实现高产量的新型混配挤出工艺

2009-10-31 13:38:38 来源:模具网   
核心摘要:为了满足不同挤出工艺的生产需求,科倍隆通过重新设计和优化挤出结构,成功地提升了ZSK系列和ZSK PLUS系列双螺杆 挤出机 的产量和操作性能。 与同等尺寸的前代挤出机机型相比,科倍隆的ZSK MEGAcompounder和ZSK MEGAcompounder PLUS系列双螺杆挤出机在保持维护保养成本

为了满足不同挤出工艺的生产需求,科倍隆通过重新设计和优化挤出结构,成功地提升了ZSK系列和ZSK PLUS系列双螺杆挤出机的产量和操作性能。

与同等尺寸的前代挤出机机型相比,科倍隆的ZSK MEGAcompounder和ZSK MEGAcompounder PLUS系列双螺杆挤出机在保持维护保养成本不变的基础上,获得了更稳定的操作性能,而且更重要的是,实现了挤出产量上的提升。

科倍隆的Peter Heidemeyer博士表示,产量提升的关键在于,优化了螺杆的长径比(螺杆外径(Do): 螺杆内径(Di)=1.55:1),同时提高了芯轴的比扭矩(Md/a3=13.6Nm/cm3,其中,a为螺杆的中心距) ,由此将螺杆的转速提升至1?200r/min或更高。实际上,所有这些创新均来源于科倍隆强大的工艺设计能力。通过将挤出机性能的提高和创新技术相结合,新的挤出设备能够满足不同工艺的生产需求。在专注于物料的配混工艺和提高设备的耐磨性能的同时,科倍隆还试图在高剪切配混的情况下确保高品质产品的稳定生产。

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图1 科倍隆在ZSK MEGAcompounder PLUS挤出机上安装了ZS-EG 70双螺杆侧排气单元。
该单元具有很高的排气能力及稳定的操作性,而且可旋转到挤出机的一侧,易于维护和清洁

喂料和脱挥排气工艺段的创新

对喂料和脱挥排气技术的完善是这次技术创新的亮点。众所周知,对粉料进行喂料非常困难,因为在配混低密度的物料时,往往空气含量高,且湿度大。为此,科倍隆将一种新的喂料增强技术(FET)应用到配混工艺中,显著改善了喂料能力。据介绍,这种FET喂料增强技术典型的应用领域包括:滑石粉的填充、碳酸钙的填充配混、PP/玻璃微珠的填充以及木塑和色母粒的配混等。

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图2 快速拆卸联轴器工具可实现螺杆的快速更换,适用于ZSK 18~ZSK 24的小型系列挤出机型

该工艺的独特之处是,在喂料区的机筒壁上设计有一个多孔的结构,空气可从这些孔结构逸散到机筒外壁,再通过外部连接的真空泵系统将其抽吸出去,从而提高粉料的喂料能力。在进入下段工艺之前,处理过的物料中所含的气体已经大大减少了,因此,还能显著增强物料在下游工艺段的熔融分散能力。除了进行上述的特殊设计外,科倍隆还进一步优化了喂料区的螺杆结构。Peter Heidemeyer博士介绍说,若在进行物料配混的过程中遇到喂料瓶颈,为了保证挤出机的稳定生产,可以同时使用以上两种优化措施,通常能将物料的喂料量提高2~3倍。

FET喂料增强技术不仅可应用在双螺杆挤出机上,还可用于改善ZSB侧喂料机的喂料能力。也就是说,在挤出机的下游加工工序中应用这种技术,低密度粉料可以以较高的填充率通过侧喂料机喂入主挤出机,并显著改善其喂料能力。

新型ZS-EG侧排气系统(如图1所示)能够很好地满足MEGAcompounder PLUS挤出机对于高产量的要求。侧排气双螺杆同向旋转,可将熔融物料背推向挤出机,同时将气体从反方向排出。良好的排气效果得益于其较深的螺槽设计。Peter Heidemeyer博士解释说,在经过螺槽的过程中,气体只能以相对较低的气体流速通过,这样,气体中混入的绝大部分物料都会在这一过程中沉降下来,仅有很少的部分被气体带出去。而带出的这部分物料还会在进入真空泵之前与气体分离,单独排出。ZS-EG排气系统的侧向设计使得操作和拆卸更便捷,同时也便于操作者对机筒内部进行清理。

ZS-EG排气系统可广泛应用于玻纤增强、高填充配混、木塑(WPC)以及热塑弹性体(TPE) 等的配混工艺中。

耐磨损材料的重要性

挤出机的筒体和螺杆元件的材料选用,不仅要考虑部件的耐磨性和耐腐蚀性,同时还需考虑其成本因素。因此,在优化选材之前,还需要详细地评估具体的工艺应用。经评估发现,使用HIP(等静热压)处理加工技术,例如,在锻钢基材上加敷耐磨涂层,可使筒体的硬度达到60-65HRC,从而提高其耐磨性和耐腐蚀性。而螺杆元件材料则可以通过CVD处理(化学蒸发沉淀)技术,在其粉末耐磨合金基材上沉淀一层防护涂层。

辅助工具:让产品开发更快、更便捷

新型的联轴器工具可用于快速更换小型挤出机(ZSK 18~ ZSK 34)的螺杆,从而能够有效缩短螺杆的清理时间。从某种产品(颜色)转向另一种产品(颜色)时,无需使用其他辅助工具,仅该联轴器工具就可完成拆卸任务。该联轴器配有正负接头,其设计类似花园软管的连接器,方便实用。

为了更好地开发新型的塑料产品,科倍隆还将几种新的辅助技术引入其挤出生产线中。其中之一是取样盘,它加速了产品的开发能力,使得用户能够在10s的时间内从机筒中完成物料取样,即使机筒内还填充着部分熔融物料,物料取样依然可以进行。据介绍,该工具可用于螺杆直径范围为18~92mm的ZSK系列机型中。另一个新应用是配备了较大视窗的可视筒体盖板,这可以让用户直接观察到挤出机内部的物料的工艺状况,使得产品生产更加直观。该装置能够耐受250℃的高温,可用于螺杆直径小于40/43mm的ZSK机型。

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