理论教育 解决功能性挤出不稳定问题的方法

解决功能性挤出不稳定问题的方法

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:当设计问题不是很严重时,可以采用降低挤出速度或者适当提高机筒加热温度,来缓解挤出不稳定。国内熔体泵生产已经进入工业化规模,可以为需要的用户提供性能稳定的熔体泵。

解决功能性挤出不稳定问题的方法

1.固态物料输送不稳定

引起固态物料输送不稳定的原因主要有:

1)加料斗内发生物料架桥,引起下料不均匀。

料斗内的下料情况可以直接观察到,比较容易判断。如果有架桥现象,可以通过人工搅拌来排除。但必须注意:搅拌时不能用铁制工具,以免万一失落造成严重后果。必要时,可以在料斗中安置机械搅拌装置。

下料的状况,与物料的形状、颗粒大小、均匀度有很大的关系。通常,颗粒料的下料情况是最好的;粉料往往需要在料斗中安置机械搅拌装置;回收破碎料颗粒不规整,过多的加入会影响下料,因此应该限制掺加回收破碎料的比例。

2)物料与机筒内表面摩擦力不够,螺杆输送物料状态不佳。

螺杆输送物料的状态不能够直接观察到,可以加入少量(母料方式:1%~1.5%)氟弹性体(市场上有3M公司、杜邦公司等推出的商品PPA出售),不仅可以改善挤出状态,还有降低能耗,减少螺杆、机筒磨损,减小离模膨胀等功效。观察挤出不稳定状态是否改善,如果有改善,说明该挤出机的机筒摩擦力偏小,可以改用拉槽的机筒,以加大物料与机筒内表面的摩擦力;或者设法修整螺杆的表面,降低表面粗糙度值,减小物料和螺杆表面的摩擦力。

3)固体床过分压缩,发生变形。

要避免固体床过分压缩,主要是在螺杆设计时注意螺杆压缩比应该适当,不要太大;螺杆的压缩段,要设计有足够的长度,尽量不采用突变(在1~3个螺距完成压缩)螺杆。特别是在螺杆长径比比较小(L/D<20∶1)的情况下,选择突变螺杆更应该慎重。

2.塑化(熔融)能力不够(www.daowen.com)

当挤出机塑化(熔融)能力不够时,会发生明显的挤出不稳定。挤出机塑化(熔融)能力不够,会使物料进入均化段时还有部分物料没有完全塑化(熔融),造成均化段泵出熔融物料发生障碍,引起挤出不稳定。

通常挤出机塑化(熔融)能力不够,是由于螺杆长径比太小,或者是压缩比太大并且压缩段太短造成的,基本属于挤出机设计问题。当设计问题不是很严重时,可以采用降低挤出速度或者适当提高机筒加热温度,来缓解挤出不稳定。

提高机筒加热温度,只能在一定的限度以内,不然会引起物料分解,因此,也可以采用预热物料的办法,即预热物料到一定温度,比如60~80℃,再加进挤出机。这样,可以改善挤出机塑化(熔融)能力。但是在粉料挤出时要注意,经预热的粉料在料斗中更加容易发生结块架桥现象,因此料斗必须配置有机械搅拌装置。

3.熔融物料泵出不稳定

熔融物料泵出不稳定,主要是由于螺杆的均化段(计量段)太短或者是均化段螺槽太深造成的,也就是由于该螺杆不能够建立足够并且稳定的挤出压力造成的。这种情况最好的解决办法是更换螺杆。

在排气挤出机中,第二均化段往往不能设计得比较长,螺槽深度也不能太浅,因为如果第二均化段建立的压力过高,会造成物料从排气孔溢出。因此,采用熔体泵建立足够并且稳定的挤出压力,是最好的解决方案。尽管要增加投资,但是可以得到稳定的挤出过程。许多熔融指数很高的树脂,比如尼龙(聚酰胺,PA),为了达到稳定挤出的目标,使用熔体泵是最简单、有效的方案。国内熔体泵生产已经进入工业化规模,可以为需要的用户提供性能稳定的熔体泵。

4.解决的方法

采用定量的加料方式,可以从根本上改善挤出不稳定的问题。目前国内大多数单螺杆挤出机是采用溢流加料的方式,当然这种方式最简单,投资最小。溢流加料方式容易在螺杆的加料段和压缩段产生比较大的压力,过高的压力会影响螺杆的混炼和塑化效果。因此,需要在螺杆上设计混炼段来改善螺杆的混炼和塑化能力。如果采用定量的饥饿加料方式,在进料口没有物料的堆积,螺杆最开始的几个螺槽将不会被充满,因此在这一段螺杆上是没有压力的,压力将在往后的几个螺槽才开始建立。因此,整个螺杆建立的压力也会比较低,从而有利于物料的混炼和塑化。尽管采用定量的饥饿加料,缩短了螺杆的有效工作(建立压力)长度,但是却给出了一个新的可调整的工艺参数,对于仅有不多几个可调整工艺参数的挤出生产而言,这是非常珍贵的。

定量饥饿加料方法,已经在双螺杆挤出机中被普遍使用,并且成为用户的共识。随着现代挤出技术的发展,现在许多高配置的单螺杆挤出生产线,也都配置有定量加料器。比如,国内近年引进的HDPE埋地给水(燃气)管生产线,都配有定量加料装置。现在,国内企业已经能够批量生产定量加料器,因此用户可以根据自己的需要,决定是否需要配置定量加料器。

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