第23卷 第1期中 国 塑 料Vol.23,No.1 2009年1月CHINA PLASTICS J an.,2009论坛・交流螺杆组合专题编者按:螺杆挤出是最常用的聚合物加工方法之一,螺杆挤出机出现于20世纪30年代,主要有单螺杆与双螺杆两种形式,螺杆组合是针对双螺杆挤出机的。
双螺杆挤出机根据两根螺杆相对旋转方向的不同,分为同向旋转和异向旋转两大类。
异向旋转双螺杆挤出机挤出稳定,主要用于管材、型材等对截面尺寸要求高的制品的挤出成型,同向旋转双螺杆挤出机主要用于混料。
目前使用的同向双螺杆挤出机的挤压系统绝大多数采用模块结构,各机筒组件、各螺杆元件可以通过变换组合来满足特定混料过程对输送、熔融、混炼、脱挥、均化等方面的特殊要求,使用者为了特定的目的将各元件按照一定的顺序排列安装就称为螺杆组合。
“中塑互联”论坛里面已经有很多坛友对螺杆组合进行了深入讨论,本期推出螺杆组合专题,对聚合物加工应用中的螺杆组合问题提供一些解决方案,供读者参考。
我刊今后将不定期将“中塑互联”()上优秀的帖子整理刊发,敬请读者关注。
1 改性PBT的螺杆组合问:以下为72双螺杆组合:56/56、96/96、72/72/ 56/5623、60/4/56、45/5/5622、56/56、90/5/56、45/5/ 362反、56/282反、96/96、92/92、72/72、52/52、45/4522、72/36、45/5/96、45/5/56、56/56、60/4/56、45/5/56、45/5/362反、56/282反、96/9623、72/72、56/5622、52/522 2,其中“45/5/362反”是反向捏合块,“56/282反”是反向螺纹。
长径比32/1,电机110kW,额定转速400r/min,电流270A,生产PBT阻燃增强材料,性能很不稳定,生产20%玻纤改性PBT的冲击强度为50～70MP a,拉伸强度为96～110MP a,弯曲强度为140～180MP a,工艺相同,拉条不稳定,断线多。
温度分别为255、255、220、220、215、215、215、235℃,产量450kg/h。
请问这套螺杆组合合理吗?为什么?如何改进?答:关于此螺杆组合的分析及改进建议有:(1)玻纤口前“90/5/56、45/5/362反、56/282反”是不合理的,“96/96、92/92、72/72、52/52、45/4522、72/ 36、45/5/96、45/5/56、56/56、60/4/56、45/5/56、45/5/ 362反、56/282反”这段剪切要往前移,后面剪切要散开,前移后对靠近玻纤口的加强,后面减弱。
(2)前面的反向剪切和反向螺纹要一个就够了,后面的“60/4/56、45/5/56、45/5/362反、56/282反”这里也一样,多了会减弱物料的输送,材料的性能都下降,阻燃材料就会更差了。
(3)剪切太强,剪切块太多,可适当减少,剪切块要分散使用不能太集中,如果玻纤长度太长的话可以在“60/4/56、45/5/56、45/5/362反、56/282反”前面的一个剪切段使用反向剪切块。
前段剪切应强些,后段应弱些,以保证充分熔融和保持适当的玻纤长度。
(4)第一段捏合元件与第二段捏合元件间的过渡螺纹元件太少,不利于物料的稳定流动;反向捏合块与反向螺纹应该分开排列,否则也会影响物料流动的稳定性;中间部位的“96/96、92/92”螺纹套可以换成短螺距的。
(5)如果模块是3头的,长径比为28较好;如果模块是2头的,长径比为32足够了。
但这只是相对的,因为还与内部所用的剪切块有关。
性能不稳定可能是由于PB T长时间停留降解引起的。
长径比为32的螺杆组合设计应以输送为主,配适当的3段3组捏合足够了,所以应该将“90/5/56、45/5/362反、56/282反”换为“45/5/36、60/5/56、56/282反”,另外,中间的“52/52、45/4522、72/36”应该换成大导程72和56的,长度自己核算一下,目的是提高输送能力减少物料停留时间。
(6)温度设定不合理。
下料口两端温度过高,不利于物料的压缩(过早熔融),这种下料口温度设定的方式很少见,如果是为了保证塑化效果,则后续有捏合块,不用担心,如果是为了减少下料口磨损,大导程在下料口处的空间比较大,磨损应该不会很明显。
而真正的三、四两段混合的位置温度却降下来,这样不利于各种助剂的混合均匀,材料性能肯定会波动。
温度设置呈纺锤形更利于喂料和挤出。
下料口到玻纤口一段剪切过多过于集中,而且最后没有必要以一个反向剪切块和一个反向螺纹结束,一个反向螺纹就够了。
真空口前的剪切也过于强烈和集中。
(7)捏合块用的太多,反向捏合太多,剪切热过大。
建议分散捏合块,它们之间也可以用螺纹分开,两组反向捏合块换正向,加玻纤后只要一组。
玻纤口前段保证树脂熔融塑化85%,后段加些薄的剪切片分散玻纤就可以了,螺杆剪切不要太强,毕竟是做阻燃PB T的,如果是白色的,颜色就不白了,对生产也没有好处。
(8)同时还要注意下料是否稳定,即看看阻燃剂在 2009年1月中 国 塑 料・111 ・ 混合过程中是否有分层,总是出现断线可能与机头压力不够有关。
(问题和解决方案来自“中塑互联”网友我爱塑料、scholli、sxqqq、gztyplas、sgbhxc、pengyi、reymond、mengzhou、youde326、simonliutt gp、xuewen、卜粥、yqh1105、simonliutt gp)问:用玻纤改性PBT,在玻纤高填充量下,如40%～50%时,容易出现表面浮纤,现在是玻纤侧喂进去后,除了加一个剪切块以外,其余全是输送块。
如果生产白色阻燃增强PBT,则生产更难,除浮纤外还存在边条烧焦、力学性能大幅度下降、白度不够等现象。
从螺杆组合、工艺方面怎么改善呢?答:对此问题产生的原因及解决方法提供以下几个方案,仅供参考:(1)可以采用玻纤侧喂料,一个剪切块应该指的是排气口前的一个左旋,但只有一个剪切块不够用,玻纤肯定剪得不碎,玻纤长的话肯定会导致表面浮纤。
螺杆上的剪切块要多一些,中偏弱强度就可以,可以再加个45°的,尽量保持玻纤长度,如果剪切太强则对性能的影响比较大,冲击强度下降。
(2)熔融区和混炼区的温度要合适。
玻纤分散不均匀很容易导致局部温度过高,采用一些齿型盘也是很好的选择。
(3)此外,浮纤还可通过添加防漏纤剂、润滑剂等助剂改进,加些水也可以(但要保证物性)。
生产白色阻燃增强PB T还与玻纤质量、含水率、加工温度、剪切强度和停留时间等因素有关,选材很重要。
(问题和解决方案来自“中塑互联”网友radish、pa2 rispig、radish、blueblack、liuswu、simo nliutt gp、yqh1105、songhx、fandongf)2 改性PA的螺杆组合问:想求助一下,为什么同向双螺杆挤出改性PA 材料真空口总是冒料?在生产过程中每隔一定时间就必须拿着翘杠清理从真空口冒出的料。
专业人员提供的信息是:将螺杆组合中排料段的大导程替换成小导程;提高螺杆转速至400r/min(机器设计最大转速),缩短增压段距离;增加透气口大导程螺块数量,增加排气宽度;检查排气段间隙是否过大;更换新式的强制式排气装置。
大家有何看法?答:产生该问题的原因主要有:(1)可能是螺杆排列的问题,螺纹块位置不对或是排气口设计不合理;(2)可能是螺杆组合较密,剪切太强。
PA的含纤量高,如螺杆剪切强,料在机筒里很难流动,玻纤会挡住蜂窝板;(3)可能是真空口前的反螺纹位置太靠近真空口,或者真空口后温度偏低,或者真空压力过大;(4)如果挤出机有加纤口,加纤口不冒料而抽真空口冒料,说明排料段阻力过大,螺杆组合有问题,排料段应换成大导程;真空口前应有反向螺纹,另外,输送段的输送能力过强,可以换一、两截短导程的螺纹;(5)可能是真空口的螺纹块磨损过大,造成间隙过大,熔融的料溢出螺纹块,再碰上真空口的套筒边,形成真空口反料,更换新的螺纹块可解决问题。
(6)可能是物料输送段挤压塑化不好,应控制加料量;(7)此外,应检查上端加热块是否失效,真空口压盖的设计不合理、机头阻力太大、机头压力太大等因素都会造成冒料。
针对此问题提供以下解决方法,仅供参考:(1)检查螺杆真空口的反螺纹安装是否正确。
在真空排气之前一般都有一个反向螺纹块,用来建立压力,这个反向螺纹块的位置要正确,反向螺纹块后面应该用大导程的输送块,而不是小导程的;(2)将真空口前左旋啮合块、螺纹块或齿型盘玻纤入口方向前移,距离真空口远些;(3)减少反向结构。
反向捏合块只装在真空口和玻纤口两处即可,真空口只能用大导程的螺纹;(4)重新组合螺块,使其剪切变小;(5)可能是真空口的石棉垫太薄了,改为双层的或者是改成铝皮的可解决问题;(6)调高挤出机温度,使玻纤能随料抽出,不滞留在蜂窝板上,并且要清理多孔板或口模。
(问题和解决方案来自“中塑互联”网友blueding、weishidagkx、hao123、skysliu2006、旺旺、wangjinqiao、光辉岁月、少爷、czb101271、fc.zhu、sxqqq、时代造粒车间、haochb1970、lsw1204、linh、samliu168、陶乐、zhang2 zq020)问:请问玻纤增强阻燃PA的螺杆应该怎样组合?需要注意哪些方面?答:螺杆组合与PA的规格、生产批次、硬度、熔体流动速率、配方等因素有关,不会存在最好的组合,只能根据实际情况来调整,下面给出一些玻纤增强阻燃PA螺杆组合的建议,仅供参考:(1)以机头方向为前,玻纤口前面的组合依次为45°5片56mm两组,60°5片32mm一组;真空口后方为90°5片56mm加45°5片56mm。
此组合经验证 ・112 ・中 国 塑 料 效果还不错,螺杆尾段树脂混炼段也很重要。
(2)剪切不要太集中,应该分散些,要与螺纹结合。
(3)用5组剪切块,每组2个并行;也可用6组剪切块,每组2个,90°的用3个即可。
(4)如果要做好的话与机台本身有很大关系,螺杆最好不要用90°的,45°的分散开来最好。
(问题和解决方案来自“中塑互联”网友shanbao2 jun、penghong99、youde326、penghong99、yuer187、wanghs、mark1123、wayne.jin)3 改性PP的螺杆组合问:在制备用于PP的功能母粒时出气口冒料。
体系为PP接枝物(熔体流动速率30～40g/10min) 40%、功能填料40%、内外润滑剂合计18%、抗氧剂2%。