双螺杆色母造粒机作为色母粒生产的核心装备,集成了高效混合、强力剪切、充分塑化、脱挥排气、均质化和精密造粒等多重功能于一体,是实现高品质、高效率、高灵活性色母粒生产的关键。
双螺杆色母造粒机的主要功能:
一、 高效混合与分散:确保色彩与性能的均匀性
色母粒的品质,首要取决于颜料、填料等固体粉末在树脂基体中的分散均匀度。分散不良会导致制品出现色差、色点、条纹等缺陷。
自清洁与正位移输送:与单螺杆不同,双螺杆(特别是同向旋转双螺杆)具有优异的自清洁能力。两根螺杆相互啮合,能不断刮擦机筒内壁和螺杆表面,防止物料粘壁和降解。同时,其正位移输送特性确保了物料在机筒内稳定、可控地向前推进,为后续的混合过程提供了基础。
模块化螺杆组合实现精准混合:双螺杆机的灵魂在于其模块化设计的螺杆。通过在不同位置安装不同类型的螺纹元件(如输送段、捏合块、剪切环),可以构建出适应特定物料和工艺需求的“混合程序”。例如,在喂料段后设置反向捏合块,可以形成封闭的“C”型室,延长物料停留时间,增强初始混合;在中后段使用正向捏合块,利用其高剪切力将颜料团聚体打散,实现纳米级或亚微米级的精细分散。
二、 强力剪切与塑化:实现物料的熔融与均质
将固态的树脂粒子、粉末颜料等原料转化为均匀的熔体,是造粒的前提。双螺杆机通过其剪切和传热机制,高效完成这一过程。
高剪切力场:在螺杆的啮合区和捏合盘间隙处,物料受到强烈的剪切作用。这种剪切力不仅能破碎颜料团聚体,还能加速树脂粒子的熔融(剪切生热),并促进不同组分之间的界面融合。通过调整螺杆转速、元件组合和喂料速度,可以精确控制剪切强度,以适应不同物料(如热敏性树脂或高填充物料)的需求。
高效传热与塑化:机筒外部的加热系统提供外部热源,而物料在螺杆输送和剪切过程中产生的内摩擦热(剪切热)是主要的热量来源。双螺杆的开放结构和物料在螺杆间的往复运动,增加了物料与机筒、螺杆的接触面积和热交换效率,使得物料能够快速、均匀地熔融塑化,形成均一的熔体。
三、 脱挥与排气:去除杂质,提升产品纯净度
原料中常含有水分、空气、残留溶剂或低分子挥发物。这些杂质不仅影响色母粒的外观(如产生气泡、银纹),还可能导致制品在加工或使用过程中性能下降(如降解、发黄)。
真空排气功能:双螺杆造粒机通常在机筒中后部设置一个或多个真空排气口。当熔体被输送到排气段时,机筒上的开口暴露在真空环境中(通常连接真空泵),熔体中的水分、气体和低分子物在负压作用下迅速蒸发并被抽出系统。双螺杆的自清洁和正位移特性确保了在排气口处能形成新鲜的熔体表面,提高了脱挥效率。这对于生产高要求的工程塑料色母或添加了易挥发助剂的配方至关重要。
四、 熔体均质化与过滤:保障产品质量
在完成混合、塑化和脱挥后,熔体需要进一步均质化并去除可能存在的杂质,以确保颗粒的纯净度和一致性。
均质化:通过螺杆末端的均化段设计(如特殊混炼头或筛板),对熔体进行最后的均质处理,消除可能存在的微小温度或组分差异。
熔体过滤(换网):熔体在进入模头前,经过过滤。双螺杆机配备的换网器(通常是不停机液压换网器)内置金属筛网,能有效拦截炭化物、未分散的颗粒或其他机械杂质。当筛网堵塞导致压力升高时,可自动或手动切换到备用筛网,保证生产连续进行,无需停机更换,提高了生产效率和产品稳定性。
五、 精密造粒与干燥:形成产品形态
这是生产流程的末尾一步,将均质、纯净的熔体切割成符合规格的颗粒。
造粒方式:
水下切粒:熔体通过模头的众多模孔挤出成条状,立即被高温循环水包围,并由高速旋转的切刀在模面处直接切成圆形颗粒。其优点是颗粒圆润、尺寸均匀、表面光滑、干燥快、粉尘少,特别适合高品质色母粒生产。
风冷热切:熔体从模头挤出成条状,经风冷或水雾冷却固化后,再由牵引机送入切粒机切成颗粒。适用于热敏性物料或需要生产特殊形状(如柱状)颗粒的场合,但颗粒形状和干燥度通常不如水下切粒。
干燥与冷却:对于水下切粒,颗粒携带大量水分,经过高效的离心脱水机和热风干燥器进行干燥,确保颗粒含水率达标,便于储存和后续使用。
综上所述,双螺杆色母造粒机并非一个简单的“挤出机”,而是一个集混合、剪切、塑化、脱挥、过滤、均质、造粒、干燥于一体的高度集成化、智能化的复杂系统。其强大的功能组合,特别是模块化螺杆设计带来的灵活性和高效混合脱挥能力,使其能够适应从普通聚烯烃色母到高浓度、高填充、多功能复合母粒等多种复杂配方的生产需求。
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