减少填料对混炼设备的磨损与腐蚀

zhangliyong

在混炼加工过程中，为了降低成本，许多薄膜、片材、型材和管材生产商将越来越多的矿物填料加入到其材料配方中。然而，过多的填料可能对混炼设备造成严重的磨损与腐蚀。如何解决这一问题呢？
对于混炼加工商来说，增加填料含量是一个全新的挑战。如果螺杆和机筒受到填料的磨损与腐蚀，就会直接影响设备正常运行、生产效率以及制品质量。在NPE 2006展会上，填料的磨损和腐蚀问题已经受到了很多关注。展会中出现了众多创新技术，以最大限度地保护混炼设备中的重要部件。
薄膜中的填料
' j* o/ ~( a0 k- yPE薄膜加工商一般将10%～15%的碳酸钙添加到配方中，而一些可回收薄膜（如垃圾袋等）的矿物添加量可能高达65%。现在，很多薄膜生产商（填料含量不同）都希望添加更多的碳酸钙。
, y, x8 x2 I1 Q* q& V+ i- R, s当添加量达到10%时，碳酸钙会影响材料的抗冲击强度。不过，当添加量为10%～25%时，材料的抗冲击强度会提高1倍，而拉伸强度下降。当添加量达到25%以上时，抗冲击强度下降，但是刚性更高，可以减小薄膜厚度。另外，添加碳酸钙可以使薄膜规格更加统一。
Farrel公司总裁Alberto Shaio表示，主要问题在于人们试图在单螺杆挤出机中增加填料的品级。而这样并不能使填料分散得更好。如果产量足够大，一种解决方法是在螺槽内混配更高品级的填料。Farrel公司最近为两家塑料薄膜加工商提供了双螺杆混炼机，使其在LLDPE/LDPE母粒中碳酸钙含量从65%提高到75%。据介绍，在制品中增加10%的填料，每年可节约树脂成本达100万美元，完全能够收回设备的成本。
+ s, [" v! p( c& IErema的TVE薄膜废料再造粒系统已经在欧洲市场得到了应用，在回收薄膜中添加了20%～50%的碳酸钙。填料在进入挤出机之前经过切碎、压实、预热、混合。据说该系统可降低薄膜造粒材料的成本，并提高制品性能。
更坚硬的机筒镀层
. ^' o1 ]) O  ]$ ?( C6 U两家供应商推出了全新的双螺杆挤出机机筒镀层以满足高的耐磨损和耐腐蚀要求。这些镀层由热均衡压力（HIP）粉末冶金制成。Century Extrusion公司推出一种在镍-硼基体中含有65%碳化钨的新型HIP镀层。Coperion公司推出了ProtectExtreme HIP镀层，一种混合了球状硼化物和碳化物的镍粉合金（NiCrBSi）。该镀层在机筒上的厚度为3mm，在机筒顶端的厚度为4mm。
同时，在Coperion 公司开发了16年以后，Conforma Clad开始销售其独创的铜焊三金属机筒镀层。Conforma Clad的WC200（与Coperion的WPR 29相对应）三金属镀层含有68%的碳化钨，在机筒之间的顶端含有62%的碳化钨。
2 i% K. ?& q% |" }: \* \* G# Q新的混配概念
Coperion公司已经准备将过去25年里一项引人瞩目的加工技术实现商业化。这种由Stratek Plastics开发的专利技术被称为Tek-Flow，目前处于实验阶段。Coperion将拓展Tek-Flow设备使其实现商业化应用。
该技术利用振动和外延流动松开塑料的分子链，在低粘度下制成的粒料据说能够通过低温和低压来生产薄膜或其他薄壁注塑制品。这种效果是暂时性的，不必加入任何添加剂就能成功完成，从而改变了分子量的分布，并达到所有性能上的平衡。重新熔融的塑料恢复到先前的缠结状态。据说这项技术能够混合更多的热敏添加剂，并且改善回收塑料的性能。
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Glycon公司的新型Hurricane混料机通过改变螺棱深度和横切螺槽使熔体前后移动更好的混合
随着高含量填料配方的广泛应用，单螺杆挤出机也要像双螺杆挤出机一样混合更多的材料。一台0.625in（1in=25.4mm）的Randcastle单螺杆试验挤出机带有3个Recirculator混炼段，在Rutgers大学的聚合物科学实验室用该机在PE中共混了20％的PS，在未加入相容剂的情况下最终得到了亚微粒的PS相，而一般混合这种不相容材料会得到更大的PS相（10μm）。

在Rutgers大学的试验过程中，实验挤出机上的Randcastle的Recirculator
8 J  T$ M6 B' `5 [4 i- v0 q混炼段能够使PE基体中的PS以亚微粒相存在Glycon公司展出了一种新型的湍流混炼机，主要适用于非切敏材料，如PP的混合。这种还未获得专利的Hurricane混炼机的螺棱从深到浅，将物料压缩进入横切反向的深螺槽，并将一部分物料推向后面，直到撞到深横切螺棱，将物料推入口模。Hurricane混炼螺杆可用于挤出、注塑和结构发泡。
Xaloy的专利Fusion II屏障型螺杆也在螺棱上设置贯穿的凹槽——穿过屏障螺棱和主螺棱。凹槽沿着螺杆的长度方向排列，其宽度和深度可任意设计，可以与主螺槽一样深，也可以仅如一道刮痕的深度。与Fusion I相比较，这种螺杆依靠凹槽的深度使熔体的混炼和逆流更加剧烈。
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: O; e% Q! q5 U( p+ l  `0 D3 RXaloy的新型Fusion II螺杆的凹槽贯穿主螺棱或屏障（或两者都有）螺棱，以增强熔体的混炼和逆流更高的产量
& R; H* M  [% f, t% v9 k! D与Banbury系列混炼机相对应，Farrel公司推出了其替代的混炼室（通常每3～4年改变一次），据说使用同样的齿轮箱、马达、转子中心距，该设备使产量提高了10%～15%。新型的F440（440L）混炼室适用于现有的F370混炼机。新型的F305混炼室适用于现有的F270混炼机。
Maris America公司首次在美国市场展出了两个新系列的同向双螺杆挤出机。该机具有很高的自由体积和生产能力。其HS系列的D/d比为1.65，而普通双螺杆挤出机为1.55。该系列机型的螺杆最大转速为1300rpm。新型TM-VM系列的D/d比为1.78，最大转速为1800rpm。该系列挤出机主要设计用于混合大量的低密度填料，如滑石粉或木粉等。
Buss Inc.USA推出了一种67mm 的新型Quantec捏合机，可实现PVC产量为2200 lb（1lb= 0.4536kg）/h，而70mm的老式捏合机产量只有700 lb/h。Quantec捏合机采用四螺纹振荡轴，据说比传统的三螺纹Buss捏合机产量提高了3倍。经过混合的熔体进入一台L/D为4:1的热熔挤出机后进行造粒。
意大利双螺杆制造商ICMA San Giorgio公司开发出新的压延系统用以生产绝缘薄片（厚度为1～8mm），这种片材由15%的铜粉、65％的碳酸钙和20%的EVA加工而成。该片材被用于PS发泡板，这种板材可用作为电磁屏蔽材料和隔热隔音板。生产宽度为1.5m的片材需要直径为500mm的大型三辊压延机。但是这种片材很重，每片为55lb，只能采用很小的辊（直径为250mm）进行加工。
8 A$ r5 |  t$ e. m3 ]文章关键词： 设备、材料、螺纹