雙螺桿擠出機與熱塑性彈性體完美結合的技巧

高速能量雙螺桿擠出機

高速能量輸入（HSEI）雙螺桿擠出機（TSE）設計上的進步，為熱塑性彈性體/熱塑性聚烯烴/熱塑性聚氨酯/熱塑性硫化膠（TPE/TPO/TPU/TPV）配方提供了新的機會。這一大家族通常包括與填料、纖維、添加劑、液體和反應劑相混合的塑料和橡膠。原材料表現(xiàn)為多種多樣的形式，包括顆粒、粉末、塊狀、條狀、纖維和液體——供入擠出機加工段時，必須始終對它們進行計量。原材料的計量方法以及位置是由多種因素和總配方?jīng)Q定的。

實現(xiàn)充分混合和或反應的熔體流始終是我們期待的目標。然而，即便如此也只算成功了一半，因為熔體流必須冷卻下來，進而形成終端產(chǎn)品，常常是用于注塑成型機或單螺桿擠出機的顆粒。板材或型材的直接擠出則可以繞過這一步。這樣一來，聯(lián)機成型也就成了可能實現(xiàn)的事情。

高速能量輸入雙螺桿擠出機經(jīng)常出現(xiàn)供料不足,而擠出機的產(chǎn)出率是由喂料器決定的。雙螺桿擠出機螺桿的速度單獨進行控制。顆粒和粉末所使用的是單螺桿鉆和雙螺桿鉆。當喂入多種原料流時， 通常規(guī)定使用失重補償喂料器。液體原料流（ 即油或超臨界反應液） 則根據(jù)液體黏度的不同， 使用柱塞泵或齒輪泵。對液體系統(tǒng)可以加熱或使其保持常溫。橡膠材料的喂料通常具有相當大的挑戰(zhàn)性。原材料的尺寸必須小于螺桿的螺紋深度。

例如，螺桿直徑為77.5mm的雙螺桿擠出機，將會有大約15 mm的螺紋深度。顯而易見， 我們不可能把一包橡膠囫圇喂入擠出機，有必要對其形式進行修改；它在進入擠出機加工段時，喂料裝置應對其準確計量。采用各種不同的方法，包括把橡膠破碎和研磨成螺旋鉆可以計量的塊狀。進入雙螺桿擠出機加工段的的橡膠條也可以計量。有些橡膠則是讓其熔化之后，再抽送入擠出機。通常的做法是，用配帶齒輪泵的專用單螺桿擠出機來調節(jié)并計量進入雙螺桿擠出機的橡膠。

下面簡要介紹與此相關的工藝/應用的幾個例子。

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帶水浸切粒機的TPU反應性擠出系統(tǒng)

通過利用流量計或失重監(jiān)測/ 控制的精密計量泵，對進入擠出機的液體原料流加以計量。

雙螺桿擠出機的L/D比通常介于40/1-52/1之間，以便讓原料流在雙螺桿擠出機加工段保持足夠的停留時間。借助于螺桿元件的選擇來管理低峰剪切的密切混合，相比分散式混合而言，本設計更側重于分配式混合。通常規(guī)定使用“ 梳篦”或其他類似的分配式混合元件，喂料速度與雙螺桿擠出機螺桿的轉速可控制促進反應所需的停留時間以及停留時間的分配。

一臺雙螺桿擠出機與一臺水浸切粒機相匹配，將TPU熔體抽送并通過一個圓形模具，由浸沒在水中的旋轉刀片切成顆粒。繼而，含水的顆粒漿料被輸送至旋轉干燥機脫水。該系統(tǒng)可以產(chǎn)生在水下環(huán)境中切割而成的球形顆粒。

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TPE/TPO直接擠出板材

利用高速能量輸入雙螺桿擠出機把物料的配混/脫揮與直接板材擠出相組合，這就向我們提出了技術上的挑戰(zhàn)。這樣的體系要求把密切混合與物料的持續(xù)抽送結合起來。在實際生產(chǎn)過程中，雙螺桿擠出機常把聚乙烯/聚丙烯顆粒與預混橡膠配方進行配煉。將增塑劑注入擠出機的加工段，填料（即滑石或纖維）由側向填灌裝置加入下游的機筒段。如此可以生產(chǎn)出有用的終端產(chǎn)品，包括TPO屋頂防水卷材和/或高含油比板材產(chǎn)品。

直接擠出系統(tǒng)需把物料輸送/ 喂料設備與供料不足的雙螺桿擠出機，以及跟模具相匹配的齒輪泵組合在一起。熔體溫度起著重要作用，該體系與切粒系統(tǒng)相比起來更為復雜。具體而言，一個可編程邏輯控制器（PLC）執(zhí)行壓力控制算法程序，分析系統(tǒng)中關鍵點的輸入，進行數(shù)值計算，對螺桿轉速、齒輪泵和喂料速度加以修正，以使模具入口壓力保持恒定。模具/下游系統(tǒng)就像單螺桿擠出機在加工預混合顆粒料一般。

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TPV與橡膠條喂料機構

在加入橡膠之前， 將聚丙烯顆粒喂入雙螺桿擠出機加料口，對其進行計量并使之熔化。橡膠條可通過Planetruder內(nèi)齒輪泵型擠出系統(tǒng)計量，該系統(tǒng)把單螺桿擠出機（如銷釘機筒擠出機）與集成齒輪泵相組合。聚丙烯與橡膠進行密切混合，然后注入交聯(lián)劑。在對直接擠出的成粒模具或齒輪泵加壓前，真空排氣有助于脫除物料中的揮發(fā)分。

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TPO與長纖維喂料和下游板材/型材

對于長纖維TPO產(chǎn)品，雙螺桿擠出機加工段的第一個24L/D，被設定來喂入/混合橡膠、聚合物、礦物質和液體。把纖維無捻粗紗加入熔體流，由此開始利用分配式混合元件來保護纖維的長度，以便讓最終制品的物理性能最佳。

除了纖維長度之外，頗為重要的一點是還要“濡濕”纖維，如此可使雙螺桿擠出機成為這一平衡動作的理想設備。假如纖維束沒有充分打開，纖維倒是會很長，不過其物理性能卻會非常低劣，原因就在于纖維沒有被潤濕。具有深螺紋和非壓縮設計的短單螺桿泵，通常用來提供低轉速下穩(wěn)定的模具入口壓力。用類似的雙螺桿擠出機系統(tǒng)配置作為聯(lián)機成型系統(tǒng)的一部分，對于汽車零部件而言這可以說是典型的做法。

雙螺桿擠出機的進步為對剪切敏感或受限于扭矩和/或溫度的加工提供了機會。無論是什么樣的配方和/或終端產(chǎn)品，設法了解并采用最新技術來獲得成功， 這對于加工者來說無疑是十分重要的。

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