塑料回收造粒機(jī)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(nèi)部可能會(huì)出現(xiàn)孔隙、氣泡及表面晦暗等缺陷,嚴(yán)重地可影響到制品的物理機(jī)械性能、化學(xué)性能和電性能。在喂料口與機(jī)頭之間設(shè)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(xiàn)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(dǎo)致停機(jī)。
冒料一般有兩個(gè)原因,一是螺桿設(shè)計(jì)不合理,導(dǎo)致排氣口處物料倒流;二是排氣口設(shè)計(jì)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(jī)中,都能看到螺桿中旋轉(zhuǎn)著向前運(yùn)動(dòng)的熔體。一般情況下,螺槽充滿物料的程度不超過(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(shè)計(jì)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(shè)計(jì),此設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)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(jī)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(jì)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(duì)于排氣式塑料造粒擠出機(jī)螺桿設(shè)計(jì)有2個(gè)主要的問(wèn)題:第一,在到達(dá)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,這樣就可使排氣口處保持常壓。當(dāng)?shù)?階螺桿的送料量比第2階螺桿大時(shí),擠出機(jī)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(yīng)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(qū)及3區(qū)的溫度。(2)冷卻第一階螺桿。(3)采用饑餓法喂料。(4)調(diào)節(jié)喂料倉(cāng)的溫度(需反復(fù)實(shí)驗(yàn))。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(jī)頭溫度。(4)增大機(jī)頭間隙或減少機(jī)頭阻力。(5)減少過(guò)濾網(wǎng)的數(shù)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(shè)計(jì)螺桿,降低機(jī)頭阻力,加長(zhǎng)螺桿及鋼筒或在擠出機(jī)及機(jī)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,排氣口仍然冒料,那么排氣口的設(shè)計(jì)就存在一定的問(wèn)題。排氣口應(yīng)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(yīng)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,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(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)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(zhǎng),膨脹大。停留時(shí)間又由螺桿轉(zhuǎn)速及排氣口的大小來(lái)控制,提高螺桿轉(zhuǎn)速可減少停留時(shí)間。這就是低速擠出比高速擠出冒料嚴(yán)重的原因。不過(guò),排氣口開(kāi)度越大,停留時(shí)間也越長(zhǎng)。當(dāng)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(yīng)至少為5～10mm。
4. 排氣口的分流元件
舉一個(gè)現(xiàn)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(jī)擠出片材時(shí)嚴(yán)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(shè)計(jì)存在很大的問(wèn)題,操作工不得不取下分流元件來(lái)檢查螺槽的充滿程度。檢查后發(fā)現(xiàn)螺槽僅充滿了40%,說(shuō)明螺桿設(shè)計(jì)是合理的。
那么故障的焦點(diǎn)便集中在分流元件上。盡管這是一家著名的塑料回收造粒機(jī)制造商,但其分流元件的設(shè)計(jì)存在著嚴(yán)重的缺陷。在檢查分流元件時(shí),發(fā)現(xiàn)排氣口不僅在上階設(shè)有可使物料正常膨脹的底切口,而且在下階同樣設(shè)有此口。上階螺桿完全沒(méi)有必要設(shè)計(jì)底切口,而且設(shè)置此切口是極為不利的,因?yàn)樗黾恿巳鄢卦谂艢饪谔幍耐Ａ魰r(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(shè)計(jì)合理,排氣口應(yīng)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(bǔ):第一,將上階底切口填滿金屬;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(jié)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(shè)計(jì)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(jī)進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí),要對(duì)加工工藝、樹(shù)脂特性以及設(shè)備性能作詳盡的了解,才能使排氣式擠出機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行。
