本发明专利技术所述橡胶短纤维层叠取向挤出方法及其挤出装置，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，以提高复合层胶片的耐磨性能。挤出方法包括有，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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。另一专利技术目的在于，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。为实现上述专利技术目的，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，本专利技术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，本专利技术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。4、挤出装置的上、下机头之间可方便安装、固定与分离，检修方便，可应用于各种通用的橡胶挤出机上。5、装置整体体积较小，流程紧凑，挤出生产效率较高。附图说明现结合以下附图对本专利技术做进一步地说明。图1为层叠取向挤出方法的流程示意图；图2为挤出装置的主视剖面结构示意图；图3为挤出装置的左视剖面结构示意图；图4为第一夹板的结构示意图；图5为第二夹板的结构示意如图1至图5所示，上机头1、口型板2、第二夹板3、第一夹板4、下机头5、联接法兰6、第一切割筋7、第一汇合筋8、拉伸筋9、第二切割筋10、第二汇合筋11、螺旋内扭筋12。具体实施例方式实施例1，如图1至图5所示，所述的橡胶短纤维层叠取向挤出装置包括有，相互紧固安装的上机头I和下机头5。其中，在上机头I与下机头5之间连接有，与上机头1、下机头5共同形成流道入口的联接法兰6，以及形成流道出口的口型板2 ;在上机头I与下机头5的内腔中设置有，带有螺旋内扭筋的第一夹板4、以及第一切割筋7与第一汇合筋8 ；在上机头I内腔设置有，拉伸筋9、第二夹板3、第二切割筋10、第二汇合筋11。第一切割筋7具有6个垂向排列的切割部，第二切割筋10具有8个垂向排列的切割部。第一夹板4具有2段用于扭转胶片的螺旋内扭筋12，第二夹板3具有8段用于扭转胶片的螺旋内扭筋12。所述的橡胶短纤维层叠取向挤出方法，包括有以下操作流程:将短纤维层复合至胶片中；将单层胶片切割成垂向叠加的2层；在挤出成型过程中，切割后的叠加胶片共同经过2个分层、扭转与合并的阶段，相邻阶段之间对胶片进行一次拉伸，最终形成复合层的胶片结构；在每一层胶片中，短纤维沿胶片的水平横向与纵向分布。更为细化的挤出流程是，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。在挤出成型过程中，采用切割筋对胶片进行分层，胶片通过带有螺旋内扭筋的夹层部件进行扭转，胶片通过挤出机头中的汇合筋进行合并。更为具体的说明内容如下:如图1所示，通过对胶片进行分层-扭转-合并来增加复合材料的层数，同时实现短纤维的适当取向。首先将短纤维-橡胶复合材料分成两部分，对这两部分分别进行分层，每部分分成竖直的6层,然后扭转合并,形成横向的12层,完成第一个阶段。再对这横向的12层进行分层，此时为了保证流动速率的稳定且能进行分层，将胶片进行横向扩大。之后进行第二次分层，第二次分层共有8段，再经过扭转合并，形成竖直的96层，完成第二个阶段。最终，胶片挤出并得到层叠的胶片，同时实现短纤维的适当取向。如图2至图5所示，挤出装置的上机头和下机头之间可采用的定位件包括定位销和衬套，紧固件包括螺栓和螺母。胶片的分层是通过切割筋来实现的，在此采用两段切割筋而实现了两次切割。胶片的扭转是通过两个夹板实现的，第一夹板4实现两段式扭转，胶片由竖直方向转为横向；第二夹板3实现八段式的扭转，胶片由横向转为竖直方向。尽管上文参照具体的优选实施例对专利技术进行了描述，但可以理解在所描述的设计构思范围内还存在多种形式的改型，而不应仅限于所描述的实施例。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种橡胶短纤维层叠取向挤出方法，其特征在于：包括有以下操作流程，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；在每一层胶片中，短纤维沿胶片的水平横向与纵向分布。
【技术特征摘要】
1.一种橡胶短纤维层叠取向挤出方法，其特征在于:包括有以下操作流程， 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； 在每一层胶片中，短纤维沿胶片的水平横向与纵向分布。2.根据权利要求1所述的橡胶短纤维层叠取向挤出方法，其特征在于: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。3.根据权利要求1或2所述的橡胶短纤维层叠取向挤出方法，其特征在于:采取2个阶段的分层、扭转与合并， 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。4.根据权利要求3所述的橡胶短纤维层叠取向挤出方法，其特征在于:在挤出成型过程中，采用切割筋对胶片进行分层。5.根据权利要求3所述的橡胶短纤维层叠取向挤出方法，其特征在于:在挤出成型过程中，胶片通过带有...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪传生，张萌，边慧光，李月春，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：
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