CN106182677B - 层叠式纤维平面取向增强再制造胎面挤出成型方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了层叠式纤维平面取向增强再制造胎面挤出成型方法及装置，含有短纤维的橡胶熔融体加入挤出机中，挤出后经过滤板使短纤维轴向取向，流入取向段后，胶料沿分流板分流，通过调节装置调节调节块与分流板的压力，使胶料能均匀的通过分流板上的矩形孔，胶料通过矩形孔后交错排列，实现胶料的分层挤出，利用胶料的分层挤出使短纤维在分层的胶料中实现平面取向，最终胶料经口模挤出机头，实现纤维在径向平面内的取向。本发明消除纤维的轴向取向利用胶料的分层挤出状态，使短纤维在分层的胶料中实现平面取向，从而达到提高轮胎耐磨及抗撕裂的能力。

Description

层叠式纤维平面取向增强再制造胎面挤出成型方法及装置

技术领域

本发明涉及纤维取向增强再制造轮胎胎面挤出成型装置，特别是层叠式纤维平面取向增强再制造胎面挤出成型方法及装置。

背景技术

废旧轮胎的处理是当今人们面临的严重问题之一。中国汽车市场的快速发展，使得轮胎生产的规模持续扩大，废旧轮胎也在源源不断地产生。国内每年的废旧轮胎达到2亿多条，折合橡胶资源约300多万吨。据计算，这么巨大数量的废旧轮胎，如果能够100％地得到回收再利用，可相当于中国5年的天然橡胶产量。为了满足不断提高的制品性能要求，橡胶朝着高强度、耐磨、稳定和耐老化的方向发展，但是同时造成了废弃后的橡胶长时期不能自然降解的问题，大量的废旧橡胶造成了比塑料污染(白色污染)更难处理的黑色污染，另一方面浪费了宝贵的橡胶资源。

旧轮胎循环利用已成为资源节约环境友好型的朝阳行业，旧轮胎再制造是国际公认的轮胎减量化、再利用和资源化的首选方式，与新胎成型过程相比，再制造轮胎的胎面是单独成型，其在硫化过程中施加的压力可以比新胎硫化时大的多，保证了再制造轮胎胎面胶料更加致密，从而使再制造轮胎的耐磨性比新胎更好，寿命更长。胶料更加致密虽然保证了耐磨性更好，但是同时其胎面的耐冲击性大大降低，因此在路况恶劣的条件下，再制造轮胎更容易崩花掉块。

在再制造轮胎胎面胶料中加入短纤维，并使短纤维在胶料中径向取向，可使轮胎的滚动阻力明显降低，胎面的抗撕裂性、耐磨性、抗崩花掉块性能提高，可使轮胎轻量化，并且还可使行驶噪音降低。

CN101352927A公开一种短纤维增强橡胶复合材料径向取向挤出成型方法，先将含有短纤维的橡胶熔融体在挤出机中进行挤出加工；在挤出机筒内的螺杆末端，橡胶被挤入轴向取向流道，利用胶料流动方向取向，在机头的轴向取向流道内实现短纤维轴向方向取向；经过轴向取向后的胶料在挤出压力作用下通过由收缩流道的厚度而形成的阻坝，利用橡胶挤出膨胀的特点，胶料中的短纤维在胶料通过阻坝后迅速膨胀的过程中发生翻滚而倾斜；膨胀后的胶料沿流道继续流动，在流道的中间和边缘部分因速度梯度使倾斜加剧，短纤维径向取向增大，并进而实现径向取向。

CN101337435A公开一种短纤维增强橡胶复合材料径向取向挤出成型装置，其法兰正面上制有八个螺纹孔，用八根双头螺杆和螺母将法兰与流道板、阻坝支撑板、定型板、机头压板按顺序依次联接在一起，法兰正上方装有溢胶阀，正下方钻一螺纹孔以安装压力传感器；阻坝支撑板中间放置一对阻坝调节块，阻坝调节螺栓一端与阻坝调节块固定，另一端通过螺纹连接与阻坝支撑板相联，阻坝调节螺栓控制阻坝间隙；定型板中间放置一对定型调节块来调节定型间隙，定型调节块夹在阻坝支撑板与机头压板之间并由螺钉将其固定。

CN102431145A公开一种轮胎胎面胶中短纤维径向取向成型装置，由机头压力调整螺栓、机头压力调整阀和滤胶板组成机头入口段，由取向间隙调节块、取向间隙调整螺钉、分流型块和取向间隙支撑板组成径向取向段，由定型间隙调整块、定型间隙调整螺钉和定型间隙支撑板组成定型段；法兰盘上均匀布置八个通孔，分别用八个螺栓将法兰盘与挤出机机身固连，机头入口段与法兰盘相连并用加强筋板固定，在机头入口段内制有加热冷却水循环通道，其入口端制有虑胶板，机头压力调节阀分别与机头压力调节螺栓和机头入口段相联。

纤维经挤出机中有3个方向的流动状态(轴向、周向和径向)，短纤维在胎面中轴向取向对其性能并无有益影响，如果纤维前处理不当还会存在与橡胶的相容性问题，从而出现高温下与橡胶脱层的现象，最终影响橡胶轮胎的质量甚至引起安全事故。传统的纤维取向一般都是着重使纤维径向取向(即纤维的方向与胎面垂直)，其取向原理复杂，操作困难，并且取向程度不高，最终使翻新胎面耐磨性能改善不多。

发明内容

本发明提供了层叠式纤维平面取向增强再制造轮胎胎面挤出成型方法，含有短纤维的橡胶加入挤出机中，挤出后经过滤板使短纤维轴向取向，流入取向段后，胶料沿分流板分流，通过调节装置调节调节块与分流板的压力，使胶料能均匀的通过分流板上的矩形孔，胶料通过交错排列的矩形孔，使胶料交错排列，实现胶料的分层挤出，利用胶料的分层挤出使短纤维在分层的胶料中实现平面取向，最终胶料经口模挤出机头，实现纤维在径向平面内的取向。

本发明与上述专利的取向原理及实现取向的机械结构存在本质上的不同。在上述发明专利中短纤维径向取向的方法及原理都是利用橡胶挤出膨胀的特性，使胎面胶中的短纤维在胶料膨胀过程中沿着膨胀方向发生翻滚，呈现出倾斜的趋势，最终使短纤维径向取向，是一种一维的取向。而本发明专利重点是在胶料分层挤出的过程中使纤维在平面内取向，消除纤维的轴向取向状态。从而增强翻新胎面的耐磨及抗撕裂性能。

本发明消除纤维的轴向取向利用胶料的分层挤出状态，使短纤维在分层的胶料中实现平面取向，从而达到提高轮胎耐磨及抗撕裂的能力。

本发明还提供层叠式纤维平面取向增强再制造轮胎胎面挤出成型装置，包括连接在一起的入口段、流道板、过渡段、取向段、定型段及口模板；入口段设置法兰及沿挤出方向梳理短纤维的滤板，取向段内设置分流板，分流板将胶料分成两流；法兰与流道板焊接固定，在流道板上开设螺纹孔，流道板与螺柱连接，其后依次固定固定板、中间板、口模板，最后通过螺母固定，分流板通过螺纹与口模板固定。

具体工作原理：胶料经入口段进入滤板，滤板孔径小于短纤维长度，大于短纤维粒径，使得短纤维沿着挤出方向取向(轴向取向)，流入到取向段后，胶料先沿着分流板分流，通过调节装置，调节调节块与分流板的压力，使胶料能均匀的通过分流板矩形孔，分流板为三角形设计，两斜面交错开矩形孔，交错矩形孔宽为为短纤维直径的2-4倍(优选3倍，2-3mm)，由于上下两面的矩形孔交叉设计，其胶料通过矩形孔后交错排列，实现胶料的分层挤出，利用胶料的分层挤出使短纤维在分层的胶料中实现平面取向，完全消除了纤维轴向取向的可能，由于分流板两斜面相交处为凸型设计，壁免了胶料的堆积，有利于胶料的流动。最终胶料经口模挤出机头，实现纤维在径向平面内的取向。

优选的是：调节块斜面与分流板斜面斜率相同。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明实施例1的结构原理示意图；

图3为本发明实施例2的结构原理示意图；

图4、5为发明实例1、2的纤维平面取向原理图。

1滤板、2法兰、3溢胶阀调节螺栓、4溢胶阀、5温度传感器、6调节柱、7调节块、8分流板、9口模板、10螺母、11螺柱、12口模、13压板、14中间板、15固定板、16压力传感器、17流道板

具体实施方式

层叠式纤维平面取向增强再制造胎面挤出成型装置，包括连接在一起的入口段、流道板17、过渡段、取向段、定型段及口模板9；入口段设置法兰2及沿挤出方向梳理短纤维的滤板1，取向段内设置分流板8，分流板8将胶料分成两流；法兰2与流道板17焊接固定，在流道板17上开设螺纹孔，流道板17与螺柱连接，其后依次固定固定板15、中间板14、口模板9，最后通过螺母固定，分流板8通过螺纹与口模板固定。

结构特点：分流板为三角形设计，两斜面交错开矩形孔，交错矩形孔宽为为短纤维直径的2-4倍(优选3倍，2-3mm)，长度根据机头空间而定，两斜面相交处为凸型设计，防止胶料在此处产生堆积。同时调距装置中的调节块7斜面与分流板8斜面斜率相同，对流动胶料产生均匀的压力。其中实施例1的特征是横向开的矩形槽，其短纤维在横向平面取向，实施例2是纵向开的矩形槽，其短纤维在纵向平面内取向。

1、将含有短纤维的再制造轮胎胎面胶加入冷喂料挤出机内，挤出机为XJW60-200，螺杆转速设置为15转/分钟，通过螺杆的旋转与剪切，实现再制造轮胎胎面胶料的挤出加工成型；

2、再制造轮胎胎面胶料经过螺杆的输送后进入发明装置，胶料先通过一个一定孔径的滤板1，滤板孔径需小于短纤维长度，大于短纤维直径，以1.0—3.6mm为最佳，从而实现短纤维的轴向取向，即先将短纤维捋直。

3、通过温度传感器5与压力传感器16实时监控机头内的压力与温度，保证机头内压力与温度在许可范围内。

4、然后胎面胶料经分流板分流，锥形设计的分流板可以保证充分的胶料流动，调节块7可以调节间隙，控制胶料的流动间隙，其胶料流动间隙一般为8-14mm。

胶料经分流板分流后在挤出压力作用下经过分流板间隙，胶料通过交错的矩形孔实现胶料的分层结构，同时短纤维在各层胶料中实现平面取向，完全解决了短纤维的轴向取向问题。上下两翼胶料通过相互交错的间隙在分流板中部混合，其凸型设计可以防止胶料的堆积，最终在挤出压力作用下，完全挤出口模12。

Claims (4)

1.层叠式纤维平面取向增强再制造胎面挤出成型装置，其特征在于：包括连接在一起的入口段、流道板、过渡段、取向段、定型段及口模板；入口段设置法兰及沿挤出方向梳理短纤维的滤板，所述滤板孔径小于短纤维长度，大于短纤维粒径，取向段内设置分流板，分流板将胶料分成两流；法兰与流道板焊接固定，在流道板上开设螺纹孔，流道板与螺柱连接，其后依次固定固定板、中间板、口模板，最后通过螺母固定，分流板通过螺纹与口模板固定；所述分流板为三角形设计，两斜面交错开矩形孔，交错矩形孔宽为短纤维直径的3倍。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：分流板两斜面相交处为凸型设计。

3.一种根据权利要求1或2所述的层叠式纤维平面取向增强再制造胎面挤出成型装置的成型方法，其特征在于：含有短纤维的橡胶加入挤出机中，挤出后经过滤板使短纤维轴向取向，流入取向段后，胶料沿分流板分流，通过调节装置调节调节块与分流板的压力，使胶料能均匀的通过分流板上的矩形孔，胶料通过交错排列的矩形孔，使胶料交错排列，实现胶料的分层挤出，利用胶料的分层挤出使短纤维在分层的胶料中实现平面取向，最终胶料经口模挤出机头，实现纤维在平面内的取向。

4.如权利要求3所述的成型方法，其特征在于：调节块斜面与分流板斜面斜率相同。