2006年度中国石油和
　　化学工业协会科技奖励项目精选（五）
栏目主持：中国石油和化学工业协会科技办公室
         《中国化工信息》周刊

新型胶片挤出成型工艺及生产线研发与产业化应用

青岛科技大学  韩宇 刘虹 林广义 汪传生   内蒙古富特橡塑机械有限公司  韩富城


  一、立项背景
　　国内外生产胶片的成型工艺方法大致经历了3个发展阶段，即压延法、挤出压延法和挤出法。前两种方法为传
统工艺，也是当前橡胶生产厂家采用最多的生产方式。缺点是胶片成型过程需要压延机，价格昂贵；设备占地面积
大，操作人员多，生产成本高；压延出的胶片中常存在大量气泡，气密度下降，影响产品质量。
  为了解决上述难题，2002年青岛科技大学与内蒙古富特橡塑机械有限公司开始对新型胶片成型工艺及其生产线
进行合作开发。2005年底，在此项基础上又成功开发了400～800mm宽幅面钢丝、纤维帘布覆胶生产技术及装备。
  二、生产线组成及生产过程
　　该生产线主要由销钉式冷喂料挤出机（根据用户要求可配置?覫90～250mm等规格）、零压挤出L型辊筒机头及
其辅线组成，辅线主要由接取装置、冷却装置、表面卷取装置、储布缓冲装置、双工位导开装置、架空输送带、定
中心装置、自动裁断装置及控制系统等组成。其中，导开和定中心装置及卷取装置均为双工位，保证了连续生产的
需要。
　　混炼胶片通过皮带式输送机喂入销钉式冷喂料挤出机后，胶料通过特殊设计的螺杆和销钉机筒之间的相对运
动，使胶料剪切塑化，由固态变成粘流态，最后胶料被推送至特殊设计的零压挤出L型辊筒机头，当机头内稳定流
动的胶料被推进到机头预成型口型段时，胶料内部的挤压应力就会得到一些缓解。当胶料继续被推进到扁咀流道、
口型板和辊筒共同组成的椭圆形出胶流道处时，在辊筒不断旋转的作用下，胶料中的挤压应力得到充分释放，形成
零压挤出的胶片，再通过接取装置和连续称量装置进入鼔式冷却机冷却。冷却后的胶片经缓冲被提升过桥，经定中
心装置定中后，由双工位中心卷取装置卷取，也可以根据需要生产单层及二层、三层或多层的复合胶片。
  三、新工艺优势及性能对比
　　本文分别采用三种胶片成型工艺对不同胶片宽度和厚度等实验条件进行了对比实验研究，并且选取了一组比较
有代表性的实验数据（见表1）进行了分析，挤出法工艺的各项生产指标明显好于压延法和挤出压延法胶片成型工
艺。
           表1 半钢子午线轮胎气密层混炼胶三种成型工艺对比
实验结果   成型方法   单位能耗 挤出温度 挤出胶片 生产速度 胶片密度 挤出胶片
实验条件             （kWh/kg） （℃）  厚度精度 （m/min）（kg/m3） 表面质量
宽度=800mm 压延法        0.0956     112    ±0.04        20       1.7185     差*
厚度=1mm   挤出压延法    0.0877     104    ±0.04        14       1.7268     良*
            挤出法        0.0582      95    ±0.03        16       1.7306     优*
  注：优——挤出胶片表面光滑，无气泡；
　　  良——表面存有少许气泡、麻点等；
　　  差——表面存在大量气泡、麻点或皱缩等缺陷。
　　此外，在实际生产应用中，挤出法在很多方面都有着明显的优势，如表2所示。由于挤出压延法需配置大型的
销钉式冷喂料挤出机才能挤出宽幅胶片，因此该法投资费用最高。而压延法还需要有两台开炼机或销钉式冷喂料挤
出机为其供料，投资费用增加，而挤出法由于配置了零压挤出L型辊筒机头所以选用中小型挤出机就可以挤出宽幅
胶片；从操作人员、占地面积和常年维修使用费用来看，挤出法都有着明显的优势。
　　　　表2  3种成型工艺使用性能对比
成型方法            压延法   挤出压延法   挤出法
项  目    
投资费用               高       最高            低
操作人员             5～6       5～6           2～3
占地面积             最大        大            小
常年维修使用费用     最高        高            低
  四、生产线创新点
　　新型胶片挤出成型生产线在国内外尚属首次开发，是橡胶胶片成型工艺及成型设备的又一重大变革，它的创新
点在于：
　　 （1）采用挤出法胶片成型工艺，胶片直接挤出成型，使得体积庞大且价格昂贵的压延机无用武之地。胶料在
送料加热段和塑化段已将气泡排出，进入挤出段时，已达到完全无气泡的状态，挤出胶片气密度好，表面光滑、无
气泡，生产效率高且节约能源，大大降低了生产成本。
　　 （2）主机采用销钉式冷喂料挤出机，具有优质、高产、高效、节能和挤出胶温低等优点，其配有的零压挤出
L型辊筒机头有两大特点：一是胶片的出片方向与螺杆轴线成9O°角（即胶料的流动轨迹像大写字母“L”），破坏
了通常衣架式机头沿轴向挤出的抛物线速度分布，再加上椭圆柱形压力均布流道，故可使挤出胶片厚度均匀、质地
致密而又无任何气泡；二是该机头采用了零压挤出技术，能够生产胶料最大门尼粘度为ML100℃（1+4）95的难加
工胶料。如全钢载重子午线轮胎的气密层胶片。
   （3）销钉式冷喂料挤出机配有的零压挤出L型辊筒机头采用了液压锁紧和开合，便于操作工人在变换胶种时对
机头内的胶料进行清除，同时便于改变挤出胶片的宽度规格。
　　 （4）只需更换零压挤出L型辊筒机头口型板和型辊，就可以生产各种形状的胶片，这一点在压延法生产工艺
中是无法实现的。
　　 （5）采用这种型式的机头结构，便于改进生产工艺，据介绍，目前国际上轮胎生产的先进工艺采用了多种胶
片直接挤出——热贴合技术。这种新型胶片机头可挤出各种宽度的胶片，能够满足热贴合工艺的要求。
　　 （6）可以实现各种配方宽幅胶片的挤出。
（该项目获得科技进步一等奖，项目完成单位：青岛科技大学 内蒙古富特橡塑机械有限公司）