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      1. 多螺桿擠出機高效實(shí)現PET直接加工

        更新時(shí)間:2017-01-04
        摘要:

        種磨盤(pán)式擠出機、往復螺桿式擠出機以及不同組合的多螺桿擠出機。近年來(lái),適應敏感材料的直接加工需求,多螺桿擠出機漸漸成為配混市場(chǎng)迅速發(fā)展的一支力量。 ? ? 多螺桿新技術(shù)層出不窮 ? ? 傳統的多螺桿擠出機比較常見(jiàn)的有行星螺桿擠出機、環(huán)形螺桿擠出機等,近年來(lái),不同廠(chǎng)商與科研院所陸續開(kāi)發(fā)出了倒三角形排列三螺桿擠出機、一字排列三螺桿擠出機、一字排列四螺桿擠出機、MRS多螺桿擠出機等新機型,以及多螺桿擠...

        同向平行雙螺桿擠出機通過(guò)不同的機筒、螺桿組合,可以滿(mǎn)足市場(chǎng)上塑料品種廣泛的配混需求,成為目前市場(chǎng)發(fā)展迅速、應用普遍的配混技術(shù)。
        ? ? 與此同時(shí),為適應更高填充量的加工需求,國內外供應商陸續開(kāi)發(fā)了各種磨盤(pán)式擠出機、往復螺桿式擠出機以及不同組合的多螺桿擠出機。近年來(lái),適應敏感材料的直接加工需求,多螺桿擠出機漸漸成為配混市場(chǎng)迅速發(fā)展的一支力量。
        ? ? 多螺桿新技術(shù)層出不窮
        ? ? 傳統的多螺桿擠出機比較常見(jiàn)的有行星螺桿擠出機、環(huán)形螺桿擠出機等,近年來(lái),不同廠(chǎng)商與科研院所陸續開(kāi)發(fā)出了倒三角形排列三螺桿擠出機、一字排列三螺桿擠出機、一字排列四螺桿擠出機、MRS多螺桿擠出機等新機型,以及多螺桿擠出機與單螺桿或雙螺桿組合的直接加工系統,在不同領(lǐng)域發(fā)揮特殊的作用。
        ? ? 北京化工大學(xué)自主研發(fā)成功倒三角形排列的全嚙合三螺桿擠出機。據介紹,新開(kāi)發(fā)的三螺桿擠出機具有能耗低、產(chǎn)量高、混合分散質(zhì)量好,可以較小的長(cháng)徑比獲得常規雙螺桿擠出機的分散效果,并且排氣性能優(yōu)異,排氣口無(wú)溢料,可有效減少生產(chǎn)過(guò)程中原料和能量的損失。該項目提出并采用了端面結合誤差修正技術(shù),實(shí)現了不同螺紋元件組合過(guò)程中的平滑過(guò)渡,同時(shí)保證螺紋元件的互換性。
        ? ? 華南理工大學(xué)聚合物新型成型裝備國家工程研究中心以承擔的國家科技重點(diǎn)攻關(guān)項目和“863”項目為依托,開(kāi)發(fā)出TDM系列同向平行三螺桿動(dòng)態(tài)混煉擠出機。該擠出機的三根螺桿成“一”字形嚙合排列,高速同向旋轉,在振動(dòng)力場(chǎng)作用下,主螺桿與兩條副螺桿間的軸向嚙合間隙周期性變化,使物料受到強烈的剪切、擠壓、揉捏、研磨作用,從而使物料更好地均化和分散。相比傳統的同向平行雙螺桿動(dòng)態(tài)混煉擠出機多出一個(gè)高剪切區,可實(shí)現高產(chǎn)量擠出,生產(chǎn)能力接近相同螺桿直徑的雙螺桿擠出機的2倍;由於比表面積增大及表面更新速率的提高,脫揮效率也大幅度提高。此系列機型采用同向平行組合式三螺桿結構,并將振動(dòng)力場(chǎng)引入熔融、塑化、混煉、混合,具有獨特的高填充、高分散、高產(chǎn)量、低能耗優(yōu)勢。
        ? ? 德國格諾斯(Gneuss)公司先後於K2007和Chinaplas2008上推介其開(kāi)發(fā)的多螺桿配混系統MRS擠出機。MRS系統包含一個(gè)單螺桿鼓,根據不同規格,在螺桿鼓上有8-10個(gè)螺筒槽。在這些螺筒槽中分別裝配有與擠出機軸線(xiàn)平行的輸送螺桿,這些小螺桿由一套行星齒輪系統驅動(dòng),并與主螺桿反向旋轉。利用這一系統實(shí)現顯著(zhù)的交換效果。這些小螺筒槽開(kāi)在螺桿鼓上,有30%的地方為開(kāi)放式,從而可以?xún)?yōu)化熔體的進(jìn)入并易於排出。另外,由於對所有接觸熔體的部件都可以進(jìn)行單獨的溫度控制,因而可以實(shí)現準確的熔體溫度控制。
        MRS擠出機包含一個(gè)單螺桿鼓,可實(shí)現顯著(zhù)的交換效果
        ? ? 據介紹,MRS獨特的系統元件與結構,使其可能的脫揮區域遠高於通常使用的擠出系統。例如,MRS系統在真空條件下每分鐘產(chǎn)生的熔體自由表面可以超過(guò)同向旋轉雙螺桿擠出機的25倍。
        ? ? 與傳統的多螺桿擠出機相比,MRS系統有很多明顯的不同。在MRS系統中,每個(gè)螺桿有單獨的軸承支撐。這意味,8-10個(gè)小螺桿都是相互平行運轉的。環(huán)形擠出機通常由多個(gè)兩兩嚙合的螺桿組成,而行星螺桿則是采用多個(gè)螺桿分別與機筒和主螺桿嚙合的形式。這兩種技術(shù)都只是有限的開(kāi)放區并且對物料中的雜質(zhì)非常敏感。而這些雜質(zhì)在回收料加工時(shí)常常是不可避免的。
        ? ? 日本擠出機生產(chǎn)商Technovel公司在K2007上展出全嚙合同向旋轉四螺桿擠出機。該設備采用一字排列。Technovel現場(chǎng)人員介紹,其所開(kāi)發(fā)的KZWFR系列四螺桿擠出機(正在申請專(zhuān)利),主要用於傳統的加工方法,如單螺桿甚至雙螺桿無(wú)法加工的物料的加工。據介紹,該設備可以減少加工過(guò)程中的物料生熱、延長(cháng)物料的停留時(shí)間、改進(jìn)排氣功能、改進(jìn)進(jìn)料性能,并具有較好的分散性能,可以實(shí)現穩定的精密擠出,并節能、節省空間。
        ? ? PET直接加工成關(guān)注熱點(diǎn)
        ? ? PET材料在包裝領(lǐng)域的廣泛應用,使得回收PET的應用成為市場(chǎng)關(guān)注的熱點(diǎn)。PET材料加工過(guò)程中含有的水分容易引起材料熱降解,使得機械性能與光學(xué)性能降低。不同廠(chǎng)家針對PET直接加工以及回收PET直接加工開(kāi)發(fā)出多種先進(jìn)的成型加工方案。其中,多螺桿擠出機似乎成為業(yè)界關(guān)注度高的技術(shù)。
        ? ? 優(yōu)於傳統的APET片材直接加工技術(shù)
        ? ? 用於包裝工業(yè)的透明PET片材不僅要隔絕外部物質(zhì)和灰塵的污染,還要求色劑分布高度均勻,特性粘度至少在0.74g/dl以上,而結晶度超過(guò)40%。為滿(mǎn)足這些嚴格的要求,片材制造商們采用各種不同的加工方法。
        ? ? 經(jīng)常應用的加工方法是采用單螺桿擠出機,這種方式要求原料徹底乾燥。預乾燥設備能耗很高,因此加工者一直在尋找替代的方法。一種可行的方式是用單螺桿擠出機結合紅外乾燥器,比傳統的加工方法能耗減少60%。與之形成對照的第三種方式是單螺桿擠出機加上結晶器,這一方式也同樣可以減少能耗但主要推薦用於回收料加工,因為終產(chǎn)品的品質(zhì)欠佳。如果不配套乾燥設備的話(huà),傳統類(lèi)型的單螺桿擠出機已經(jīng)證明不適合於這一應用,因為它的表面積/容積的比例較低。從這一角度來(lái)說(shuō)多螺桿擠出機非常適合,但是由於它的復雜性,迄今為止市場(chǎng)滲透并不高。
        ? ? 未經(jīng)乾燥的PET可以直接在帶高效排氣的同向雙螺桿擠出機上加工。在原料初始含濕量在4,000ppm以下時(shí),這一加工方式可以獲得優(yōu)良的片材品質(zhì)。尤其對於1,500到3,000kg/h之間的高產(chǎn)量擠出生產(chǎn)線(xiàn),使用這種設備是明智的,盡管設備投資顯著(zhù)增加。
        經(jīng)過(guò)改型的行星螺桿與單螺桿組合,用於生產(chǎn)高品質(zhì)APET片材
        ? ? 巴頓菲爾擠出技術(shù)公司推出一種全新理念的經(jīng)濟性的單螺桿擠出機,用來(lái)生產(chǎn)高品質(zhì)的APET片材。這一新的加工設備,不僅適合於產(chǎn)量在800到1,000kg/h的擠出生產(chǎn)線(xiàn),而且可以保留加工的靈活性,即不僅可以加工PET,同時(shí)也可以加工PS或者PP。設備的新穎之處在於帶來(lái)具有高效熔體排氣功能的經(jīng)過(guò)改型的行星螺桿與單螺桿的組合。雖然設備投資和單螺桿擠出機帶傳統預乾燥設備相近,但這種新技術(shù)的維護費用和能耗相對更低。
        ? ? 行星螺桿應用在PVC的加工中已有很長(cháng)的歷史。其基本原理就是幾根按漸開(kāi)線(xiàn)嚙合的行星螺桿圍繞按照相似方式與之嚙合旋轉的中心螺桿旋轉。熔體在嚙合過(guò)程中輸送,并不斷形成新的表面。在約5mbar的真空度下可以進(jìn)行徹底排氣,效果非常理想。同時(shí),行星螺桿段的自潔特性可以保證比較短而且可以預先定熔體停留時(shí)間,因此可極大程度地減少聚合物分子鏈熱分解。通過(guò)一個(gè)大型的排氣口,多級真空泵可以徹底抽走水氣和任何副產(chǎn)品。行星螺桿緊接的較短的單螺桿用於壓力形成,并將經(jīng)過(guò)排氣的聚合物熔體輸送到熔體泵以及模頭。
        ? ? 這種類(lèi)型的擠出機已經(jīng)在歐洲一家知名的PET熱成型片材制造商處安裝并且運行,生產(chǎn)性能表現出色。這一設備可以加工初始含濕量為3,000ppm的原生APET以及百分百地回收瓶料。
        ? ? 直接加工PET薄膜的多螺桿系統
        ? ? MKF-Folien和ENTEX公司合作開(kāi)發(fā)出一種優(yōu)化的PET配混加工方法,這一方法可以加工不同的PET物料。這一技術(shù)的核心是ENTEX的專(zhuān)利技術(shù),配有真空系統的行星擠出機。眾所周知,PET在加工過(guò)程中極易水解,因此通常都需要進(jìn)行復雜的預乾燥處理,而利用行星擠出機,配合其真空系統以及上游加工,可以實(shí)現物料的連續加工,這時(shí),預乾燥并不是一項必須的工作。
        ? ? ENTEX介紹,在MKF的實(shí)際應用中,整體的凈產(chǎn)能提升可以達到600-1000kg/h(毛產(chǎn)能1200kg/h)。生產(chǎn)的薄膜的品質(zhì)與傳統的利用預乾燥的擠出生產(chǎn)線(xiàn)一致。同時(shí),在加工過(guò)程中可以實(shí)現其他脫揮組分的排出。
        MRS 110擠出機,特別適於利用回收的PET料
        ? ? 另外,這一系統在加工過(guò)程中可避免物料在其他加工方法中由於水分存在可能發(fā)生的PET熱降解或熱氧化降解,不會(huì )降低物料的機械性能與光學(xué)性能。對薄膜IV值的測試表明,與傳統的預乾燥方法以及優(yōu)化的方法比較,兩者性能相當。
        ? ? ENTEX強調在使用過(guò)程中所用的物料可以很容易地控制,當使用再生物料時(shí)更具優(yōu)勢。工廠(chǎng)操作人員可以利用再生料立即重現產(chǎn)品的高品質(zhì)并完成材料的更換。由於不需要預乾燥以及物料的部分晶化,生產(chǎn)PET薄膜所需的能耗顯著(zhù)降低。據介紹,這一技術(shù)實(shí)際上可用於所有PET擠出加工應用。
        ? ? 創(chuàng )新的MRS擠出機用於PET直接加工
        ? ? 格諾斯開(kāi)發(fā)MRS脫揮系統的目的是為了優(yōu)化聚合物熔體的脫揮。由於其更大的聚合物熔體區,與目前市場(chǎng)現有的脫揮系統比較,MRS設備或者稱(chēng)作MRS擠出機具有更高效的脫揮能力。另外,由於其表面區域在不斷變化,高速打開(kāi)或更新,可以產(chǎn)生更大的自由容積,從而當氣體產(chǎn)生時(shí)更易排出。
        ? ? MRS110擠出機,特別適於利用回收的PET料
        ? ? 利用整合的MRS排氣區,加工回收的PET物料時(shí),無(wú)需預乾燥即可利用單螺桿擠出機快速而容易地加工。在一個(gè)具體的加工應用中,利用一個(gè)水環(huán)泵就可以產(chǎn)生所需的20-40Mba的吸力。在脫出揮發(fā)份的同時(shí),物料的粘度還可以增加。這使得MRS擠出機特別適於利用回收的PET料,如瓶片料制造PET片材或打包帶。因此,首臺MRS擠出機被銷(xiāo)售往這一領(lǐng)域也就不足為奇了。
        ? ? 據格諾斯介紹,因為MRS系統特殊的優(yōu)點(diǎn),可以用於:PC加工過(guò)程中脫水或脫出殘余單體;尼龍加工中脫出單體和殘余齊聚物;通過(guò)縮聚提高PET、PBT、PTT的分子量;脫出ABS或SAN中的單體苯乙烯;減少POM、PP、ABS等用於汽車(chē)內飾件材料的VOC等。另外,也可用於制造PS、PE、PET、PP等發(fā)泡制品時(shí)引入化學(xué)或物理發(fā)泡劑或其他組分。這些還只是MRS系統可以應用的領(lǐng)域中很小的一部分。
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