銷釘式冷喂料擠出機供膠系統在輪胎鋼絲簾布壓延中的應用

趙金龍

（樺林佳通輪胎有限公司，黑龍江 牡丹江 157032）

發展綠色輪胎，除了要使用環保原材料、降低能耗和減少污染外，還要重視生產工藝的節能和高效。在傳統輪胎生產工藝中，鋼絲簾布壓延通常采用開煉機供膠系統。由于開煉機能耗大、占用空間大、膠料混煉不均，開煉機供膠系統正逐漸被銷釘式冷喂料擠出機供膠系統所代替[1]。

銷釘式擠出機是將銷釘從機筒圓周方向徑向插入螺桿螺紋槽中，對流動的膠料進行剪切和攪拌[2]。銷釘式冷喂料擠出機的出現，使冷喂料擠出機技術得到了很大的發展和提高。這種擠出機不僅在螺桿結構上有了較大改進，而且由于在機筒上增加了銷釘，使擠出膠料的塑性、致密性和生產效率都有很大提高，并且排膠溫度較低，可滿足多種生產工藝的擠出要求，同時其驅動功率下降，生產能耗明顯降低[3-4]。

本文介紹Φ200銷釘式冷喂料擠出機在鋼絲簾布壓延中的應用，并與開煉機供膠系統進行對比。

1 兩種供膠系統對比

1.1 開煉機供膠系統

在傳統輪胎生產中，鋼絲簾布壓延主要采用3臺開煉機（粗煉機、細煉機和供膠機）供膠，該供膠系統受人為影響因素較大，供膠不連續，膠料性能不穩定，生產能耗大，膠煙排放量大，占地面積大，已經不適應子午線輪胎，特別是綠色子午線輪胎生產的需求。

1.2 銷釘式冷喂料擠出機供膠系統

銷釘式冷喂料擠出機供膠系統主要由銷釘式冷喂料擠出機和供膠機組成。在銷釘式冷喂料擠出機中，膠料變成熔體以低剪切速率在螺桿螺紋中流動，逐漸形成連續的粘流體，消除了膠料在擠出過程中的層流和結塊現象，簡化了生產工藝。與開煉機供膠系統相比，銷釘式冷喂料擠出機供膠系統受人為因素影響小，供膠連續穩定，膠料混煉均勻，生產能耗小，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需求。

2 銷釘式冷喂料擠出機供膠系統的結構

2.1 擠出機結構

Φ200 mm銷釘式冷喂料擠出機主要由機頭、機筒、喂料段、螺桿、主機減速箱（齒輪為硬齒面）、潤滑系統、溫度控制系統（含5個單元）和電氣控制系統組成（如圖1所示）。其中螺桿長徑比（L/D）為12；銷釘8排，每排10個；螺桿最高轉速為30 r·min-1；電機功率為220 kW。

圖1 銷釘式冷喂料擠出機組成示意

螺桿的主螺旋結構采用雙頭分段等距螺紋，塑化段分布多排銷釘，以使擠出機具有良好的塑化、混煉、自潔和排氣性能，對不同膠種的適應性強，擠出膠料均勻、穩定、致密性好。機筒為銷釘機筒，采用襯套式結構，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構。機頭結構為夾套式（內通控溫水）。Φ200 mm銷釘式冷喂料擠出機的排膠尺寸為170 mm×26 mm，擠出膠條進入開煉機兩輥間隙中，再由擺膠裝置向壓延機輥隙間均勻供膠。機頭采用一體式流線形結構，有利于膠料流動。機頭出口結構示意如圖2所示。

圖2 機頭出口結構示意

2.2 膠料接取輸送裝置

膠料接取輸送裝置由變頻電機驅動，其速度與擠出機的主驅動速度同步。在輸送帶的出口和喂料斗（尺寸為300 mm×380 mm）的前面有一個控制環路，其使喂料狀態保持恒定。當喂料量過大時，應降低輸送帶的喂料速度；當喂料量過小時，應提高輸送帶的喂料速度。為保護擠出機運行，供膠系統通常配有金屬探測儀，遇到金屬物質時探測儀報警，喂料口上還配有缺膠報警裝置。

3 銷釘式冷喂料擠出機供膠系統的應用

3.1 排膠量

擠出機螺桿轉速和排膠量理論上呈線性關系，公式如下：

式中，y為排膠量，kg；x為螺桿轉速，r·min-1。

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

圖3 Φ200 mm銷釘式冷喂料擠出機30 s的排膠量

從圖3可以看出：隨著擠出機螺桿轉速增大，排膠量逐漸增大；當螺桿轉速在15～25 r·min-1時，螺桿轉速與排膠量線性關系較好，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。兩種供膠系統對膠料門尼粘度的影響如圖4所示。

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

圖4 兩種供膠系統對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定，在加工過程中應盡量避免炭黑分散性能下降和波動，以保證膠料的強伸性能。兩種供膠系統對炭黑分散性能的影響如圖5所示。

圖5 兩種供膠系統對炭黑分散性能的影響

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

3.4 其他

我公司鋼絲簾布壓延機需膠量為2 500 kg·h-1，采用開煉機供膠系統，需要1臺XKP-550型破膠機、1臺XKP-550型熱煉機和1臺XKP-550型供膠機，總功率為420 kW；采用銷釘式冷喂料擠出機供膠系統，只需要1臺Φ200 mm銷釘式冷喂料擠出機和1臺XKP-550型供膠機，總功率為330 kW，與開煉機供膠系統相比可節省能耗21.4%。

對于開煉機供膠系統，1個操作工不可能完成3臺設備的操作，一般需要3個操作工；銷釘式冷喂料擠出機供膠系統自動化程度高，1個操作工就可以完成1臺擠出機與1臺供膠機的操作，且作業更安全。

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

4 結語

用銷釘式冷喂料擠出機供膠系統代替開煉機供膠系統后，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，操作人員工作環境改善，勞動強度降低。

銷釘式冷喂料擠出機供膠系統具有能耗低、操作人員少、自動化程度高、占地面積小、噪聲低等優點，越來越受到眾多輪胎企業的認可，符合綠色輪胎制造的發展方向，應推廣使用。