熔体混合器助力挤出生产线提高效率

作者：Rolf Heusser    来源：KUNSTSTOFFE INTERNATIONAL杂志

欢迎访问e展厅 展厅 2 塑料挤出机展厅 片材生产线, 单螺杆挤出机, 双螺杆挤出机, 板材生产线, 木塑挤出机, ... 将静态混合器应用于挤出工艺不仅可以增加吞吐量，而且可以提高产品质量，甚至在某些情况下还能缩短启动时间，从而改进性能、减少浪费和提高生产效率。 许多挤出工艺都无法达到制造商指定的最大生产率。最大生产能力取决于挤出物的质量要求。生产率越高，越可能导致层厚不均、表面不平或粗糙、凹痕或其他质量问题。随着质量要求的不断提高和聚合物加工难度的不断增长，启动和调整最优操作点所需的时间越来越长。这两个因素都导致了生产率降低和成本增加，并且在某些情况下还会使人焦头烂额。 温差引起的质量问题 挤出机应用于熔融聚合物并在高压条件下以恒定的速度进行输送。挤出机本身应具有高生产率并尽可能紧凑。为了满足这些要求，聚合物需要在很短的时间内熔融，这往往伴随着高的温度差异。根据该工艺的本质，熔体内的高温差得以实现。挤出机出口处测得的最高和最低熔融温度之间的温差很可能高于15℃。熔体泵和换网器等下游设备也会产生温差。熔体内的温度变化在很多情况下都可能导致质量问题，因为熔体内的温度变化代表着流动和冷却行为也在变化。以层状塑料熔体为例，其流型呈抛物线状，说明熔体中心部分的流动速度比边界部分更快。这也产生了熔体停驻时间的显著差异。停驻时间越长，温度越高，聚合物降解和沉淀物堆积越可能产生不良的影响。 静态混合器能够解决上述所有问题。 熔体混合器的效果 一个精心配置的熔体混合器能够有效均衡温差。位于瑞士温特图尔的Promix Solutions AG公司制造的熔体混合器可根据配置将温差减小5-12倍。相应地，它也将整个通道横截面的温差从15℃降至1.25-3℃。图1展示了熔体在配备和未配备Promix熔体混合器的挤出机出口处的温度分布。熔体混合器的几何形状取决于其能否实现最大收益。标题图展示了最新款的静态混合器。这种熔体混合器以一种极其有效的方式不断交换中心和边界的熔体流动，从而以较短的安装长度实现较高的混合性能。此外，接近挤出机出口处的抛物线状流型还会被有效地转换成活塞式流动。相应地，从熔体混合器流出的熔体以完全恒定的速度和温度流动，这是最佳过程控制的基本前提。凭借显著增强的工艺窗口，工艺参数设置变得更快、更轻松。即使在高挤出机生产率条件下，层厚公差、表面质量等质量特征均可保持在限定范围内。此外，熔体中的添加剂和颜料分配也更为均匀。它能够改进UV稳定剂批量添加的防护作用，甚至还能减少用量。为了发挥熔体混合器的最大优势，它应尽可能置于生产线的末端，如模具或进料机构的前方。 良好的清洁性能和高强度 选择熔体混合器时需要注意的是，除了良好的混合性能，该装置还需要有出色的自清洁性能。其目的是确保熔体均匀地流过整个混合器，以防沉淀物堆积增加压力损失并产生额外清洁需求。独创的SMB plus熔体混合器的叠层结构提升了这一方面的标准。挤出试验表明，红色聚丙烯（PP）可由无色PP完全清除，清除时间仅为熔体混合器容量的5-6倍（图2）。内部清洁完成后，拆下混合器甚至连一丝红色的痕迹都不会看到。这种出色的自清洁性能可防止沉淀物堆积并在短时间内改变聚合物或颜色。但是，只有在混合器外壳精确匹配熔体混合器及其接口之时，最佳清洗性能才能实现。众所周知，许多问题都隐藏在细节里，这也是我们建议您购买熔体混合器（包括专用的外壳和适用的连接适配器）作为系统解决方案的原因。 机械强度是熔体混合器的关键要素。在极端条件下，例如：启动时加热不足，熔体混合器配置不正确或设计不足，这些情况都可能导致混合器结构以及进料机构、模具和校准装置等下游组件被破坏。这就是为什么熔体混合器必须拥有一个强大的设计、必须由相对优质的材料通过合适的生产工艺制成的原因。同时，在工业实践中，问题总是在最坏的情况下发生。因此，如标题图所示，我们仅推荐使用由高刚性材料制成并具有厚壁结构的熔体混合器。 改造需求 在利用熔体混合器改造挤出生产线时，可用空间通常是有限的。安装长度较短和压力损失较低的高效混合器相比大的装置更具优势。在大多数情况下，这种类型的混合器可以轻松地集成到现有工厂里而无需置换挤出机或冷却生产线。如果使用压降优化的熔体混合器，挤出机通常能够对额外的压降进行补偿。如有需要，还可使用额外的熔体泵，但事实上并无太大必要。 结语 用熔体混合器改造挤出生产线经济实惠并且非常容易，它不仅能够提高产品质量，而且在很多情况下还能提高产量并减少启动时间。成功的关键是确保熔体混合器成为各种应用的最佳方案。除了混合器的形状和尺寸，还需要考虑定制混合器外壳、安装方法以及整体解决方案的稳健性。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (10/30/2014)