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要几个排气口?有异常咋办?来看双螺杆排气问题的解决办法集合

更新时间:2023-12-11 点击次数:235
  排气是将聚合物与添加剂和填料混合以获得所需物理性能所需的几种操作之一。生成的颗粒状化合物必须不含空隙和残留挥发物,否则会导致挤出或注塑成型部件出现缺陷。
 
  改性企业必须意识到客户们的家伙事儿,即单螺杆挤出机,通常没有任何排气能力,颗粒中的任何挥发物只能在最终部件中释放——导致表面缺陷、孔洞等。对于吸湿性聚合物而言,在改性过程中有效排气对于保持物理性能至关重要。
 
  根据工艺要求,挤出机机筒中的排气孔可在大气压或真空下操作,最典型的混炼过程包括两种类型的排气。机器可以配备多个真空排气口,用于去除大量溶剂或单体中的气体,同时在成品中产生较低水平的残留挥发物。
 
  目前已经为同向旋转双螺杆挤出机开发了多种排气口设计,以适应广泛的应用和材料;这些包括排气塞、加长排气筒和侧面排气孔。这些设计中的每一个都已经得到了长足的发展,以克服与位于挤出机机筒顶部的标准排气口设计相关的一些问题。
 
  无论是大气还是真空,排气口稳定运行的要求是通风口区域螺杆内的低填充度和排气口上游的“熔封”(填充螺杆)。
 
  排气问题
 
  1. 操作问题,聚合物(和/或其他原料)从挤出机排气口流出。这种过程干扰通常需要操作员干预以清理排气口或需要关闭生产线。
 
  2. 由于挤出机机筒内排气不充分,残留挥发物/气体留在复合颗粒中。在这种情况下,需要提高排气效率以生产可接受的产品质量。
 
  这些问题中的每一个都有解决方案,如下所述。
 
  为什么“东西”从挤出机排气口出来?
 
  这类问题在所有双螺杆混炼挤出机中都很常见。大气通风口设计用于在聚合物初始熔化后释放空气、水分和其他挥发性气体。从这些排气口流出的空气和/或蒸汽的速度是体积流量和排气口面积的函数。
 
  当蒸汽速度太高时(由于体积太大或开口面积太小),排出的气体往往会夹带固体,导致熔体从排气口流出。此处的解决方案是提供更大的排气面积,并且可能需要额外的排气口来实现这一点。
 
  颗粒填料(矿物填料、CaCO3等)从下游侧进料到熔融聚合物中需要经过排气口。这些排气口设计用于释放通过带有粉末的侧面进料器进入机器的空气。填料的堆积密度越低,进入挤出机机筒的空气就越多,必须排出。如果通风孔开口面积太小(相对于必须排出的空气体积),由此产生的高出口速度往往会将细粉和粉末带出通风孔。解决这个问题需要扩大排气面积,如前所述,并且可能还需要额外的排气口。
 
  在第一侧进料器处存在未熔化的聚合物还导致填料从与该侧进料器相关联的大气排放口出来。要诊断这是否与排气口有关,必须对侧进料口处的熔体质量进行物理检查,以验证是否存在任何未熔化的树脂。如果是这种情况,解决方案需要修改螺杆上游部分(聚合物熔化处)的螺杆设计。
 
  备选的排气口设计可满足特定的脱气要求。加热侧排气口设计用于防止当聚合物在排气口内积聚和降解时可能发生的污染(例如,黑点)。
 
  真空排气口通常位于造粒模头附近,旨在释放真空条件下的任何残留蒸汽。熔体会从真空排气口流出并堵塞排气口,这似乎是一个非常普遍的问题。发生这种情况时,气体不会从熔体中去除,所得颗粒会变得多孔并带有空隙等。排气孔堵塞需要操作员手动清理排气孔,在某些情况下可能需要关闭生产线。
 
  此问题有多种可能的原因和解决方案:熔体可能直接由于多余的备用螺杆长度(产生所需压力所需的填充螺杆的长度)而到达真空排气口。
 
  当筛网或模头压力增加时(例如,当筛网被污染物堵塞时),备用长度相应增加,直到到达挤出机机筒中的排气口。即使没有真空,熔体也会从排气口连续流出。这个问题的解决方案是降低压力(例如增加筛网面积或模孔的数量/尺寸),通过将真空排气口向上游移动一个机筒(或在真空排气口后增加一个机筒)来增加挤出机的泵送长度,或者安装熔体泵为下游设备加压。请注意,大多数这些解决方案都是资本密集型(花费更大)的。
 
  当机器末端的泵送螺杆元件磨损时,也会出现同样的情况(达到真空排气口的备用长度)。在螺杆磨损的情况下,随着时间的推移,熔体会更频繁地从排气孔中流出,最终成为一种慢性病。磨损螺纹元件的解决方案很简单——更换磨损的元件。
 
  如果熔体密封元件的可支撑压力小于真空压力,熔体也会从真空排气口流出。这种情况导致熔体被“拉”出机器,因为真空泵通过挤出机机筒吸入空气。由于挤出机机筒上没有安装压力传感器,能证明这是问题原因的线索是观察真空计。如果压力表随时间稳定,则表示真空系统“密封严密”。如果您能看到仪表下降,则表明空气正在通过系统吸入(此时排气口将充满熔化的塑料)。如果只有在施加真空时熔体才从真空口流出,这表明真空密封元件没有产生足够的压力。
 
  有些特种材料在暴露于高温真空时会呈现出特性。这些材料在到达机筒开口时往往会膨胀和起泡,并且不会轻易流回螺杆中。当使用传统的开放式通风口时,这些材料会在所有条件下从机器中排出。这些化合物只能使用排气填料在真空下加工:机械双螺杆系统可防止熔体膨胀到挤出机螺杆通道之外,但允许气体轴向移动通过安装在排气口内的排气填料的螺杆。
 
  在高填充(高达80%)和高生产率的情况下侧向进料低堆积密度填料需要多个大气通风口,以促进从挤出机机筒中去除大量空气。
 
  为什么该排出的东西不出来?
 
  如果当前的机器配置、通风口设计和操作条件无法去除足够数量的挥发物,这些解决方案通常需要修改螺杆设计和/或机筒配置。
 
  从熔体中去除挥发性气体是通过真空来完成的,从而为传质提供额外的驱动力。大多数复合生产线在20至27英寸汞柱(约100-300毫帕)范围内的真空压力下运行。有许多可用的解决方案可以进一步提高脱挥发分:
 
  • 如果熔体在真空下的停留时间是限制因素(扩散受限),一种选择是降低产量以增加平均停留时间。这不是一个流行的选项,但最容易实现。
 
  • 另一种增加停留时间的解决方案需要将熔体密封元件重新定位在挤出机机筒中更上游的位置。真空部分因此向上游延伸得更远。
 
  • 将真空度提高到最大——这通常需要更换现有的真空泵系统。
 
  • 通过增加输送元件间距来降低真空部分的填充度。螺杆通道中较低的填充物会产生较薄的熔体层,气体必须通过该熔体层扩散。
 
  • 用额外的真空通风口重新配置机器。这可能需要延长当前螺杆长度以添加额外的真空排气口(如果现有螺杆的L/D不足以包含第二个真空排气筒)。
 
  • 使用汽提剂(通常是水)注入真空排气口上游的机筒,以降低挥发性物质的分压。
 

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