纖維增強再制造輪胎胎面徑向取向擠出成型方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維增強再制造輪胎胎面徑向取向擠出成型方法及裝置，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(fā)展，使得輪胎生產的規(guī)模持續(xù)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(jù)計算，這么巨大數(shù)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(wěn)定和耐老化的方向發(fā)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(huán)利用已成為資源節(jié)約環(huán)境友好型的朝陽行業(yè)，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(xiàn)短纖維軸向方向取向；經(jīng)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(fā)生翻滾而傾斜;膨脹后的膠料沿流道繼續(xù)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(xiàn)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(lián)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(jié)塊，阻壩調節(jié)螺栓一端與阻壩調節(jié)塊固定，另一端通過螺紋連接與阻壩支撐板相聯(lián)，阻壩調節(jié)螺栓控制阻壩間隙；定型板中間放置一對定型調節(jié)塊來調節(jié)定型間隙，定型調節(jié)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(jié)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(huán)通道，其入口端制有慮膠板，機頭壓力調節(jié)閥分別與機頭壓力調節(jié)螺栓和機頭入口段相聯(lián)。
[0008]在上述發(fā)明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(fā)生翻滾，呈現(xiàn)出傾斜的趨勢，最終使短纖維徑向取向。

【發(fā)明內容】

[0009]為了改變傳統(tǒng)的短纖維徑向取向的方法及原理，本發(fā)明提供了一種新的纖維增強再制造輪胎胎面徑向取向擠出成型方法，含有短纖維的橡膠熔融體加入擠出機中，擠出后經(jīng)過濾板使短纖維軸向取向，之后膠料被分成兩流，調節(jié)兩流流動間隙，使膠料在各自的流動過程中分別取向，經(jīng)取向的兩流匯聚對沖共擠，一流的膠料將另一流的膠料推出擠出機機頭，實現(xiàn)短纖維的徑向取向。
[0010]該方法的第一種具體實現(xiàn)方式為:兩流膠料沿徑向取向；第一流膠料經(jīng)過一節(jié)流裝置限制，從而使第二流膠料先行填充取向，最大程度保證纖維沿垂直方向，同時第一流膠料經(jīng)節(jié)流裝置擴張后沿徑向取向程度增大;第二流膠料不經(jīng)過節(jié)流裝置限制，短纖維徑向取向；第二流膠料在擠出壓力作用下強制通過一取向板，實現(xiàn)纖維的徑向取向；同時，經(jīng)取向的短纖維膠料在第一流膠料的帶動下擠出口模。利用調節(jié)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(xiàn)短纖維在橡膠基體中的徑向取向。
[0011]該方法的第二種【具體實施方式】為:兩流膠料在膠料流動特性(壁面無滑移)作用下分別沿軸向取向，在成型段，通過改變擠出方向，最終在兩流對沖共擠作用下，實現(xiàn)短纖維的徑向取向，因此，本裝置的口模位置在機頭的側面。
[0012]本發(fā)明還提供上述方法的纖維增強再制造輪胎胎面徑向取向擠出成型裝置，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。
[0013]本發(fā)明第一種具體實現(xiàn)方式的裝置為: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(qū)域內設置凸起的節(jié)流裝置，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(yōu)選3倍，2-3mm)，口模設置在下層膠料出口方向。取向段和定型段的流道由調節(jié)塊和分流板形成，調節(jié)塊外側通過壓板連接調節(jié)柱一端，調節(jié)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。
[0014]本發(fā)明第二種具體實現(xiàn)方式的裝置為:分流板從過渡段延伸到定型段，分流板在過渡段一端為錐形結構，分流板在定型段一端固定在擋板上，分流板在定型段上設置開槽，口模開設在機頭側面。定型段的流道由調節(jié)塊和分流板形成，調節(jié)塊外側通過壓板連接調節(jié)柱一端，調節(jié)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。
[0015]優(yōu)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(yōu)選1.0-3.6mmο
[0016]優(yōu)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(jié)螺栓。
[0017]優(yōu)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。
[0018]本發(fā)明的短纖維取向方法及原理與現(xiàn)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(xiàn)取向的短纖維膠料在兩流共擠的作用下，實現(xiàn)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。采用該發(fā)明所制得的短纖維徑向取向胎面膠，其短纖維取向率可達70%。
[0019]本發(fā)明纖維增強再制造輪胎胎面徑向取向擠出成型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(jīng)過擠出加工后的再制造輪胎胎面膠被擠入濾板，實現(xiàn)短纖維在膠料中的軸向取向；然后經(jīng)過軸向取向后的膠料在擠出壓力及所設計的特殊裝置作用下分為兩流，由調節(jié)裝置調節(jié)兩流的流動間隙，在不同裝置的要求下各層膠料需要不同的取向方向，兩流分別取向的膠料(有的裝置需要各層軸向取向，有的裝置需要各層徑向取向)，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，取向的短纖維膠料在兩流共擠的作用下，實現(xiàn)再制造輪胎胎面膠中短纖維的徑向取向。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:一是可以在現(xiàn)有的再制造輪胎胎面成型裝備中實現(xiàn)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;二是發(fā)明裝置體積小、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(wěn)定性好；三是取向過程簡單可行。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實施例1的主剖視圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實施例1的結構原理示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明實施例2的主剖視圖；
[0024]圖4為本發(fā)明實施例2的結構原理示意圖。
[0025]I濾板、2法蘭、3溢膠閥調節(jié)螺栓、4溢膠閥、5溫度傳感器、6調節(jié)柱、7調節(jié)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分流取向板、8