Page 45 - 《橡塑智造与节能环保》2025年10期

技术与装备

橡胶挤出无销钉螺杆替代方案的研究

章羽 编译
（全国橡塑机械信息中心， 北京 100143）

0 引言 剂及其他微量化学品，这些化学品中含有硫基交联系
橡胶在挤出机上的加工多年来一直是工业的重要 统，使得混炼物总含量达到206.45 份。该混炼物虽基
分支。技术弹性体产品、轮胎以及橡皮筋等日常用品 于轮胎生产中的混炼物选取，但不含炭黑。该配方导
已成为我们日常生活不可或缺的一部分。2022年，全 致M L1+4 （100 ℃）的黏度高达93 MU，因此在加工过
球共生产了2 960万t天然橡胶和合成橡胶，这一吞吐量 程中混炼较为困难。
创下了21世纪以来的最高纪录。 表1 NR混炼物的成分
近年来，随着能源和原材料成本的上升，成本效 成分 配方比例/份
NR 90
益对橡胶挤出过程越来越重要。橡胶挤出机主要有两 SBR 10
种类型，它们在橡胶的温度处理上存在差异。热喂料 塑化剂 3
二氧化硅 68.75
挤出机使用的是在上游步骤中已加热至约60~80 ℃的 白垩 15
着色剂 3
材料，因此挤出机只需对材料进行均匀化处理。相比
微量化学品 16.7
之下，冷喂料挤出机使用的是常温下的材料，因此需 总计 206.45
要对材料进行加热和均匀化处理。冷喂料挤出机在当
今工业中主要与销钉配合使用，因为这种组合能显著 2 设备和螺杆
用于实验研究的设备为60 mm橡胶挤出机QSM 60
提升材料质量。然而，与带输送螺纹的螺杆相比，销
钉会降低最大吞吐量。此外，与无销钉挤出机相比， k-12 D，由Troester公司（德国汉诺威）制造。该挤
使用销钉会导致生产、维护和转换的复杂性增加，进 出机可配备模块化筒体部件，使其长度可调。每个筒
而提高成本。鉴于这一情况，并结合帕德博恩塑料技 体部件长度为4.5 D，并设有水温控制通道以及4个针
术研究所关于具备径向和轴向螺纹偏移特性的螺杆所 位，每个针位有6个针。进料段和所用的螺杆也具有水
取得的积极研究成果，这些替代螺杆概念亟待进一步 温控制功能。本案例中采用的配置如图1所示，由三个
深入探索。 部分组成。
桶形部件的总长度为18.3 D。在每个安装的桶形
1 材料 部件的第二个销钉位置处，可以记录压力。此外，该
研究中采用了一种基于轮胎生产过程中产生的混 压力也可以通过额外的测量环直接在螺杆尖端进行记
炼物而开发的NR混炼物。该混炼物专为这些研究定 录。螺杆尖端还配备有温度测量刀片，能够在通道横
制，旨在通过使用不同颜色的材料制作色块以评估混 截面上的七个不同位置记录温度。实验中采用了一个
炼质量。因此，该材料分别以黄色和蓝色两种颜色呈 方形节流模，其开口尺寸为86×86 mm。
对于双色色块评估，采用了ImageJ软件。Image
现，但配方保持一致。为去除炭黑，开发工作得到了
行业内多方合作伙伴的协助，确保该混炼物仍能准确 J是一款开源软件，适用于多种应用场景，因此常被
反映其应用场景。 用于研究目的。在颜色分析方面，原生软件可直接使
如表1所示，NR混炼物由90 份 NR和10 份 SBR构 用，无需修改，因为它能够分析具有多种颜色光谱的
成。其填料包括二氧化硅（比例为68.75 份）和滑石粉 图片。
（比例为15 份）。此外，还添加了少量增塑剂、着色 当橡胶在筒体内进行硫化时，可以从螺纹通道

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