改性塑料設(shè)備及工藝

-1-改性塑料工藝與設(shè)備金發(fā)科技股份有限公司：萬勇軍時(shí)間：2010年11月本課程的內(nèi)容第一章塑料改性設(shè)備與工藝介紹第二章改性塑料的生產(chǎn)設(shè)備——主機(jī)第三章改性塑料的生產(chǎn)設(shè)備——輔機(jī)第四章典型的改性塑料的生產(chǎn)工藝-2-第一章塑料改性的設(shè)備與工藝介紹

1.1改性塑料的改性方法-3-為了滿足不同用途的需要，把現(xiàn)有的樹脂通過物理方法、化學(xué)方法或者兩種方法結(jié)合使用來達(dá)到特別性能或者功能的目的，這個(gè)過程就是塑料改性，得到的具有特別性能或者功能的產(chǎn)品稱為改性塑料。改性塑料主要使用物理方法，如果有化學(xué)方法，是不占主要地位的。填充改性：主要是增量，還提高力學(xué)性能、耐熱性能、耐老化性能和其它特殊性能。阻燃改性：添加阻燃劑，提高阻燃等級的改性方法。增強(qiáng)改性：添加纖維，提高力學(xué)性能、耐熱性、剛性等的改性方法。共混改性：兩種或者兩種以上均聚物或者共聚物通過共混設(shè)備形成聚合物合金的改性方法。共混改性提高力學(xué)性能、提高耐熱性能、改善加工性能、提高制品的尺寸穩(wěn)定、降低成本等。1.2改性塑料生產(chǎn)工藝與設(shè)備的任務(wù)塑料改性是把樹脂、填充劑、阻燃劑、增強(qiáng)劑、增韌劑、相容劑、添加劑、著色劑等多組分混合、熔融塑化、混煉造粒的過程。改性塑料生產(chǎn)工藝與設(shè)備的任務(wù)是解決多組分、多相體系的分散與分布混合。需要完成原料的混合與計(jì)量加入。需要完成多組分、多相的熔融塑化、熔融混合，達(dá)到所需要的分散與分布混合效果。需要完成改性塑料的切粒等后處理任務(wù)改性塑料的生產(chǎn)工藝與設(shè)備是實(shí)現(xiàn)改性塑料配方的載體，是改性塑料研究領(lǐng)域中最關(guān)鍵的技術(shù)之一。-4-1.3改性塑料的生產(chǎn)工藝流程-5-1.4改性塑料的生產(chǎn)設(shè)備安裝示意圖-6--7-第二章改性塑料的生產(chǎn)設(shè)備——主機(jī)

2.1改性塑料的生產(chǎn)設(shè)備簡介-8-2.2同向平行嚙合雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)傳動系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)齒輪箱安全保護(hù)裝置擠壓系統(tǒng)機(jī)筒螺桿溫度控制系統(tǒng)加熱系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)人機(jī)交互界面電氣控制裝置工控機(jī)-9-2.2.1傳動系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)：交流電機(jī)和直流電機(jī)。安全保護(hù)裝置：機(jī)械過載保護(hù)裝置和電氣過載保護(hù)裝置。齒輪箱：減速和扭矩分配-10-2.2.2擠壓系統(tǒng)擠壓系統(tǒng)螺桿芯軸螺桿元件機(jī)筒擠壓系統(tǒng)是雙螺桿擠出機(jī)的核心系統(tǒng)。作用：物料熔融塑化、分散、混合、化學(xué)反應(yīng)、脫揮，提供壓力穩(wěn)定、溫度恒定、流量穩(wěn)定的熔體。

-11-同向嚙合型雙螺桿擠出機(jī)的螺桿分為芯軸和螺桿元件，采用積木式結(jié)構(gòu)。芯軸作用：將扭矩傳到每一個(gè)螺桿元件上去；各螺桿元件串到芯軸。-12-

機(jī)筒為組合式，形狀為扁形，筒壁上開設(shè)冷卻通道，長度3-8D,其中國內(nèi)最常用的為4D。機(jī)筒一般采用雙金屬襯套結(jié)構(gòu)，和物料接觸的內(nèi)壁采用耐磨或者耐腐蝕金屬材料。國內(nèi)一般采用38CrMoAl和6542工具鋼。

-13-2.2.3溫度控制系統(tǒng)

加熱系統(tǒng)主要有電加熱和載體加熱兩大類。電加熱分為電阻加熱、感應(yīng)加熱；載體加熱一般為用礦物油和過熱水蒸汽加熱。電加熱中用得最多的是電阻加熱器，根據(jù)材質(zhì)的不同可以分為陶瓷加熱器、鑄鋁加熱器、鑄銅加熱器等。水冷系統(tǒng)包括機(jī)筒上開的冷卻水道、循環(huán)水供應(yīng)站、換熱器和配管等。整個(gè)系統(tǒng)是封閉循環(huán)式的，采用軟化水。

-14-2.2.4雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)備參數(shù)

2.2.4.1螺桿直徑(D)

螺桿直徑是指螺桿的外徑，用D來表示，單位為mm。螺桿直徑的大小，反映出擠出機(jī)規(guī)格、生產(chǎn)能力的大小。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速一定時(shí)，螺桿直徑?jīng)Q定了螺桿的圓周速度，進(jìn)而決定了螺槽中物料的剪切速率以及螺桿外徑和機(jī)筒內(nèi)壁之間間隙中的剪切速率。直徑在40mm以下的擠出機(jī)主要用于實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行聚合物的改性實(shí)驗(yàn)研究。直徑在150mm以上的擠出機(jī)一般用于石油化工廠聚合工序完成后，對聚合物進(jìn)行造粒。直徑40-150mm的擠出機(jī)廣泛用于的改性塑料行業(yè)。

-15-2.2.4.2

中心距（a）

中心距是指兩條平行的雙螺桿軸線中心之間的距離，反映設(shè)計(jì)制造水平和扭矩系數(shù)。反映傳動系統(tǒng)輸出軸及有關(guān)齒輪的尺寸，螺桿上的有效扭矩的大小。反映推力軸承外徑尺寸的大小-16-2.2.4.3螺紋元件的外徑/內(nèi)徑比（D/D0）

螺紋元件的外徑/內(nèi)徑比（

D/D0）螺紋元件的外徑與根徑之比，螺紋的根徑指螺槽最底部的直徑。D/D0是表征螺桿的自由體積的重要參數(shù)，D/D0越大，自由體積就越大，最大體積擠出量也就越大。

D/D0越大，表示螺槽加深，物料受到的平均剪切較低。若螺桿外徑D不變，D/D0越大表示D0越小；根徑D0越小，螺桿芯軸的直徑越小。-17-2.2.4.4

扭矩系數(shù)（Md/a3）

扭矩系數(shù)Md/a3也稱為比扭矩，是表征同向嚙合型雙螺桿擠出機(jī)的最重要參數(shù)之一，它直接表征擠出機(jī)的輸出能力，它把機(jī)器傳遞的功率與機(jī)器的中心距大小聯(lián)系在一起。扭矩系數(shù)Md/a3大，對熱穩(wěn)定性材料的加工有利；Md/a3高低不同的擠出機(jī)生產(chǎn)的材料，對剪切有影響，性能可能有差異；Md/a3較大，可提高填充率，對分散、混煉有利，對低堆積密度材料、玻璃纖維類材料、結(jié)晶性材料的生產(chǎn)有利。-18-

在螺桿中心距一定的情況下，若既想追求雙螺桿有大的自由體積，又需要雙螺桿傳遞大的轉(zhuǎn)矩，只能在兩者之間找平衡。這個(gè)平衡點(diǎn)就是自由體積與螺槽深度之間的曲線和扭矩與螺槽深度之間曲線的交點(diǎn)。中心距、扭矩系數(shù)和自由體積的關(guān)系-19-2.2.4.5

螺桿長徑比（L/D）

螺桿長徑比指螺桿上有螺桿元件部分的長度（即螺桿的有效長度）與螺桿直徑之比，用L/D表示，其中L即為螺桿的有效長度，D表示螺桿直徑。螺桿長徑比在一定程度上決定了物料在雙螺桿擠出機(jī)中的停留時(shí)間，在螺桿轉(zhuǎn)速相同的情況，螺桿長徑比大會加長物料的停留時(shí)間，塑化和混合以及反應(yīng)擠出的效果也會得到改善。-20-2.2.4.6主機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速

螺桿轉(zhuǎn)速的高低影響物料在擠出過程中受到的剪切次數(shù)和停留時(shí)間，在一定程度上反映了雙螺桿擠出機(jī)的擠出能力和混煉能力。目前業(yè)界生產(chǎn)的雙螺桿擠出機(jī)的最高轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到1200rpm，螺桿的轉(zhuǎn)速越高，剪切速率越大，生產(chǎn)能力越大。高轉(zhuǎn)速的雙螺桿擠出機(jī)適合生產(chǎn)粉體填充含量較大的場合。-21-2.2.5雙螺桿擠出機(jī)的擠出過程

嚙合同向雙螺桿擠出過程分為固體輸送、熔融、熔體輸送、排氣等階段。-22-

（1）加料和固體輸送段固體輸送段的作用是將固體壓實(shí)、從加料口排出物料中的空氣并向前輸送，在輸送的過程中對物料進(jìn)行預(yù)熱，為熔融塑化做好準(zhǔn)備。嚙合同向雙螺桿的固體輸送段的輸送機(jī)理是正位移輸送和摩擦拖曳輸送，其中正位移輸送占主要部分。固體輸送段一般采用雙頭大導(dǎo)程的正向輸送元件，一般要選用1～2D。-23-

（2）熔融塑化段熔融塑化段的作用是在外加熱和強(qiáng)烈的剪切作用下把混合物熔融并良好塑化。在熔融段，物料熔融所需的熱量主要來自兩部分：機(jī)筒加熱器提供的外部熱量和由螺桿導(dǎo)入的機(jī)械熱轉(zhuǎn)化的磨擦熱、剪切熱和塑化變形熱。-24-

（3）熔體輸送和混煉段嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的熔體輸送機(jī)理有正位移輸送和粘性拖曳輸送。其熔體輸送原理取決于縱向開放程度。如果縱向開放得很小，可以認(rèn)為是正位移輸送，開放的越大，正位移輸送能力喪失得越多，粘性拖曳輸送機(jī)理起的作用就越大。熔體輸送和混煉段，物料經(jīng)過強(qiáng)烈的剪切和分散，達(dá)到預(yù)定程度的分散和結(jié)構(gòu)控制，是改性塑料生產(chǎn)工藝中最重要的功能區(qū)之一。-25-（4）排氣和熔體輸送段排氣段主要用來排除物料中存在的氣體。排氣段前端設(shè)置左旋螺紋或者左旋捏合塊（左旋螺紋的封閉效果會更好），然后采用大導(dǎo)程螺紋（1D～2D）形成很低充滿度和薄的熔體層，使物料有可暴露的大自由界面，這樣在高真空條件下排除物料中的可揮發(fā)成份。熔體輸送段作用是壓縮熔體。-26-

（5）嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)性廣：可適應(yīng)填充、共混、增強(qiáng)、阻燃、反應(yīng)等各種改性工藝?；鞜捫Ч?。物料在機(jī)筒的停留時(shí)間短且分布窄，產(chǎn)品質(zhì)量均勻、穩(wěn)定。自潔性好。擠出量大，能耗低。積木式，可以根據(jù)配方和工藝要求調(diào)整螺桿組合，選擇合適的機(jī)筒和螺紋元件解決腐蝕和磨損問題。2.2.6螺桿組合的原理和作用2.2.6.1輸送元件作用：輸送物料建立壓力參數(shù)：導(dǎo)程（T）與螺距（t）頭數(shù)：單頭、雙頭、三頭外徑與根徑正向和反向輸送元件的表示方法用螺紋導(dǎo)程和螺紋元件的軸向長度組合來表示，并在后面加上輸送方向和頭數(shù)。正向輸送可省略輸送方向，雙頭一般省略頭數(shù)。導(dǎo)程長度輸送方向96/96L捏合元件是由多個(gè)捏合片（盤）按照一定角度組合在一起的螺桿元件。功能：提供強(qiáng)烈的剪切實(shí)現(xiàn)分散混合和分布混合參數(shù)：錯(cuò)列角厚度捏合片的排列方向頭數(shù)2.2.6.2捏合元件齒形元件是由一個(gè)或者一系列帶齒的盤組成，簡稱齒形盤。直齒齒形盤（TME）斜齒齒形盤（ZME）2.2.6.3齒形元件齒形元件的混合特性有利于分布混合適用范圍物料塑化完成以后、靠近擠出段對易包螺桿物料、熱敏性物料、顏色等級要求高的物料需要謹(jǐn)慎使用。采用正反螺紋和大導(dǎo)程結(jié)構(gòu)的一種特殊螺桿元件。2.2.6.4拉伸元件拉伸元件的混合特性剪切速率分布均勻塑化均勻拉伸元件的適用范圍拉伸元件主要用于靠近加料端。熱敏性材料和高填充材料?？傮w原則首先應(yīng)正確分析所要混合的物料的形態(tài)、性能與配比。物料的狀態(tài)物料的流動性物料在加工條件下的粘度等從整個(gè)混合工藝看，對加料方式、加料順序等有無特殊要求也需要明確。需要實(shí)現(xiàn)的混合目的是分散混合還是分布混合。2.2.6.5螺桿組合的設(shè)計(jì)原則加料段的螺桿的作用：能順利地、多適應(yīng)性的加入各種物料。原則：選擇大導(dǎo)程、正向螺紋輸送元件。導(dǎo)程選擇一般為1D～2D。螺桿結(jié)構(gòu)應(yīng)保證能使空氣沿螺槽運(yùn)動，并且從排氣口排出。當(dāng)松散物料較多時(shí)，還可考慮用單頭輸送元件或其它特殊大自由容積元件。2.2.6.5.1加料段的螺桿組合原則功能：把加入的固體物料沿螺桿向擠出方向輸送。把松散的物料壓實(shí)。對物料進(jìn)行預(yù)熱。排除物料中的氣體。

原則：螺桿元件輸送前段采用大導(dǎo)程正向螺紋元件,后段應(yīng)采用導(dǎo)程減小的正向螺紋元件。2.2.6.5.2固體輸送段的螺桿組合原則功能：在設(shè)定的溫度下將物料均勻、快速地熔融。熱源：機(jī)筒加熱器提供的外熱和螺桿導(dǎo)入的剪切熱、摩擦熱及塑化變形熱。原則：設(shè)置捏合元件、拉伸元件、提供強(qiáng)烈的剪切作用。適當(dāng)設(shè)置反向輸送元件和反向捏合元件。采用正向輸送元件分開為幾組剪切區(qū)，有利于塑化。避免反向剪切連用。2.2.6.5.3熔融塑化段的螺桿組合原則熔融塑化段設(shè)計(jì)舉例作用：主要實(shí)現(xiàn)分布混合，也有分散混合，并控制各成分的形態(tài)與尺寸。原則：采用高效混合元件，如齒形盤等，薄的捏合元件也常用。部分物料從下游加入，如玻璃纖維、液體添加劑、阻燃劑、無機(jī)粉體等?；旌隙芜€承擔(dān)更多的分散混合作用?；旌隙蔚脑O(shè)計(jì)與熔融塑化段的原則類似，應(yīng)避免剪切過于強(qiáng)烈和剪切過于集中。2.2.6.5.4混合段的螺桿組合原則2.2.6.5.5排氣區(qū)的螺桿組合原則作用：把物料中的濕氣、夾帶的空氣和可揮發(fā)的組分除去。設(shè)計(jì)原則在排氣口上游的螺桿上應(yīng)設(shè)置密封元件，以建立起高壓。排氣區(qū)應(yīng)采用大導(dǎo)程螺紋元件,以形成低充滿度和薄的熔體層。特別注意排氣口之前物料應(yīng)充分熔融、玻璃纖維和粉體填料應(yīng)充分分散潤濕，否則容易產(chǎn)生冒料現(xiàn)象。排氣區(qū)組合舉例

作用輸送塑化完全、混合良好的物料。建立穩(wěn)定的熔體壓力，為擠出造粒做好準(zhǔn)備。原則采用小導(dǎo)程的正向螺紋元件以保證合適的填充度。小導(dǎo)程元件不應(yīng)延伸到排氣口。2.2.6.5.6熔體輸送段的螺桿組合原則2.2.6.5.7螺桿各功能區(qū)的溫度變化第三章改性塑料的生產(chǎn)設(shè)備——輔機(jī)

3.1初混合設(shè)備-42-初混合的重要性改性塑料的配方組成復(fù)雜。使連續(xù)加入擠出機(jī)的物料的配比保持恒定。有助于一些特定物料在擠出機(jī)中更好地分散。稀釋部分添加比例較小的物料，在最終產(chǎn)品中分散更加均勻。-43-3.1.1高速混合機(jī)高速混合機(jī)的工作原理高速旋轉(zhuǎn)的槳葉使物料沿槳葉切向運(yùn)動；物料沿壁面做上升運(yùn)動，物料落回槳葉中心。折流板使物料形成無規(guī)則運(yùn)動，并在折流板附近形成很強(qiáng)的渦流?；旌线^程中，可以通過夾套內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行加熱或者冷卻。高速混合機(jī)的應(yīng)用范圍適合用于加工各種樹脂，如PA、PC、PP、ABS、PBT等的配料、混合。投料位置距擠出機(jī)的喂料口不宜過高，否則混合料在投料過程中容易產(chǎn)生分層現(xiàn)象。高速混合機(jī)的工藝參數(shù)槳葉轉(zhuǎn)速、物料溫度、填充率（裝料量）、加料方式和加料次序、混合時(shí)間。-44-組成鍋體、鍋蓋、槳葉、傳動裝置等原理與高速混合機(jī)相同，但轉(zhuǎn)速較慢，混合時(shí)間較長。-45-3.1.2低速混合機(jī)-46-3.1.3罐式預(yù)混機(jī)工作原理：將重力混合與離心混合有效結(jié)合在一起。預(yù)混機(jī)罐體以較低速度自轉(zhuǎn)，混料槳葉以很高的速度旋轉(zhuǎn)，并且與罐體的轉(zhuǎn)動方向相反。預(yù)混料罐可以在0～1200范圍內(nèi)傾斜。

-47-工作原理當(dāng)轉(zhuǎn)動裝置帶動驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動時(shí)，混合室隨之旋轉(zhuǎn)，室內(nèi)物料在混合室內(nèi)上、下翻轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時(shí)由于混合室的錐形結(jié)構(gòu)，迫使物料在上、下運(yùn)動過程中產(chǎn)生軸向移動，于是產(chǎn)生了縱、橫兩向的分布混合。是一種低強(qiáng)度混合設(shè)備。應(yīng)用適合外觀形態(tài)相似物料的混合。適合冷混。特別適合成品混色。3.1.4雙錐轉(zhuǎn)鼓混合機(jī)-48-工作原理兩只非對稱螺旋自轉(zhuǎn)將物料向上提升。轉(zhuǎn)臂慢速公轉(zhuǎn)運(yùn)動，使螺旋外的物料，不同程度進(jìn)入螺柱，從而達(dá)到全圓周方位物料的不斷更新擴(kuò)散。物料再向中心凹穴匯合，形成一股向下的物料流，補(bǔ)充了底部的空缺，從而形成對流循環(huán)的三重混合效果。適用范圍適合各種物料的混合特別適合對外觀形態(tài)差異很大的物料的混合3.1.5螺旋混合機(jī)3.1.6初混合的原則與判定初混合的基本原則混合料中的物料形態(tài)盡量一致、堆密度相當(dāng)。如果混合料中物料形態(tài)不一致，盡量選擇可分步加料的混合設(shè)備。-49-混合料均勻性判定：看混合的料顏色是否均一。顆粒和粉體分布是否均勻。取不同位置樣品，測量堆積密度，根據(jù)堆積密度波動進(jìn)行判定。取不同位置樣品，壓片測量密度進(jìn)行判定。如果需要判定粒料與粉體預(yù)混合均勻性，可從不同位置取樣，稱重后，用水洗去粉體，測量不同點(diǎn)的粉體比例進(jìn)行判定。-50-干燥原理以一定溫度的熱空氣為媒介，與被干燥物料接觸并帶走水分。干燥的目的穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)過程避免成型異常影響干燥效率的因素干燥溫度干燥時(shí)間風(fēng)量露點(diǎn)3.2干燥設(shè)備-51-3.2.1箱式干燥機(jī)（烘箱）優(yōu)點(diǎn)：體積較小，適用于實(shí)驗(yàn)室或少批量、多批次的物料的烘干；適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種粒狀和粉狀物料的烘干，不受原料狀態(tài)、顏色、種類的限制；可同時(shí)干燥多種物料；不足：盤內(nèi)物料上下層受熱不均勻；干燥效果有限。同時(shí)干燥多種物料時(shí)，需要小心操作，防止物料混合污染。操作直接接觸高溫，需要注意安全。-52-3.2.2熱風(fēng)干燥機(jī)優(yōu)點(diǎn)：保溫性能好被干燥的物料不容易受到污染干燥溫度均勻，提高干燥效率清料方便，適合小批次、多批量物料的干燥高效經(jīng)濟(jì)、成本低廉不足干燥效果有限干燥均勻性較差只能干燥固體粒狀原料，不能用于粉料、液體-53-除濕機(jī)干燥料斗3.2.3除濕干燥機(jī)優(yōu)點(diǎn)干燥空氣的露點(diǎn)穩(wěn)定干燥效果好干燥能力大不受外界氣候影響物料不容易受到污染可以同時(shí)干燥多種物料長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、維護(hù)方便不足只能處理固體粒狀原料，不能用于粉料、液體-54-3.2.4結(jié)晶干燥機(jī)用途：干燥在干燥過程中易結(jié)塊的固體物料原理：干燥料斗內(nèi)部加有攪拌槳，防止料斗內(nèi)部的物料結(jié)塊。-55-3.2.5振動流化床干燥機(jī)優(yōu)點(diǎn)干燥效率高。可調(diào)性好、連續(xù)干燥。對物料表面損傷小。不足物料停留時(shí)間短、干燥效果有限，適用于表面水分干燥。-56-3.3計(jì)量加料設(shè)備計(jì)量加料設(shè)備是按照配方組成要求，連續(xù)、穩(wěn)定地把初混合好的物料加入到擠出系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備。計(jì)量加料設(shè)備是保證擠出造粒產(chǎn)品中的各組成比例與初混合中各原始投料比例一致的重要設(shè)備，也是保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過程穩(wěn)定、高效的關(guān)鍵設(shè)備之一。計(jì)量裝置體積式計(jì)量稱重量式計(jì)量稱失重式計(jì)量稱增重式計(jì)量稱-57-3.3.1體積式計(jì)量稱-58-體積式計(jì)量稱工作原理：調(diào)速電機(jī)調(diào)節(jié)喂料螺桿的轉(zhuǎn)速，喂料螺桿把混合料連續(xù)、穩(wěn)定的加入到擠出機(jī)中。體積式計(jì)量稱的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、成本低、適應(yīng)性廣加料的精度較差、穩(wěn)定性也較差體積式計(jì)量稱的應(yīng)用場合可用于粒料、粉體以及粒料與粉體的混合物等各種物料的計(jì)量加料適合一鍋混加料方式如果混合料的均勻性較差時(shí)，不合適采用體積式計(jì)量稱。-59-3.3.2失重式計(jì)量稱（a）DSR計(jì)量稱（b）DDSR計(jì)量稱（c）FW計(jì)量稱-60-常用的計(jì)量稱喂料螺桿喂料螺桿的分類單螺桿和雙螺桿實(shí)心螺桿和空心螺桿喂料螺桿的使用選擇單螺桿：粉料、粒料、纖維狀料、片狀料。雙螺桿：除了能喂單螺桿可喂的物料外，還可用于流動性、粘性高的物料，吸濕性高的物料。實(shí)心螺桿：粉體空心螺桿：粒料、粒和粉的混合料-61-3.3.3增重式計(jì)量稱工作原理：采用增重的方法進(jìn)行閉環(huán)控制。特點(diǎn)：增重式計(jì)量稱只用一個(gè)重量傳感器不適合物料非常復(fù)雜的體系不適合加液體成分的體系在計(jì)量過程中需要對體系中的每種物料依次每個(gè)計(jì)量，速度較慢，加料能力受到限制。-62-幾種計(jì)量加料設(shè)備比較-63-3.3.4計(jì)量稱設(shè)備選型計(jì)量稱的選型原則計(jì)量稱的數(shù)量所加物料的物理狀態(tài)：顆粒、粉狀還是液體，或者是顆粒與粉的混合物喂料量的大小計(jì)量稱料斗的容積大小喂料螺桿的類型是否需要考慮防架橋裝置及采用何種防架橋裝置是否需要采用多路加料3.4側(cè)喂料機(jī)-64-用于玻璃纖維、粉體等在螺桿中部加入。當(dāng)配方中的粉體比例較高時(shí)，部分粉體從側(cè)喂料加入可以提高粉體的加入量，有效提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。配方中的某些熱不穩(wěn)定成分或者對剪切敏感的成分從螺桿的中部加入，可以減少受到高溫的時(shí)間和受到較少的強(qiáng)烈剪切作用，使產(chǎn)品的性能更有保障。3.5真空排氣設(shè)備-65-真空排氣設(shè)備的作用排除擠出過程中物料夾帶的空氣、殘留單體、低分子揮發(fā)物、溶劑和擠出過程中產(chǎn)生的可揮發(fā)份。真空排氣設(shè)備的特點(diǎn)：大的熔體暴露表面。在排氣位置前將熔體密封，然后采用長導(dǎo)程螺紋。良好的橫向混合和頻繁的熔體表面更新。3.6機(jī)頭和模頭-66-造粒機(jī)頭-67-模頭模頭的設(shè)計(jì)和使用需要考慮排出物料的種類和數(shù)量共混改性類產(chǎn)品需要較大直徑的模頭，直徑一般為3.5～4.5mm。無機(jī)粉體類填充改性產(chǎn)品的模頭，直徑一般為3～4mm。玻璃纖維增強(qiáng)類產(chǎn)品需要較小直徑的模頭，直徑一般為2.5～3.5mm。阻燃類的改性產(chǎn)品所需要的模頭的直徑一般比相應(yīng)的未阻燃的產(chǎn)品所需要的模頭的直徑要大。模頭的直徑和數(shù)量也是模頭在設(shè)計(jì)和使用時(shí)需要考慮重要因素。如果物料的排出量較大，單排模孔太密可以考慮雙排?？住Ｄ？椎暮侠砼帕心軌蛴行ПＷC生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行。模孔的流道設(shè)計(jì)對生產(chǎn)也有重要影響，?？椎牧鞯涝O(shè)計(jì)的最重要原則就是流道中應(yīng)該沒有死角、各聯(lián)接接口處平滑過渡。3.7切粒設(shè)備

3.7.1水冷拉條切粒機(jī)-68--69-3.7.2水下拉條切粒設(shè)機(jī)-70-對置風(fēng)冷模面切粒偏置風(fēng)冷模面切粒3.7.3風(fēng)冷模面切粒機(jī)-71-3.7.4水環(huán)模面切粒機(jī)-72-3.7.5水下模面切粒機(jī)各種切粒方法的比較與選擇-73-切粒方法粒子形狀優(yōu)點(diǎn)不足適應(yīng)性水冷拉條切粒圓柱形或橢圓柱形結(jié)構(gòu)簡單、操作維護(hù)方便、適應(yīng)范圍廣功率消耗較大、刀具磨損大、產(chǎn)量較低PA、PBT、ABS、PP等硬度中等以上的各種物料水下拉條切粒圓柱形或橢圓柱形速度快，切粒能力大、質(zhì)量好，具有占地面積小安裝與維護(hù)成本高PA、PET、PBT等合成生產(chǎn)線切粒風(fēng)冷模面切粒球形或腰鼓形結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、、粒子不需要進(jìn)行干燥處理。粒子之間可能粘連PVC、EVA、PE、填充母粒、色母粒等水環(huán)模面切粒圓柱形或腰鼓形粒子美觀均勻、不易粘連；產(chǎn)量高、不污染附屬設(shè)備龐大、復(fù)雜EVA、TPU、電纜料等水下模面切粒圓柱形或腰鼓形粒子美觀均勻、不粘連，產(chǎn)量高、噪音極小、無污染附屬設(shè)備龐大、操作要求高大型石化廠PE、PP、PS、PVC等第四章典型的改性塑料生產(chǎn)工藝玻璃纖維增強(qiáng)改性生產(chǎn)工藝無機(jī)粉體填充改性生產(chǎn)工藝阻燃改性生產(chǎn)工藝聚合物合金改性生產(chǎn)工藝增強(qiáng)改性的配方中主要由高分子樹脂和增強(qiáng)材料兩大部分組成。樹脂主要有PA、PBT、PP，其它樹脂也有用于增強(qiáng)改性如ABS、AS、PC、PPE、PPS、PEEK等通用或者特種高分子材料。玻璃纖維：有長纖和短纖兩種。4.1玻璃纖維增強(qiáng)改性工藝

4.1.1玻璃纖維增強(qiáng)產(chǎn)品的原料特點(diǎn)

4.1.2玻璃纖維增強(qiáng)產(chǎn)品的工藝特點(diǎn)和對設(shè)備的要求玻璃纖維增強(qiáng)產(chǎn)品對設(shè)備的需求雙螺桿擠出機(jī)選擇中、低轉(zhuǎn)速。選擇中等深度螺槽或淺螺槽。選擇高扭矩雙螺桿擠出機(jī)。螺桿、螺筒、模頭等采用耐磨材料。玻璃纖維增強(qiáng)改性塑料的硬度一般都比較大，適合水冷拉條切粒。切粒機(jī)的膠輥和刀具的選擇：玻璃纖維增強(qiáng)改性塑料的切粒溫度一般都比較高，膠輥要耐150℃以上的高溫。切粒機(jī)的定刀和動刀都需要選擇耐磨合金刀。玻璃纖維的加入位置玻璃纖維增強(qiáng)改性塑料的生產(chǎn)都是基體樹脂及其它添加劑是在主加料口加入，待其充分熔融塑化后，再將玻璃纖維在下游加料口加入。加入玻璃纖維時(shí)，要控制聚合物熔體和玻璃纖維的溫度，確保聚合物粘度變化最小，避免聚合物在玻璃纖維上冷硬，引起額外的玻璃纖維折斷。玻璃纖維的加入方法短切纖維一般用計(jì)量稱計(jì)量，并通過側(cè)喂料機(jī)從機(jī)筒的中部強(qiáng)制加入。長纖維也是在機(jī)筒的中部加入，但只要把紗卷的紗條引入雙螺桿擠出機(jī)

的玻璃纖維加入口，被旋轉(zhuǎn)的螺桿自動地拉到機(jī)筒中。長玻璃纖維增強(qiáng)改性塑料的螺桿組合玻璃纖維加入前的熔融塑化段，應(yīng)使用強(qiáng)剪切的螺桿組合，使在玻璃纖維加入前物料充分熔融塑化。作用是使玻璃纖維長度的變化和均化。短玻璃纖維增強(qiáng)改性塑料的螺桿組合短玻纖不需要強(qiáng)剪切，用弱剪切對玻纖進(jìn)行分散混合后，再用齒形元件進(jìn)行分布混合。4.1.3玻璃纖維增強(qiáng)產(chǎn)品的工藝流程配方由PP樹脂（含其它改性樹脂如PE、POE等）和無機(jī)粉體兩部分組成。PP樹脂的比例為100～50%，無機(jī)粉體的比例達(dá)5～50%。4.2無機(jī)粉體填充生產(chǎn)工藝

4.2.1無機(jī)粉體填充PP的原料特點(diǎn)

無機(jī)粉體填充PP的工藝特點(diǎn)無機(jī)填料一般都是粉體，大部分的PP都是粒狀，對于無機(jī)粉體填充PP的生產(chǎn)最重要的是解決無機(jī)粉體與粒狀PP混合時(shí)的均勻性問題，并在混合料的加入過程中不得二次分層。如果粉體含量較高，采用所有無機(jī)粉體與PP樹脂混合后加料的方式，由于粉體含量高，粉體的堆密度較低，混合料中夾氣很多，很難加進(jìn)物料，因此把部分無機(jī)粉體采取側(cè)喂方式加入比較有效。4.2.2無機(jī)粉體填充PP的工藝特點(diǎn)和對設(shè)備要求

螺桿組合設(shè)計(jì)原則下料口盡可能采用大自由容積元件，提高粉體喂料能力。如有側(cè)喂料，側(cè)喂料口之前要保證樹脂較好地熔融。側(cè)喂料口與排氣口采用大導(dǎo)程元件；側(cè)喂料口與排氣口之間采用小導(dǎo)程元件適當(dāng)壓縮可防止排氣口排出的氣體中夾帶粉體。無機(jī)粉體填充PP對設(shè)備配置的要求選擇吃料能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)速高、深螺槽、中低扭矩的擠出機(jī)。無機(jī)粉體填充PP是硬度中等的改性塑料，水冷拉條切粒即可。對于碳酸鈣、滑石粉、硫酸鋇填充PP，因?qū)υO(shè)備的磨損較小，鋒利的白鋼刀即可。對于云母填充PP，因?qū)υO(shè)備磨損大、硬度高，需要耐磨