机分别混炼时各自不发生硫化；将两种胶料分别在密炼机中塑炼及混合均匀，经由开炼机分别压片，并切成胶条；将两种胶条分别喂入两台螺杆挤出机，胶料在挤出机中塑化均匀后被挤入汇流器，胶料在汇流器处按相应的比例叠合成2层叠层胶料；2层叠层胶料被继续挤入叠层复合发生器，叠层复合发生器有k个串联连接，则可得到2×mk层的胶料，例如m＝4，k＝4，则胶料的层数为512，如果每层的厚度相同，出口的片材总厚度为2mm，则每层的厚度为0.0039mm，如果m和k数量更大，那么两种胶料相互间就得到了充分的接触，由于每等分旋转后展开，所以胶料的分布也很均匀；由叠层复合发生器挤出的胶片接片机头得到可硫化半成品胶条，由于挤出胶条尺寸精度比开炼机成条的尺寸精度高，对后续的成型高精度的制品更加有利，或直接接成型装置进行定型并硫化后最终得到制品。
本发明一种硫化胶加工装置及方法，采用与传统硫化胶制备不同装置及方法，硫化剂及相应的促进剂在密炼机中添加，操作环境大大改善，劳动强度降低，并且硫化剂及相应的促进剂在胶料中的分散采用密炼机与叠层复合发生器为主的方法，分散均匀性大大提高，连续挤出与叠层复合的方法使得胶料塑炼及受热历程均匀，可硫化胶料的性能稳定，产品质量容易控制，并且传统方法中采用开炼机对硫化剂及相应的促进剂的混合，效率要大大低于本发明的挤出过程。
附图说明
图1是本发明一种硫化胶加工装置的外观结构示意图(图中密炼机、开炼机未表示)。
图2是本发明一种硫化胶加工装置中叠层复合发生器叠层复合原理示意图。
图中：1挤出机；2汇流器；3叠层复合发生器；3-1两组经汇流器叠合后的叠层胶体；3-2分叠流道；3-3出口叠合胶片；4成型装置
具体实施方式
本实施例公开的一种硫化胶加工装置，见图1所示，主要包括有密炼机、开炼机、挤出机1、汇流器2、叠层复合发生器3、成型装置4，密炼机、开炼机单独放置，用于胶料的分组混合和压片，两台或多台挤出机1与汇流器2入口相连，汇流器2出口与叠层复合发生器3连接，叠层复合发生器3有多台，相互串联；最后一台叠层复合发生器3与片材机头或成型装置4连接。密炼机、开炼机、挤出机1及成型装置4与传统结构相同，汇流器2的入口与挤出机1相连，汇流器2的流道出口一般为片材出口，在汇流器2内各股胶料开始时分别流动展宽到与出口宽度相同时叠合，各层粘合在一起从汇流器2出口流出进入叠层复合发生器3，叠层复合发生器3的流道出口旋转90度后与叠层复合发生器3的流道入口尺寸相同，在其内部通过流道的变化实现胶料的分流、延展、旋转和叠合，因而叠层复合发生器3是组合结构。制备胶料的过程中，采用密炼机分别塑炼两种胶料，一种胶料进行塑炼的同时要加入硫化剂，另一种胶料进行塑炼的同时要加入相应的促进剂，这两种胶料未进行混合前不发生硫化反应或者硫化反应非常缓慢，这两种胶料分别分散均匀后由开炼机进行压片，压片后的胶料分别切成胶条，将两种胶条分别喂入两台挤出机进行挤出1，挤出机1挤出的分别掺有硫化剂、相应促进剂的混合胶料在汇流器2处按相应的比例叠合成2层叠层胶料，2层叠层胶料的厚度可以相同也可以不同，两台挤出机1的规格可以不同。2层叠层胶料被挤入叠层复合发生器3，在叠层复合发生器3内分流成m等份，每一等份胶料在叠层复合发生器3中向前流动时旋转90度并且展宽m倍，m等份在出口端相互汇流成为2×m层的叠层胶料，再对接一个同样的旋转90度的叠层复合发生器3，则可得到2×m×m层结构；如果串联k个同样的叠层复合发生器3，则可得到2×mk层的胶料，使得带有硫化剂的胶料与带有相应促进剂的胶料充分地接触，此时得到的胶料为可硫化胶，最后一个叠层复合发生器3的可硫化胶料在出口不再分割，因此，在叠层复合发生器3中通过多层薄化使得混合后的胶料连同硫化剂及相应的促进剂能够充分接触、分布均匀，并且相互间的穿透就地分散，在最后一个叠层复合发生器3出口处得到混合均匀的叠层可硫化胶料，进入各种成型装置4进行硫化成型，因而胶料硫化非常充分。本实施例中将两组混合胶料汇流后经过4等分的叠层复合发生器3，串联8个相同的叠层复合发生器3，可得到的叠层结构胶体层数为2×48＝131072层，将多层叠层结构的胶体挤出为1mm厚度片材时，该胶体的层间厚度可达到7.63nm，因此使得混合后的胶料连同硫化剂及相应的促进剂能够充分接触、分布均匀，并能在硫化过程中充分硫化，从而可以采用该装置制备质量稳定均匀的硫化胶。
叠层复合发生器3的流道加工可采用精密铸造方法或电镀的方法，或将叠层复合发生器3剖切成片，每片采用数控加工获得所需的流道形状，分片加工后再组装成叠层复合发生器3。
采用本发明一种硫化胶加工装置进行硫化胶的加工方法是，将硫化胶分成两种组分，一种中带有硫化剂，另外一种包括有相应的硫化促进剂，这两种胶料在密炼机分别混炼时各自不发生硫化；将两种胶料分别在密炼机中塑炼及混合均匀，经由开炼机分别压片，并切成胶条；将两种胶条分别喂入两台螺杆挤出机1，胶料在挤出机1中塑化均匀后被挤入汇流器2，在汇流器2内的2层叠层胶体3-1在离开汇流器2时不分割，该胶体在进入叠层复合发生器3后先平均分割成m等份，然后每一等份在叠层复合发生器3的分叠流道3-2中继续向前流动时旋转90度并且展宽m倍，在出口端相互汇流成为2×m层的叠层结构的可硫化胶3-3，这样k个叠层复合发生器3对接并与成型装置4连接后经过硫化成型得到制品，成型装置4的熔体入口与叠层复合发生器3的熔体出口形状相同，熔体在成型装置4中逐渐过渡到口模需要的截面尺寸，最后获得制品。图2是本发明核心设备叠层复合发生器3的熔体流道的一种实施方案示意图，两组经汇流器叠合后的叠层胶体3-1在叠层复合发生器3内均分后经过分叠流道3-2的展宽与旋转，再合并为出口叠合胶片3-3，如此经历多个叠层复合发生器3，得到两种胶料完全混合均匀的可硫化胶。这种结构形式使得汇流器2和成型装置4的加工难度降低，在叠层复合发生器3内完成分割与汇合，对接接口的流道只有一个，密封容易实现，各分支的流动平衡容易保证。
Claims (4)
1.一种硫化胶加工装置，其特征在于：主要包括有密炼机、开炼机、挤出机、汇流器、叠层复合发生器、成型装置，密炼机、开炼机单独放置，两台挤出机与汇流器入口相连，汇流器出口与叠层复合发生器连接，叠层复合发生器有多台，相互串联，最后一台叠层复合发生器与片材机头或成型装置连接，密炼机、开炼机、挤出机及成型装置与传统结构相同，汇流器的流道出口为片材出口，在汇流器内各股胶料开始时分别流动展宽到与出口宽度相同时叠合，各层粘合在一起从汇流器出口流出进入叠层复合发生器，叠层复合发生器的流道出口旋转90度后与叠层复合发生器的流道入口尺寸相同，在其内部通过流道的变化实现胶料的分流、延展、旋转和叠合，采用密炼机分别塑炼两种胶料，一种胶料进行塑炼的同时要加入硫化剂，另一种胶料进行塑炼的同时要加入相应的促进剂，这两种胶料分别分散均匀后由开炼机进行压片，压片后的胶料分别切成胶条，将两种胶条分别喂入两台挤出机进行挤出，挤出机挤出的分别掺有硫化剂、相应促进剂的混合胶料在汇流器处按相应的比例叠合成2层叠层胶料，2层叠层胶料被挤入叠层复合发生器，在叠层复合发生器内分流成m等份，每一等份胶料在叠层复合发生器中向前流动时旋转90度并且展宽m倍，每份的胶料在汇流前厚度为入口厚度的1/m倍，m等份在出口端相互汇流成为2×m层的叠层胶料，出口端叠层胶料总厚度与入口厚度形同，再对接一个同样的旋转90度的叠层复合发生器，则可得到2×m×m层结构；如果串联k个同样的叠层复合发生器，则可得到2×mk层的胶料，最后一个叠层复合发生器的可硫化胶料在出口不再分割，叠层可硫化胶料进入各种成型装置进行硫化成型，m为不小于2的整数，k为不小于1的整数。
2.根据权利要求1所述的一种硫化胶加工装置，其特征在于，密炼机和开炼机各有两台。
3.根据权利要求1所述的一种硫化胶加工装置，其特征在于，成型装置是注射成型机、螺杆挤出机或压延机。
4.采用权利要求1所述的一种硫化胶加工装置加工硫化胶的方法，其特征在于，将硫化胶分成两种组分，一种中带有硫化剂，另外一种包括有相应硫化促进剂，这两种胶料在密炼机分别混炼时各自不发生硫化；将两种胶料分别在密炼机中塑炼及混合均匀，经由开炼机分别压片，并切成胶条；将两种胶条分别喂入两台螺杆挤出机，胶料在挤出机中塑化均匀后被挤入汇流器，胶料在汇流器处按相应的比例叠合成2层叠层胶料；2层叠层胶料被继续挤入叠层复合发生器，叠层复合发生器有k个串联连接，则可得到2×mk层的胶料；由叠层复合发生器挤出的胶片接片机头得到可硫化半成品胶条，或直接接成型机进行定型并硫化后最终得到制品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130529 |