[发明专利]橡胶短纤维层叠取向挤出方法及其挤出装置

说明书

技术领域

本发明涉及将橡胶复合材料中的短纤维进行定向、复合层叠与挤出的控制方法和装置，以实施短纤维在胶片水平横向与纵向上的均匀分布，属于橡胶机械与自动化控制领域。

背景技术

随着国内外航空运输、汽车工业的飞速发展，对于橡胶轮胎提出了全面高性能化的要求。除轮胎结构设计上的改进外，轮胎原材料性能的完善一直是研究热点。

当前阶段的高分子材料的开发与应用，已从大规模合成新的高分子化合物转向采用各种方法对现有高聚物进行改性。利用短纤维增强轮胎胎面胶性能就是一种制备高性能轮胎的理想方法和技术手段。

现有技术方案中，通过在胶片中加入短纤维，可使轮胎的滚动阻力、抗湿滑性和滞后损失明显降低，胎面抗撕裂性、抗崩花掉块性提高，实现轮胎的轻量化并使行驶噪音降低。

虽然对短纤维增强轮胎胎面胶有一定的研究，但并没有达到理想的效果和大规模应用于实际生产。而且，如何减少或避免短纤维在胶片中存在竖直排列(即通常所谓的站立现象)，仍是尚攻克的技术难题。当短纤维在胶片中沿水平横向与纵向均匀排列时，才能通过添加短纤维真正地提高低滚动阻力、抗湿滑性等使用性能。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的橡胶短纤维层叠取向挤出方法及其挤出装置，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而采取数个分层、扭转与合并阶段，以期适用于短纤维-橡胶复合材料的挤出成型控制精度，以及在挤出过程中控制短纤维的层叠取向，进而实现在每层胶片中短纤维能够沿水平横向与纵向均匀地分布。

另一发明目的在于，通过胶料与短纤维层的多次分层与合并，提高复合层胶片的耐磨性能。

为实现上述发明目的，所述橡胶短纤维层叠取向挤出方法主要包括有下述操作流程：

将短纤维层复合至胶片中；

在挤出成型过程中，单层胶片至少经过2个分层、扭转与合并的阶段，相邻阶段之间对胶片进行至少一次拉伸，最终形成复合层的胶片结构；

每一阶段的分层层数相乘，即为最终形成胶片复合层的层数；

在每一层胶片中，短纤维沿胶片的水平横向与纵向分布。

如上述基本方案，通过对胶片进行数次的分层-扭转-合并，以增加复合层胶片的层数、同时实现短纤维的适当取向，即避免短纤维沿胶片垂向分布。

为进一步地提高控制层叠取向的精度，可采取如下改进方案：

即在实施第一阶段的分层、扭转与合并之前，将单层胶片切割成垂向叠加的至少2层；切割后的叠加胶片，共同实施后续阶段的分层、扭转与合并。

更为优选与细化的改进措施是，层叠取向挤出方法采取2个阶段的分层、扭转与合并，即第一阶段的扭转，是将胶片从横向分层转换至垂向分层；

第二阶段的扭转，是将胶片从垂向分层转换至横向分层。

为提高每一阶段的操作质量，可在挤出成型过程中，采用切割筋对胶片进行分层。

另外，还可将胶片通过带有螺旋内扭筋的夹层部件进行扭转。

以及，在最后阶段将胶片通过挤出机头中的汇合筋进行合并。

基于上述设计构思与应用以上层叠取向挤出方法，本发明还实现了下述挤出装置结构的设计与改进：

橡胶短纤维层叠取向挤出装置，具有紧固安装的上机头和下机头。

与现有技术的区别之处在于，在上机头与下机头之间连接有，与上机头、下机头共同形成流道入口的联接法兰，以及形成流道出口的口型板；

在上机头与下机头的内腔中设置有，带有螺旋内扭筋的第一夹板、以及第一切割筋与第一汇合筋；

在上机头内腔设置有，拉伸筋、第二夹板、第二切割筋、第二汇合筋。

为提高分层层数，并且在完成层叠取向挤出过程后，胶片能够从横向分层、垂向分层最终转换至横向分层，所述的第一切割筋、第二切割筋均具有数个垂向排列的切割部。

为提高扭转操作的准确度与分布均匀性，所述的第一夹板、第二夹板均具有至少两段用于扭转胶片的螺旋内扭筋，且段数为偶数。

综上所述，本发明橡胶短纤维层叠取向挤出方法及其挤出装置具有以下优点与有益效果：

1、利用层叠法挤出，以有效地控制并实现短纤维增强胎面胶分层挤出、以及在挤出过程中的适当取向，短纤维分层与分布均匀。

2、短纤维能够在胶片中沿水平横向与纵向均匀排列，真正地实现低滚动阻力、抗湿滑性等添加目的。

3、多次分层与合并以后，复合层胶片的耐磨性能显著地得以提高。