纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置，包括連接在一起的入口段、過渡段、取向段、定型段及口模板；入口段設置一沿擠出方向梳理短纖維的濾板，取向段內設置分流板，分流板將膠料分成兩流，分流板在過渡段一端為錐形結構，分流板末端在下層膠料的區域內設置凸起的節流裝置，口模設置在下層膠料出口方向。本實用新型可以在現有的再制造輪胎胎面成型裝備中實現纖維的徑向取向過程，不改變成熟的再制造輪胎胎面成型工藝；實用新型裝置體積小、結構簡單、對操作人員技術水平要求較低，從而保證擠出胎面膠料的質量穩定性好。
【專利說明】
纖維徑向取向増強再制造輪胎胎面擠出成型裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置，特別是針對于短纖維徑向取向應用于再制造輪胎胎面的擠出成型裝置。
【背景技術】
[0002]廢舊輪胎的處理是當今人們面臨的嚴重問題之一。中國汽車市場的快速發展，使得輪胎生產的規模持續擴大，廢舊輪胎也在源源不斷地產生。國內每年的廢舊輪胎達到2億多條，折合橡膠資源約300多萬噸。據計算，這么巨大數量的廢舊輪胎，如果能夠100%地得到回收再利用，可相當于中國5年的天然橡膠產量。為了滿足不斷提高的制品性能要求，橡膠朝著高強度、耐磨、穩定和耐老化的方向發展，但是同時造成了廢棄后的橡膠長時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，另一方面浪費了寶貴的橡膠資源。
[0003]舊輪胎循環利用已成為資源節約環境友好型的朝陽行業，舊輪胎再制造是國際公認的輪胎減量化、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成型，其在硫化過程中施加的壓力可以比新胎硫化時大的多，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橡膠復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中進行擠出加工;在擠出機筒內的螺桿末端，橡膠被擠入軸向取向流道，利用膠料流動方向取向，在機頭的軸向取向流道內實現短纖維軸向方向取向；經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，膠料中的短纖維在膠料通過阻壩后迅速膨脹的過程中發生翻滾而傾斜;膨脹后的膠料沿流道繼續流動，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，并進而實現徑向取向。
[0006]CN101337435A公開一種短纖維增強橡膠復合材料徑向取向擠出成型裝置，其法蘭正面上制有八個螺紋孔，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、機頭壓板按順序依次聯接在一起，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節塊，阻壩調節螺栓一端與阻壩調節塊固定，另一端通過螺紋連接與阻壩支撐板相聯，阻壩調節螺栓控制阻壩間隙；定型板中間放置一對定型調節塊來調節定型間隙，定型調節塊夾在阻壩支撐板與機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，由機頭壓力調整螺栓、機頭壓力調整閥和濾膠板組成機頭入口段，由取向間隙調節塊、取向間隙調整螺釘、分流型塊和取向間隙支撐板組成徑向取向段，由定型間隙調整塊、定型間隙調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通孔，分別用八個螺栓將法蘭盤與擠出機機身固連，機頭入口段與法蘭盤相連并用加強筋板固定，在機頭入口段內制有加熱冷卻水循環通道，其入口端制有慮膠板，機頭壓力調節閥分別與機頭壓力調節螺栓和機頭入口段相聯。
[0008]在上述實用新型專利中短纖維徑向取向的方法及原理都是利用橡膠擠出膨脹的特性，使胎面膠中的短纖維在膠料膨脹過程中沿著膨脹方向發生翻滾，呈現出傾斜的趨勢，最終使短纖維徑向取向。
【實用新型內容】
[0009]為了改變傳統的短纖維徑向取向的方法及原理，本實用新型提供了纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置，包括連接在一起的入口段、過渡段、取向段、定型段及口模板;入口段設置一沿擠出方向梳理短纖維的濾板，取向段內設置分流板，分流板將膠料分成兩流，分流板在過渡段一端為錐形結構，分流板末端在下層膠料的區域內設置凸起的節流裝置，口模設置在下層膠料出口方向。
[0010]優選的是:定型段內設置供膠料通過、使短纖維徑向取向的取向板，取向板的孔徑為短纖維直徑的2-4倍(優選3倍，2-3mm)。取向段和定型段的流道由調節塊和分流板形成，調節塊外側通過壓板連接調節柱一端，調節柱另一端通過螺紋連接中間板，中間板、口模板和過渡段的固定板通過螺柱連接。
[0011]優選的是:入口段為一法蘭，所述法蘭中心位置為膠料入口，膠料入口通過濾板與過渡段的流道相通，濾板為一帶孔板，孔徑小于短纖維長度，大于短纖維粒徑，優選1.0-3.6mmο
[0012]優選的是:入口段的流道逐漸收縮，入口段上方設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節螺栓。
[0013]優選的是:過渡段包括固定板和由固定板內側形成的流道，固定板外側裝有溫度傳感器和壓力傳感器。
[0014]本實用新型的短纖維取向方法及原理與現有技術不同，其短纖維取向原理及方法:兩流膠料各自取向，在成型段兩流匯聚共擠，在擠出壓力的作用下，用一側取向的膠料將另一側取向的膠料推出擠出機機頭，從而實現取向的短纖維膠料在兩流共擠的作用下，實現再制造輪胎胎面膠中短纖維的徑向取向，兩流對沖后更有利于短纖維的徑向取向，使纖維的取向程度更高。采用該實用新型所制得的短纖維徑向取向胎面膠，其短纖維取向率可達70%。
[0015]本實用新型纖維增強再制造輪胎胎面徑向取向擠出成的具體步驟是先將含有短纖維的再制造輪胎胎面膠加入到擠出機中通過螺桿進行擠出塑化，在擠出機機筒內的螺桿末端，經過擠出加工后的再制造輪胎胎面膠被擠入濾板，實現短纖維在膠料中的軸向取向；膠料在擠出壓力及所設計的特殊裝置作用下分為兩流，再制造輪胎胎面膠料在取向成型部件先經分流板分流，其分流板下部有節流設計，可以保證分流板上部有充分的膠料流動，分流板上方膠料在壓力作用下強制流經取向板，通過一定大小的孔，從而實現纖維的徑向取向，而下方膠料在流動過程中經節流裝置從而使上方膠料先行填充取向，然后下方膠料再向前運動，從而減緩破壞已有的纖維取向程度，最大程度保證纖維沿豎直方向，同時短纖維膠料經節流裝置擴張后沿徑向取向程度增大，從而實現下方膠料的徑向取向。取向后的兩流在取向成型段匯流共擠，從而實現短纖維徑向取向。
[0016]本實用新型與現有技術相比具有以下優點:一是可以在現有的再制造輪胎胎面成型裝備中實現纖維的徑向取向過程，不改變成熟的再制造輪胎胎面成型工藝;二是實用新型裝置體積小、結構簡單、對操作人員技術水平要求較低，從而保證擠出胎面膠料的質量穩定性好;三是取向過程簡單可行，利用調節取向板濾板孔徑大小和膠料水平流動兩個方向的共擠效果實現短纖維在橡膠基體中的徑向取向。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的主剖視圖；
[0018]圖2為本實用新型的結構原理不意圖；
[0019]I濾板、2法蘭、3溢膠閥調節螺栓、4溢膠閥、5溫度傳感器、6調節柱、7調節塊、9 口模板、1螺柱、11螺母、12 口模、13壓板、15中間板、16固定板、17壓力傳感器、18流道板、19冷卻水管、20擋板、8-1取向板、8-2分流板。
【具體實施方式】
[0020]1、將含有短纖維的再制造輪胎胎面膠加入冷喂料擠出機內，擠出機為XJW60-200，螺桿轉速設置為15轉/分鐘，通過螺桿的旋轉與剪切，實現再制造輪胎胎面膠料的擠出加工成型；
[0021]2、再制造輪胎胎面膠料經過螺桿的輸送后進入實用新型裝置，膠料先通過一個一定孔徑的濾板，濾板孔徑需小于短纖維長度，大于短纖維直徑，以1.0—3.6mm為最佳，從而實現短纖維的軸向取向，即先將短纖維捋直。
[0022]3、通過調節溢膠閥螺栓調節機頭內壓力，使壓力維持在3-10MPa，以保證膠料質量及設備的正常安全工作。
[0023]4、然后胎面膠料經分流板分流，分流板下方有節流設計，可以保證分流板上部有充分的膠料流動，調節塊可以調節間隙，控制膠料的流動間隙，其膠料流動間隙一般為3-8mm ο
[0024]分流板上方膠料主要用于纖維徑向取向，而下方膠料在流動過程中由于節流裝置從而使上方膠料先行填充取向，然后下方膠料再向前運動，從而減緩破壞已有的纖維取向程度，最大程度保證纖維沿豎直方向，同時下方膠料經節流擴張后沿徑向取向程度增大。
[0025]5、上方膠料在擠出壓力作用下強制經過取向板，實現纖維的徑向取向，同時，經取向的短纖維膠料在下方流動膠料的帶動下擠出口模。
[0026]6、經分流板分流后，上方膠料主要實現纖維的徑向取向，而下方膠料主要經過節流設計實現徑向取向，最終在兩流共擠的作用下實現再制造輪胎胎面膠的擠出成型。
[0027]本實例的纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置主要由濾板1、取向板8-1、分流板8-2及調節部分組成，其連接關系為法蘭2前端與擠出機機頭靠螺栓連接，后端與流道板18焊接在一起，流道板18上方有溢膠閥4及溢膠閥調節螺栓3，調節取向機頭內的壓力，壓力過大時通過調節溢膠閥調節螺栓3來降低取向裝置內的壓力，溫度傳感器5、壓力傳感器17固定于固定板16上，對取向裝置內的溫度和壓力進行實時監測，膠料流經分流板14后被分成上下兩流，上流膠料被強制經過取向板8-1后纖維實現徑向取向，下方膠料經分流板下方節流裝置后，由于高聚物的擠出脹大特性從而實現下方短纖維的徑向取向，最后兩流在共擠的作用下擠出口模12，實現再制造輪胎胎面膠中纖維取向的成型過程。流道板另一側有6個螺紋孔，與螺柱1連接，螺柱依次固定固定板16、中間板15、口模板9最后由螺母11固定。口模12固定在口模板上。同時流道板18和口模板9開有冷卻水孔，在外接溫控裝置下實現取向裝置的溫度控制。調節部分的工作原理為:調節柱6與中間板15為螺紋連接，通過螺紋連接可以實現調節柱的上下運動，而調節柱6與調節塊7之間是靠壓板13實現連接，因此將螺紋的周向運動轉換成調節塊7的上下運動。
【主權項】
1.纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置，其特征在于:包括連接在一起的入口段、過渡段、取向段、定型段及口模板;入口段設置一沿擠出方向梳理短纖維的濾板，取向段內設置分流板，分流板將膠料分成兩流，分流板在過渡段一端為錐形結構，分流板末端在下層膠料的區域內設置凸起的節流裝置，口模設置在下層膠料出口方向。2.如權利要求1所述的纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置，其特征在于:定型段內設置供膠料通過、使短纖維徑向取向的取向板。3.如權利要求1所述的纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置，其特征在于:取向板的孔徑為短纖維直徑的2-4倍。4.如權利要求1所述的纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置，其特征在于:取向段和定型段的流道由調節塊和分流板形成，調節塊外側通過壓板連接調節柱一端，調節柱另一端通過螺紋連接中間板，中間板、口模板和過渡段的固定板通過螺柱連接。5.如權利要求1所述的纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置，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，膠料入口通過濾板與過渡段的流道相通。6.如權利要求1所述的纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置，其特征在于:入口段的流道逐漸收縮，入口段上方設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節螺栓。7.如權利要求1所述的纖維徑向取向增強再制造輪胎胎面擠出成型裝置，其特征在于:過渡段包括固定板和由固定板內側形成的流道，固定板外側裝有溫度傳感器和壓力傳感器。
【文檔編號】B29C47/16GK205631303SQ201620231746
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】汪傳生, 田曉龍, 胡紀全
【申請人】青島科技大學