銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)在輪胎鋼絲簾布?jí)貉又械膽?yīng)用

趙金龍

（樺林佳通輪胎有限公司，黑龍江 牡丹江 157032）

發(fā)展綠色輪胎，除了要使用環(huán)保原材料、降低能耗和減少污染外，還要重視生產(chǎn)工藝的節(jié)能和高效。在傳統(tǒng)輪胎生產(chǎn)工藝中，鋼絲簾布?jí)貉油ǔ２捎瞄_煉機(jī)供膠系統(tǒng)。由于開煉機(jī)能耗大、占用空間大、膠料混煉不均，開煉機(jī)供膠系統(tǒng)正逐漸被銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)所代替[1]。

銷釘式擠出機(jī)是將銷釘從機(jī)筒圓周方向徑向插入螺桿螺紋槽中，對(duì)流動(dòng)的膠料進(jìn)行剪切和攪拌[2]。銷釘式冷喂料擠出機(jī)的出現(xiàn)，使冷喂料擠出機(jī)技術(shù)得到了很大的發(fā)展和提高。這種擠出機(jī)不僅在螺桿結(jié)構(gòu)上有了較大改進(jìn)，而且由于在機(jī)筒上增加了銷釘，使擠出膠料的塑性、致密性和生產(chǎn)效率都有很大提高，并且排膠溫度較低，可滿足多種生產(chǎn)工藝的擠出要求，同時(shí)其驅(qū)動(dòng)功率下降，生產(chǎn)能耗明顯降低[3-4]。

本文介紹Φ200銷釘式冷喂料擠出機(jī)在鋼絲簾布?jí)貉又械膽?yīng)用，并與開煉機(jī)供膠系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比。

1 兩種供膠系統(tǒng)對(duì)比

1.1 開煉機(jī)供膠系統(tǒng)

在傳統(tǒng)輪胎生產(chǎn)中，鋼絲簾布?jí)貉又饕捎?臺(tái)開煉機(jī)（粗煉機(jī)、細(xì)煉機(jī)和供膠機(jī)）供膠，該供膠系統(tǒng)受人為影響因素較大，供膠不連續(xù)，膠料性能不穩(wěn)定，生產(chǎn)能耗大，膠煙排放量大，占地面積大，已經(jīng)不適應(yīng)子午線輪胎，特別是綠色子午線輪胎生產(chǎn)的需求。

1.2 銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)

銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)主要由銷釘式冷喂料擠出機(jī)和供膠機(jī)組成。在銷釘式冷喂料擠出機(jī)中，膠料變成熔體以低剪切速率在螺桿螺紋中流動(dòng)，逐漸形成連續(xù)的粘流體，消除了膠料在擠出過程中的層流和結(jié)塊現(xiàn)象，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。與開煉機(jī)供膠系統(tǒng)相比，銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)受人為因素影響小，供膠連續(xù)穩(wěn)定，膠料混煉均勻，生產(chǎn)能耗小，膠煙排放量小，占地面積小，噪聲低，能滿足高性能子午線輪胎生產(chǎn)需求。

2 銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2.1 擠出機(jī)結(jié)構(gòu)

Φ200 mm銷釘式冷喂料擠出機(jī)主要由機(jī)頭、機(jī)筒、喂料段、螺桿、主機(jī)減速箱（齒輪為硬齒面）、潤(rùn)滑系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)（含5個(gè)單元）和電氣控制系統(tǒng)組成（如圖1所示）。其中螺桿長(zhǎng)徑比（L/D）為12；銷釘8排，每排10個(gè)；螺桿最高轉(zhuǎn)速為30 r·min-1；電機(jī)功率為220 kW。

圖1 銷釘式冷喂料擠出機(jī)組成示意

螺桿的主螺旋結(jié)構(gòu)采用雙頭分段等距螺紋，塑化段分布多排銷釘，以使擠出機(jī)具有良好的塑化、混煉、自潔和排氣性能，對(duì)不同膠種的適應(yīng)性強(qiáng)，擠出膠料均勻、穩(wěn)定、致密性好。機(jī)筒為銷釘機(jī)筒，采用襯套式結(jié)構(gòu)，前后端以法蘭連接，鉆孔冷卻，連接法蘭處通冷卻水，周向溫差為±2 ℃。旁壓輥采用三塊式刮刀結(jié)構(gòu)。機(jī)頭結(jié)構(gòu)為夾套式（內(nèi)通控溫水）。Φ200 mm銷釘式冷喂料擠出機(jī)的排膠尺寸為170 mm×26 mm，擠出膠條進(jìn)入開煉機(jī)兩輥間隙中，再由擺膠裝置向壓延機(jī)輥隙間均勻供膠。機(jī)頭采用一體式流線形結(jié)構(gòu)，有利于膠料流動(dòng)。機(jī)頭出口結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 機(jī)頭出口結(jié)構(gòu)示意

2.2 膠料接取輸送裝置

膠料接取輸送裝置由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其速度與擠出機(jī)的主驅(qū)動(dòng)速度同步。在輸送帶的出口和喂料斗（尺寸為300 mm×380 mm）的前面有一個(gè)控制環(huán)路，其使喂料狀態(tài)保持恒定。當(dāng)喂料量過大時(shí)，應(yīng)降低輸送帶的喂料速度；當(dāng)喂料量過小時(shí)，應(yīng)提高輸送帶的喂料速度。為保護(hù)擠出機(jī)運(yùn)行，供膠系統(tǒng)通常配有金屬探測(cè)儀，遇到金屬物質(zhì)時(shí)探測(cè)儀報(bào)警，喂料口上還配有缺膠報(bào)警裝置。

3 銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 排膠量

擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速和排膠量理論上呈線性關(guān)系，公式如下：

式中，y為排膠量，kg；x為螺桿轉(zhuǎn)速，r·min-1。

Φ200 mm銷釘式冷喂料擠出機(jī)額定排膠量為2 500 kg·h-1。一般來說，隨著擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速增大，排膠量增大。Φ200 mm銷釘式冷喂料擠出機(jī)30 s的排膠量如圖3所示。

圖3 Φ200 mm銷釘式冷喂料擠出機(jī)30 s的排膠量

從圖3可以看出：隨著擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速增大，排膠量逐漸增大；當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速在15～25 r·min-1時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)速與排膠量線性關(guān)系較好，基本滿足理論公式。

3.2 門尼粘度

鋼絲簾布膠的硬度較大，要求膠料的門尼粘度較高，在供膠過程中應(yīng)盡量減小膠料門尼粘度降幅，以保證膠料的硬度。兩種供膠系統(tǒng)對(duì)膠料門尼粘度的影響如圖4所示。

從圖4可以看出：采用開煉機(jī)供膠系統(tǒng)供膠，膠料的門尼粘度降幅較大；采用銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)供膠，膠料的門尼粘度降幅明顯減小。

圖4 兩種供膠系統(tǒng)對(duì)膠料門尼粘度的影響

3.3 炭黑分散性能

鋼絲簾布膠要求炭黑分散性能好且穩(wěn)定，在加工過程中應(yīng)盡量避免炭黑分散性能下降和波動(dòng)，以保證膠料的強(qiáng)伸性能。兩種供膠系統(tǒng)對(duì)炭黑分散性能的影響如圖5所示。

圖5 兩種供膠系統(tǒng)對(duì)炭黑分散性能的影響

從圖5可以看出：開煉機(jī)供膠系統(tǒng)供膠受人為因素影響較大，各個(gè)階段膠料的炭黑分散性能較差且不同階段波動(dòng)較大；銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)供膠均勻、連續(xù)，各個(gè)階段膠料的炭黑分散性能較好且不同階段波動(dòng)較小。

3.4 其他

我公司鋼絲簾布?jí)貉訖C(jī)需膠量為2 500 kg·h-1，采用開煉機(jī)供膠系統(tǒng)，需要1臺(tái)XKP-550型破膠機(jī)、1臺(tái)XKP-550型熱煉機(jī)和1臺(tái)XKP-550型供膠機(jī)，總功率為420 kW；采用銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)，只需要1臺(tái)Φ200 mm銷釘式冷喂料擠出機(jī)和1臺(tái)XKP-550型供膠機(jī)，總功率為330 kW，與開煉機(jī)供膠系統(tǒng)相比可節(jié)省能耗21.4%。

對(duì)于開煉機(jī)供膠系統(tǒng)，1個(gè)操作工不可能完成3臺(tái)設(shè)備的操作，一般需要3個(gè)操作工；銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，1個(gè)操作工就可以完成1臺(tái)擠出機(jī)與1臺(tái)供膠機(jī)的操作，且作業(yè)更安全。

銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)的占地面積約為開煉機(jī)供膠系統(tǒng)占地面積的2/3，噪聲（距擠出機(jī)1 m內(nèi)不大于70 dB）也比開煉機(jī)供膠系統(tǒng)噪聲（距開煉機(jī)1 m內(nèi)大于90 dB）低，還可以消除開煉機(jī)煉膠時(shí)膠料氣泡爆破的響聲。

4 結(jié)語

用銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)代替開煉機(jī)供膠系統(tǒng)后，鋼絲簾布膠加工性能和物理性能大幅提升，加工能耗和制造成本降低，操作人員工作環(huán)境改善，勞動(dòng)強(qiáng)度降低。

銷釘式冷喂料擠出機(jī)供膠系統(tǒng)具有能耗低、操作人員少、自動(dòng)化程度高、占地面積小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到眾多輪胎企業(yè)的認(rèn)可，符合綠色輪胎制造的發(fā)展方向，應(yīng)推廣使用。