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解决双螺杆复合挤出机的排气问题

化合物必须没有空隙和挥发物,否则该材料将引起后续的加工问题。这里’ s如何确保放空有效。
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排气是将聚合物与添加剂和填料混合以实现所需物理性能所需的几种操作之一。粒料形式的所得化合物必须没有空隙和残留挥发物,否则会导致挤出或注塑成型零件的缺陷。

配混者必须意识到“customer,”单螺杆挤出机,通常没有任何排气功能,并且颗粒中的任何挥发物只能在最终部件中释放—对于由于水分的存在而易于水解或分子量降低的吸湿性聚合物,在配合过程中进行有效排气对于获得可接受的物理性能至关重要。

根据工艺要求,挤出机机筒中的排气孔可以在大气压或真空下运行。最典型的复合过程包括两种类型的排气。机器可以配备多个真空出口,以除去大量的溶剂或单体,同时在最终产品中产生较低的残留挥发水平。

已经开发出多种通风口设计用于双螺杆挤出机的同向旋转,以适应各种应用和材料。这些包括排气孔塞,细长的排气管和侧面排气孔。这些设计中的每一种都经过发展以克服与位于挤出机机筒顶部的标准通风口设计相关的一些问题。

通风口(无论是大气压还是真空)稳定运行的要求是:通风口区域的螺钉内填充程度低,并且“melt seal”(填充的螺钉)在排气孔的上游。

排气问题可分为两类:

 1.  操作问题,即聚合物(和/或其他原材料)从挤出机的排气孔中出来。该过程异常通常需要操作员干预以清除通风孔或要求关闭管线。
 2.  由于挤出机机筒内排气不充分,残留的挥发物/气体保留在混配的颗粒中。在这种情况下,需要提高排气效率以生产可接受的产品质量。

这些问题中的每一个都有独特的解决方案,如下所述。

为什么是'STUFF'挤出机排气口出来?
对于所有双螺杆复合挤出机来说,这类问题都很常见。大气通风口旨在在聚合物初次熔化后释放空气,湿气和其他挥发性气体。从这些排气口开口流出的空气和/或蒸汽的速度是体积流量和排气口面积的函数。

当蒸气速度太高时(由于体积太大或开口面积太小而导致),排出的气体会夹带固体,导致熔融物从排气孔流出。此处的解决方案是提供更大的通风口面积,并可能需要其他通风口来实现此目的。

为了将下游的颗粒状填料(滑石,矿物填料,CaCO3等)侧送入熔融聚合物中,需要使用大气通风口。这些通风孔旨在释放与粉末一起通过侧进料器进入机器的空气。填充剂的堆积密度越低,需要排出的空气就越多。如果通风孔的开口面积太小(相对于必须排出的空气量),则产生的高出口速度将使细粉和粉末从通风孔中排出。如前所述,解决该问题需要扩大通风面积,并且可能还需要其他通风口。

在第一侧进料器处未熔融的聚合物的存在还导致填料从与该侧进料器相关的大气通风口出来。为了诊断是否是问题的原因,必须对侧进料口的熔体质量进行物理检查,以验证是否存在未熔的树脂。如果是这种情况,该解决方案需要修改螺杆在聚合物熔融的上游部分的螺杆设计。

真空通风口通常位于造粒模附近,并设计为在真空条件下释放任何残留的蒸气。熔体从真空排气口出来并阻塞排气口似乎是一个非常普遍的问题。发生这种情况时,不会从熔体中除去气体,并且所得的小球会变成带有孔隙等的多孔性。通气孔堵塞需要操作员手动清理通气孔,在某些情况下,可能需要关闭生产线。

该问题有多种可能的原因和解决方案:熔体可能到达备用排气口,这是备用长度增加(形成所需压力所需的填充螺杆的长度)的直接结果。 

当筛网或模具压力升高时(例如,当筛网被污染阻塞时),备用长度将相应增加,直到到达挤出机机筒中的排气口。即使没有真空,熔体也会从排气口连续流出。解决此问题的方法是降低压力(例如,增加筛孔面积或模孔的数量/尺寸),通过将真空排气口向上游移动一个桶(或在真空排气口之后增加一个桶)来增加挤出机的泵送长度,或者安装熔体泵以对下游设备加压。请注意,大多数这些解决方案都是资本密集型的​​。

当机器末端的泵送螺杆元件磨损时,也会发生相同的情况(达到真空排气口的备用长度)。在螺杆磨损的情况下,随着时间的流逝,熔体会更频繁地从排气孔流出,最终成为慢性病。磨损螺钉的解决方案很简单—更换磨损的元件。

如果熔体密封元件的可支撑压力小于真空压力,则熔体也会从真空排气口流出。这种情况导致熔化“pulled”由于真空泵正在通过挤出机机筒抽吸空气,因此从机器中出来。由于在挤出机机筒上未安装压力传感器,因此,导致此问题的唯一线索就是观察真空计。如果压力表在一段时间内保持稳定,则表示真空系统处于“tightly sealed.” If you can see the gauge dropping off, this is a sign that air is being 拉 through the system (and the vent port will now be full of molten plastic). If the melt is flowing out of the vacuum port only when vacuum is applied, this is a symptom that the vacuum sealing elements are not creating sufficient pressure. Changing the screw design to use more restrictive elements for the vacuum seal is the only solution.

有些特殊材料在高温下暴露于真空中会表现出独特的特性。此类材料在到达枪管开口时会膨胀并起泡沫,并且不会轻易流回螺钉中。使用常规的开放式排气口时,这些材料在所有情况下都会从机器中排出。这些化合物只能使用排气塞在真空下进行处理:机械双螺杆系统可防止熔体在挤出机螺杆通道外膨胀,但允许气体通过安装在排气口内的排气塞螺杆轴向移动。 。

为什么选择ISN'T MORE 东西 COMING OUT OF THE VENT?
如果当前的机器配置,通风口设计和运行条件无法去除足够数量的挥发物,则这些解决方案通常需要修改螺杆设计和/或机筒配置。

从熔体中除去挥发性气体是通过真空完成的,以提供用于质量传递的附加驱动力。大多数混炼线的真空压力范围为20到27英寸汞柱(约100-300毫巴)。有许多可用的解决方案可以进一步提高脱挥发分:

 •  如果在真空下熔体的停留时间是限制因素(扩散受到限制),则一种选择是降低产量以增加平均停留时间。这不是一个流行的选项,但是最容易实现。
 •  增加停留时间的另一种解决方案需要将熔体密封元件重新定位在挤出机机筒的更上游。真空部分由此延伸至更上游。
 •  将真空度提高到最大—这通常需要更换现有的真空泵系统。
 •  通过增加输送元件的间距来减少真空部分的填充度。螺杆通道中的下部填充物产生了较薄的熔融层,气体必须通过熔融层扩散。
 •  用其他真空通风口重新配置机器。这可能需要延长当前枪管的长度,以增加一个额外的真空通风口(如果现有枪管中的L / D不足以包括第二个真空排气管)。
 •  使用注入真空排放口上游的枪管的汽提剂(通常是水)来减少挥​​发性物质的分压。

关于作者

Adam Dreiblatt是密歇根州特拉弗斯市CPM Century 挤压的工艺技术总监。他在使用双螺杆挤出技术处理许多行业的多种材料方面拥有超过35年的实践经验。 Dreiblatt已为Century在世界各地开发了一系列技术培训网络研讨会。联络电话:(231)947-6400; [email protected]Centuryextrusion.com.

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