塑料回收造粒機在擠出過(guò)程中,需要從熔料中排出氣體,這些氣體如不能排出,制品表面或內部可能會(huì )出現孔隙、氣泡及表面晦暗等缺陷,嚴重地可影響到制品的物理機械性能、化學(xué)性能和電性能。在喂料口與機頭之間設置1～2個(gè)排氣口可除去熔融擠出物料中的水分及其他揮發(fā)份。但鋼筒開(kāi)口常常會(huì )出現一些,常見(jiàn)的問(wèn)題是從排氣口冒料,少量的料會(huì )影響揮發(fā)份的排出,使產(chǎn)品質(zhì)量受到影響;大量冒料就會(huì )堵塞排氣口,甚至導致停機。
冒料一般有兩個(gè)原因,一是螺桿設計不合理,導致排氣口處物料倒流;二是排氣口設計不合理,在熔融物料通過(guò)排氣口時(shí)被“掛住”。查找原因首先從排氣口看螺桿中的物料是否倒流,在大多排氣式擠出機中,都能看到螺桿中旋轉著(zhù)向前運動(dòng)的熔體。一般情況下,螺槽充滿(mǎn)物料的程度不超過(guò)50%,如果超過(guò)了,不僅影響排氣效果,還可能引起排氣口冒料;小于50%時(shí),螺桿可正常工作。冒料可能是由于排氣口或分流元件設計不合理引起。
影響冒料因素及解決辦法
1. 螺桿因素
排氣式螺桿多采用多階設計,此設計的優(yōu)勢在于排氣口處為常壓,物料不致流出。有一個(gè)排氣口的塑料造粒擠出機要求有2階螺桿,有2個(gè)排氣口需要3階螺桿。每1階有常壓段、壓縮段及計量段,第1階起始段為常壓加料段,第2階為常壓排氣段,也就是排氣口所在的位置。對于排氣式塑料造粒擠出機螺桿設計有2個(gè)主要的問(wèn)題:第一,在到達排氣段時(shí),物料必須全部熔融,以排出揮發(fā)份;第二,第2階螺桿的送料量必須大于第1階螺桿,以使第2階起始處螺槽未充滿(mǎn),這樣就可使排氣口處保持常壓。當第1階螺桿的送料量比第2階螺桿大時(shí),擠出機中的熔體就會(huì )發(fā)生倒流。要解此決此問(wèn)題,就得減少第1階的送料量或增加第2階的送料量。
2. 工藝條件
解決冒料的簡(jiǎn)便快速的方法就是改變工藝條件。如降溫、增大沿鋼筒或螺桿的摩擦及剪切應力以及增大沿鋼筒表面的摩擦或粘度以增加輸料量。
第1階的送料量可通過(guò)以下幾種方式來(lái)降低:(1)升高鋼筒2區及3區的溫度。(2)冷卻第一階螺桿。(3)采用饑餓法喂料。(4)調節喂料倉的溫度(需反復實(shí)驗)。增加第2階的送料量可采用如下方法:(1)降低第2階鋼筒的溫度。(2)升高第2階螺桿的溫度。(3)升高機頭溫度。(4)增大機頭間隙或減少機頭阻力。(5)減少過(guò)濾網(wǎng)的數量。(6)使用空隙較大的過(guò)濾網(wǎng)。
如果改變加工條件仍不能解決問(wèn)題,就得采用其他方法,如重新設計螺桿,降低機頭阻力,加長(cháng)螺桿及鋼筒或在擠出機及機頭之間安裝一個(gè)齒輪泵。安裝齒輪泵可以解決冒料問(wèn)題,但它比新螺桿的成本更高。
3. 排氣口
如果排氣口處的螺桿僅部分充滿(mǎn),排氣口仍然冒料,那么排氣口的設計就存在一定的問(wèn)題。排氣口應該比滾動(dòng)的料流要寬,以確保排氣口不被熔體堵塞。同時(shí),排氣口的開(kāi)度也不應太大,這樣可減少熔體停留時(shí)間以及料流的膨脹時(shí)間。在正常操作情況下,螺槽半充滿(mǎn),這時(shí)排氣口為常壓,事實(shí)上滾動(dòng)熔料中仍有壓力,壓力約為0.21～0.35MPa或者更高,足以使排氣口處的熔料膨脹。這樣排氣口在設計時(shí)就應考慮到物料正常的粘彈性膨脹,否則,部分滾動(dòng)的料流就會(huì )被“掛住”,堆積在分流元件處。熔體料流膨脹多少由它通過(guò)排氣口的時(shí)間來(lái)決定。停留時(shí)間長(cháng),膨脹大。停留時(shí)間又由螺桿轉速及排氣口的大小來(lái)控制,提高螺桿轉速可減少停留時(shí)間。這就是低速擠出比高速擠出冒料嚴重的原因。不過(guò),排氣口開(kāi)度越大,停留時(shí)間也越長(cháng)。當熔體在排氣口堆積時(shí),它將堵塞排氣口,解決的辦法就是改變排氣口的開(kāi)度以滿(mǎn)足熔體在排氣口處的正常膨脹。如果滾動(dòng)料流膨脹5～10mm,則排氣口所開(kāi)的深度應至少為5～10mm。
4. 排氣口的分流元件
舉一個(gè)現實(shí)生活中的例子,用150mm剛打磨過(guò)的帶排氣口的單螺桿塑料回收造粒機擠出片材時(shí)嚴重冒料,無(wú)法生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。操作工想檢查一下排氣口處螺槽中熔料情況,但根本無(wú)法看到螺桿,這就說(shuō)明分流元件的設計存在很大的問(wèn)題,操作工不得不取下分流元件來(lái)檢查螺槽的充滿(mǎn)程度。檢查后發(fā)現螺槽僅充滿(mǎn)了40%,說(shuō)明螺桿設計是合理的。
那么故障的焦點(diǎn)便集中在分流元件上。盡管這是一家著(zhù)名的塑料回收造粒機制造商,但其分流元件的設計存在著(zhù)嚴重的缺陷。在檢查分流元件時(shí),發(fā)現排氣口不僅在上階設有可使物料正常膨脹的底切口,而且在下階同樣設有此口。上階螺桿完全沒(méi)有必要設計底切口,而且設置此切口是極為不利的,因為它增加了熔池在排氣口處的停留時(shí)間而且使熔池膨脹得更多,增加了排氣口處的熔體壓力累積。另外一個(gè)問(wèn)題就是平口形及矩形排氣口,這比直口形更難清潔。
如果分流元件設計合理,排氣口應與鋼筒半徑相垂直。通過(guò)以上分析,分流元件就可采用以下兩種方式進(jìn)行修補:第一,將上階底切口填滿(mǎn)金屬;第二,矩形開(kāi)口改成徑向,可使操作工看到螺桿中的熔料情況。經(jīng)上述方式的改進(jìn),解決了冒料問(wèn)題,并生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
結論
排氣式螺桿是否冒料,與擠出工藝、塑料性能以及螺桿及排氣口的設計有直接的關(guān)系,所以生產(chǎn)商在使用排氣式塑料造粒擠出機進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí),要對加工工藝、樹(shù)脂特性以及設備性能作詳盡的了解,才能使排氣式擠出機正常穩定運行。
