雙螺桿擠出機(jī)與熱塑性彈性體完美結(jié)合的技巧

高速能量雙螺桿擠出機(jī)

高速能量輸入（HSEI）雙螺桿擠出機(jī)（TSE）設(shè)計(jì)上的進(jìn)步，為熱塑性彈性體/熱塑性聚烯烴/熱塑性聚氨酯/熱塑性硫化膠（TPE/TPO/TPU/TPV）配方提供了新的機(jī)會(huì)。這一大家族通常包括與填料、纖維、添加劑、液體和反應(yīng)劑相混合的塑料和橡膠。原材料表現(xiàn)為多種多樣的形式，包括顆粒、粉末、塊狀、條狀、纖維和液體——供入擠出機(jī)加工段時(shí)，必須始終對(duì)它們進(jìn)行計(jì)量。原材料的計(jì)量方法以及位置是由多種因素和總配方?jīng)Q定的。

實(shí)現(xiàn)充分混合和或反應(yīng)的熔體流始終是我們期待的目標(biāo)。然而，即便如此也只算成功了一半，因?yàn)槿垠w流必須冷卻下來(lái)，進(jìn)而形成終端產(chǎn)品，常常是用于注塑成型機(jī)或單螺桿擠出機(jī)的顆粒。板材或型材的直接擠出則可以繞過(guò)這一步。這樣一來(lái)，聯(lián)機(jī)成型也就成了可能實(shí)現(xiàn)的事情。

高速能量輸入雙螺桿擠出機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)供料不足,而擠出機(jī)的產(chǎn)出率是由喂料器決定的。雙螺桿擠出機(jī)螺桿的速度單獨(dú)進(jìn)行控制。顆粒和粉末所使用的是單螺桿鉆和雙螺桿鉆。當(dāng)喂入多種原料流時(shí)， 通常規(guī)定使用失重補(bǔ)償喂料器。液體原料流（ 即油或超臨界反應(yīng)液） 則根據(jù)液體黏度的不同， 使用柱塞泵或齒輪泵。對(duì)液體系統(tǒng)可以加熱或使其保持常溫。橡膠材料的喂料通常具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性。原材料的尺寸必須小于螺桿的螺紋深度。

例如，螺桿直徑為77.5mm的雙螺桿擠出機(jī)，將會(huì)有大約15 mm的螺紋深度。顯而易見， 我們不可能把一包橡膠囫圇喂入擠出機(jī)，有必要對(duì)其形式進(jìn)行修改；它在進(jìn)入擠出機(jī)加工段時(shí)，喂料裝置應(yīng)對(duì)其準(zhǔn)確計(jì)量。采用各種不同的方法，包括把橡膠破碎和研磨成螺旋鉆可以計(jì)量的塊狀。進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)加工段的的橡膠條也可以計(jì)量。有些橡膠則是讓其熔化之后，再抽送入擠出機(jī)。通常的做法是，用配帶齒輪泵的專用單螺桿擠出機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)并計(jì)量進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)的橡膠。

下面簡(jiǎn)要介紹與此相關(guān)的工藝/應(yīng)用的幾個(gè)例子。

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帶水浸切粒機(jī)的TPU反應(yīng)性擠出系統(tǒng)

通過(guò)利用流量計(jì)或失重監(jiān)測(cè)/ 控制的精密計(jì)量泵，對(duì)進(jìn)入擠出機(jī)的液體原料流加以計(jì)量。

雙螺桿擠出機(jī)的L/D比通常介于40/1-52/1之間，以便讓原料流在雙螺桿擠出機(jī)加工段保持足夠的停留時(shí)間。借助于螺桿元件的選擇來(lái)管理低峰剪切的密切混合，相比分散式混合而言，本設(shè)計(jì)更側(cè)重于分配式混合。通常規(guī)定使用“ 梳篦”或其他類似的分配式混合元件，喂料速度與雙螺桿擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速可控制促進(jìn)反應(yīng)所需的停留時(shí)間以及停留時(shí)間的分配。

一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)與一臺(tái)水浸切粒機(jī)相匹配，將TPU熔體抽送并通過(guò)一個(gè)圓形模具，由浸沒在水中的旋轉(zhuǎn)刀片切成顆粒。繼而，含水的顆粒漿料被輸送至旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)脫水。該系統(tǒng)可以產(chǎn)生在水下環(huán)境中切割而成的球形顆粒。

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TPE/TPO直接擠出板材

利用高速能量輸入雙螺桿擠出機(jī)把物料的配混/脫揮與直接板材擠出相組合，這就向我們提出了技術(shù)上的挑戰(zhàn)。這樣的體系要求把密切混合與物料的持續(xù)抽送結(jié)合起來(lái)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，雙螺桿擠出機(jī)常把聚乙烯/聚丙烯顆粒與預(yù)混橡膠配方進(jìn)行配煉。將增塑劑注入擠出機(jī)的加工段，填料（即滑石或纖維）由側(cè)向填灌裝置加入下游的機(jī)筒段。如此可以生產(chǎn)出有用的終端產(chǎn)品，包括TPO屋頂防水卷材和/或高含油比板材產(chǎn)品。

直接擠出系統(tǒng)需把物料輸送/ 喂料設(shè)備與供料不足的雙螺桿擠出機(jī)，以及跟模具相匹配的齒輪泵組合在一起。熔體溫度起著重要作用，該體系與切粒系統(tǒng)相比起來(lái)更為復(fù)雜。具體而言，一個(gè)可編程邏輯控制器（PLC）執(zhí)行壓力控制算法程序，分析系統(tǒng)中關(guān)鍵點(diǎn)的輸入，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速、齒輪泵和喂料速度加以修正，以使模具入口壓力保持恒定。模具/下游系統(tǒng)就像單螺桿擠出機(jī)在加工預(yù)混合顆粒料一般。

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TPV與橡膠條喂料機(jī)構(gòu)

在加入橡膠之前， 將聚丙烯顆粒喂入雙螺桿擠出機(jī)加料口，對(duì)其進(jìn)行計(jì)量并使之熔化。橡膠條可通過(guò)Planetruder內(nèi)齒輪泵型擠出系統(tǒng)計(jì)量，該系統(tǒng)把單螺桿擠出機(jī)（如銷釘機(jī)筒擠出機(jī)）與集成齒輪泵相組合。聚丙烯與橡膠進(jìn)行密切混合，然后注入交聯(lián)劑。在對(duì)直接擠出的成粒模具或齒輪泵加壓前，真空排氣有助于脫除物料中的揮發(fā)分。

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TPO與長(zhǎng)纖維喂料和下游板材/型材

對(duì)于長(zhǎng)纖維TPO產(chǎn)品，雙螺桿擠出機(jī)加工段的第一個(gè)24L/D，被設(shè)定來(lái)喂入/混合橡膠、聚合物、礦物質(zhì)和液體。把纖維無(wú)捻粗紗加入熔體流，由此開始利用分配式混合元件來(lái)保護(hù)纖維的長(zhǎng)度，以便讓最終制品的物理性能最佳。

除了纖維長(zhǎng)度之外，頗為重要的一點(diǎn)是還要“濡濕”纖維，如此可使雙螺桿擠出機(jī)成為這一平衡動(dòng)作的理想設(shè)備。假如纖維束沒有充分打開，纖維倒是會(huì)很長(zhǎng)，不過(guò)其物理性能卻會(huì)非常低劣，原因就在于纖維沒有被潤(rùn)濕。具有深螺紋和非壓縮設(shè)計(jì)的短單螺桿泵，通常用來(lái)提供低轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定的模具入口壓力。用類似的雙螺桿擠出機(jī)系統(tǒng)配置作為聯(lián)機(jī)成型系統(tǒng)的一部分，對(duì)于汽車零部件而言這可以說(shuō)是典型的做法。

雙螺桿擠出機(jī)的進(jìn)步為對(duì)剪切敏感或受限于扭矩和/或溫度的加工提供了機(jī)會(huì)。無(wú)論是什么樣的配方和/或終端產(chǎn)品，設(shè)法了解并采用最新技術(shù)來(lái)獲得成功， 這對(duì)于加工者來(lái)說(shuō)無(wú)疑是十分重要的。

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