Введение
ПЭТФ (полиэтилентерефталат) — это термопластичный полимер, широко используемый в упаковочной, текстильной и инженерной отраслях. Маточная смесь на основе ПЭТФ представляет собой гранулированный продукт, получаемый путем равномерного диспергирования высококонцентрированных пигментов или добавок в несущей смоле ПЭТФ, который может использоваться для окрашивания и функциональной модификации изделий из ПЭТФ. Двухшнековый экструдер непрерывного действия является ключевым оборудованием для производства маточной смеси на основе ПЭТФ. Он обладает преимуществами непрерывного производства, высокоэффективного смешивания и хорошей адаптивности, что позволяет удовлетворять потребности крупномасштабного производства.
Соотношение компонентов рецептуры
Соотношение компонентов рецептуры маточной смеси на основе ПЭТФ в основном зависит от типа и концентрации пигментов, типа и характеристик несущей смолы, а также требований к конечному продукту. Ниже приведены соотношения компонентов рецептур для нескольких распространенных типов маточной смеси на основе ПЭТФ:
1. Универсальная цветная маточная смесь на основе ПЭТФ: содержание пигмента обычно составляет 10% – 30%, а содержание несущей смолы — 70% – 90%. Например, соотношение компонентов рецептуры белой маточной смеси на основе ПЭТФ может составлять 20% диоксида титана и 80% смолы ПЭТФ; соотношение компонентов рецептуры синей маточной смеси на основе ПЭТФ может составлять 15% органического синего пигмента и 85% смолы ПЭТФ.
2. Высококонцентрированная маточная смесь на основе ПЭТФ: содержание пигмента может достигать 40% – 60%, а содержание несущей смолы — 40% – 60%. Такой тип маточной смеси подходит для случаев с высокими требованиями к концентрации цвета, что позволяет снизить количество добавляемой маточной смеси и уменьшить производственные затраты.
3. Функциональная маточная смесь на основе ПЭТФ: помимо пигментов и несущих смол, добавляются различные функциональные добавки, такие как антиоксиданты, стабилизаторы света, антипирены и т. д. Соотношение компонентов рецептуры определяется в соответствии с функциональными требованиями. Например, соотношение компонентов рецептуры антистатической маточной смеси на основе ПЭТФ может составлять 15% пигмента, 80% смолы ПЭТФ и 5% антистатического агента.
Производственный процесс
Производственный процесс маточной смеси на основе ПЭТФ включает в себя предварительную обработку сырья, дозирование и смешивание, плавление и пластификацию, экструзию и грануляцию, а также постобработку. Ниже подробно описан производственный процесс:
1. Предварительная обработка сырья
– Сушка смолы: смола ПЭТФ обладает высокой гигроскопичностью, поэтому перед переработкой ее необходимо высушить для удаления влаги и предотвращения таких проблем, как образование пузырей и деградация во время экструзии. Температура сушки обычно составляет 160°C – 180°C, а время сушки — 4 – 6 часов.
– Предварительная обработка пигментов: для некоторых труднодиспергируемых пигментов, таких как технический углерод и диоксид титана, требуется предварительная обработка для улучшения их диспергируемости. Методы предварительной обработки включают измельчение, модификацию поверхности и т. д.
– Предварительное смешивание добавок: смешайте различные функциональные добавки с небольшим количеством несущей смолы, чтобы обеспечить равномерное диспергирование добавок в маточной смеси.
2. Дозирование и смешивание
– Взаимодействие основной и боковой подачи: смола (основной компонент) подается через основной загрузочный порт, тогда как волокна и высокоплавкие добавки (например, антипирены) обычно подаются через боковой загрузочный порт, чтобы избежать разрушения волокон из-за слишком длительного времени сдвига и потери армирующего эффекта.
– Контроль времени смешивания: время смешивания в высокоскоростном смесителе (скорость вращения 800 – 1500 об/мин) обычно контролируется на уровне 5 – 8 минут. Если время слишком короткое, компоненты будут неравномерно диспергированы; если время слишком длительное, некоторые добавки могут разложиться из-за тепла трения.
3. Плавление и пластификация
– Компоновка шнеков: различные элементы шнеков выбираются в зависимости от свойств материала. Например, для наполнения модификацией (добавление карбоната кальция) требуются блоки интенсивного сдвига и смешивания (угол смещения 30° – 45°); для повышения ударной вязкости эластомерами (добавление POE) необходимы блоки слабого сдвига и транспортировки (угол смещения 60° – 90°), чтобы избежать чрезмерного разрушения эластомера.
– Распределение температуры: от зоны загрузки до головки экструзионной матрицы температура обычно имеет распределение «низкая – высокая – низкая». Температура в зоне загрузки (зона 1) относительно низкая (на 10 – 20°C ниже точки плавления смолы), чтобы предотвратить преждевременное плавление материала и образование «мостов»; температура в зоне сжатия (зоны 2 и 3) поднимается выше точки плавления (например, 270°C – 290°C для ПЭТФ), чтобы обеспечить достаточное плавление; температура в зоне гомогенизации (зоны 4 и 5) немного ниже (на 5 – 10°C ниже, чем в зоне сжатия), чтобы избежать деградации материала из-за чрезмерного нагрева.
– Скорость вращения шнека: чем выше скорость вращения шнека, тем сильнее сила сдвига и равномернее смешивание, но короче время пребывания материала (обычно 30 – 90 секунд для двухшнековых экструдеров). Обычно скорость вращения шнека контролируется в диапазоне 300 – 600 об/мин, а конкретная скорость регулируется в зависимости от свойств материала и требований рецептуры.
4. Экструзия и грануляция
– Резка под водой: подходит для высоковязких и липких материалов (таких как ПЭТФ). Поверхность матрицы непосредственно погружена в теплую воду (температура воды 50 – 80°C), а резак вращается на высокой скорости (300 – 1000 об/мин). Гранулы охлаждаются и формируются в воде, имеют гладкую поверхность без заусенцев. Однако стоимость оборудования высока, и температура воды должна строго контролироваться. Если температура воды слишком низкая, гранулы склонны к растрескиванию; если температура воды слишком высокая, гранулы склонны к слипанию.
– Резка воздушного охлаждения жгутов: подходит для низковязких и прочных материалов (таких как PP и PE). После экструзии материала в виде жгутов он сначала затвердевает через ванну охлаждения (температура воды 15 – 25°C), а затем направляется в резак (скорость вращения 50 – 200 об/мин) тянущим устройством. При эксплуатации следует обращать внимание на «скорость вытяжки жгутов». Если скорость слишком высокая, жгуты легко истончаются или даже рвутся; если скорость слишком низкая, жгуты скапливаются, что приводит к неравномерному размеру гранул.
5. Постобработка
– Сушка и обезвоживание: гранулы после резки под водой имеют влагу на поверхности, которую необходимо удалить с помощью центробежной сушилки (скорость вращения 1000 – 2000 об/мин) или сушилки с псевдоожиженным слоем (температура входящего воздуха 60 – 80°C). Если влага остается, гранулы склонны к комкованию при хранении и будут образовывать «водяные знаки» при литье под давлением.
– Просеивание и классификация: удаление слишком крупных или слишком мелких гранул с помощью вибрационного грохота (размер ячейки сетки 10 – 20 меш) для обеспечения равномерного размера гранул.
Обзор производственного оборудования
1. Двухшнековый экструдер
Модульные параллельные соосно-вращающиеся двухшнековые экструдеры серии KTE компании Nanjing Kerke Extrusion Equipment Co., Ltd. являются идеальным оборудованием для производства маточной смеси на основе ПЭТФ. Экструдеры этой серии имеют модульную конструкцию. В зависимости от системы перерабатываемых материалов и технологической рецептуры можно рационально спроектировать отношение длины к диаметру, конструкцию цилиндра, компоновку шнеков, материал шнека и цилиндра, способ загрузки, положение и количество зон вакуумирования, метод электрического управления и т. д., чтобы обеспечить многофункциональную и многоцелевую переработку полимерных материалов.
– Основные технические параметры: на примере модели KTE – 75B диаметр шнека составляет 71 мм, отношение длины к диаметру — 28 – 60, скорость вращения шнека — 400 – 600 об/мин, мощность двигателя — 110 – 132 кВт, а производительность — 300 – 800 кг/ч.
– Особенности: обладает отличными характеристиками смешивания, позволяющими равномерно диспергировать пигменты и добавки в несущей смоле; высокой производительностью, удовлетворяющей потребности крупномасштабного производства; хорошей адаптивностью, позволяющей перерабатывать различные типы рецептур маточной смеси на основе ПЭТФ; простотой эксплуатации и обслуживания.
2. Другое оборудование
– Высокоскоростной смеситель: используется для предварительного смешивания сырья, чтобы обеспечить равномерное диспергирование каждого компонента.
– Сушильное оборудование: такое как вакуумная сушилка, сушилка с псевдоожиженным слоем и т. д., используемое для удаления влаги из сырья.
– Резак: режет экструдированный материал на равномерные гранулы. Существуют различные типы, такие как резак под водой и резак воздушного охлаждения жгутов.
– Вибрационный грохот: используется для просеивания и классификации с целью удаления некондиционных гранул.
Настройка параметров
1. Настройка температуры: в соответствии с точкой плавления смолы ПЭТФ, термостойкостью пигментов и технологическими требованиями температура каждой зоны устанавливается рационально. Обычно температура в зоне загрузки составляет 250°C – 260°C, в зоне сжатия — 270°C – 290°C, в зоне гомогенизации — 260°C – 280°C, а в головке матрицы — 260°C – 270°C.
2. Настройка скорости вращения шнека: в соответствии с вязкостью, рецептурой и требованиями к производительности материала устанавливается соответствующая скорость вращения шнека. Обычно она регулируется в диапазоне 300 – 600 об/мин.
3. Настройка скорости подачи: в соответствии со скоростью вращения шнека и требованиями к производительности регулируется скорость подачи, чтобы обеспечить равномерную и стабильную подачу материала в экструдер.
4. Настройка степени вакуума: во время процесса экструзии включается система вакуумирования и устанавливается соответствующая степень вакуума для удаления летучих веществ и влаги из материала и повышения качества продукта. Степень вакуума обычно составляет 0,06 – 0,09 МПа.
Цена оборудования
Цена двухшнековых экструдеров серии KTE компании Nanjing Kerke Extrusion Equipment Co., Ltd. варьируется в зависимости от модели и конфигурации. Ниже приведены ориентировочные цены некоторых моделей:
1. KTE – 20B: цена составляет от 18 000 до 22 000 долларов США.
2. KTE – 36B: цена составляет от 42 600 до 45 000 долларов США.
3. KTE – 65B: цена составляет от 45 000 до 55 000 долларов США.
4. KTE – 75B: цена составляет от 60 000 до 100 000 долларов США.
Цены на другое оборудование сильно различаются из-за разных брендов, моделей и конфигураций. Конкретную цену необходимо уточнять в соответствии с фактическими потребностями.
Проблемы, которые могут возникнуть в процессе производства, их решения и методы предотвращения
1. Проблема: деградация во время экструзии
– Анализ причин: это в основном связано со слишком высокой температурой экструзии, слишком высокой скоростью вращения шнека, слишком длительным временем пребывания материала и другими причинами, приводящими к деградации смолы ПЭТФ; также причиной могут быть примеси, содержащиеся в сырье, которые инициируют реакции деградации во время экструзии.
– Решение: снизить температуру экструзии, умеренно снизить скорость вращения шнека, сократить время пребывания материала; строго контролировать качество сырья для удаления примесей.
– Метод предотвращения: строго контролировать температуру экструзии и скорость вращения шнека, вносить разумные корректировки в соответствии со свойствами материала и технологическими требованиями; усилить контроль качества сырья, чтобы обеспечить чистоту сырья.
2. Проблема: неравномерный цвет маточной смеси
– Анализ причин: плохая дисперсия пигмента может быть вызвана недостаточной предварительной обработкой пигментов, недостаточным временем смешивания, нерациональной компоновкой шнеков и т. д.; также причиной может быть неравномерная подача, приводящая к неравномерному распределению пигментов в материале.
– Решение: полностью провести предварительную обработку пигментов, например, измельчение и модификацию поверхности; увеличить время смешивания для обеспечения равномерного диспергирования пигментов; скорректировать компоновку шнеков для усиления эффекта сдвига и смешивания; проверить систему подачи, чтобы обеспечить равномерную и стабильную подачу.
– Метод предотвращения: выбирать пигменты хорошего качества и с хорошей диспергируемостью; строго соблюдать технологические требования при операциях смешивания и экструзии; регулярно проверять работу системы подачи и своевременно регулировать скорость подачи.
3. Проблема: низкая производительность экструдера
– Анализ причин: это может быть связано со слишком низкой скоростью вращения шнека, слишком медленной скоростью подачи, высокой вязкостью материала и т. д.; также причиной может быть сильный износ шнеков экструдера, приводящий к снижению эффективности транспортировки.
– Решение: умеренно увеличить скорость вращения шнека и скорость подачи; скорректировать рецептуру для снижения вязкости материала; проверить износ шнеков и своевременно заменить сильно изношенные шнеки.
– Метод предотвращения: рационально устанавливать скорость вращения шнека и скорость подачи в соответствии со свойствами материала и технологическими требованиями; регулярно проводить техническое обслуживание экструдера и своевременно заменять изношенные детали.
4. Проблема: шероховатая поверхность экструдированных жгутов
– Анализ причин: это может быть связано со слишком высокой температурой экструзии, приводящей к деградации материала; также причиной может быть нерациональная компоновка шнеков и чрезмерный сдвиг, приводящие к разложению материала; также причиной может быть засорение головки матрицы, приводящее к плохой экструзии материала.
– Решение: снизить температуру экструзии во избежание деградации материала; скорректировать компоновку шнеков для снижения интенсивности сдвига и смешивания; очистить головку матрицы, чтобы обеспечить ее проходимость.
– Метод предотвращения: строго контролировать температуру экструзии, избегая слишком высоких температур; выбирать соответствующую компоновку шнеков в соответствии со свойствами материала; регулярно очищать головку матрицы для предотвращения ее засорения.
Maintenance
1. Ежедневное техническое обслуживание
– Очистка оборудования: после ежедневного производства своевременно очищайте поверхность и внутреннюю часть экструдера, смесителя, резака и другого оборудования для удаления остатков материала и примесей.
– Проверка оборудования: проверяйте различные компоненты оборудования, такие как шнеки, цилиндр, система подачи, система резки и т. д., чтобы обеспечить их нормальную работу; проверяйте электрическую систему, гидравлическую систему и т. д., чтобы обеспечить их надежное соединение и отсутствие утечек.
– Смазка оборудования: в соответствии с требованиями руководства по эксплуатации регулярно смазывайте различные точки смазки оборудования, чтобы обеспечить плавную работу движущихся частей оборудования.
2. Регулярное техническое обслуживание
– Еженедельное техническое обслуживание: проверяйте трансмиссионную систему оборудования, такую как редуктор, шкивы и т. д., чтобы обеспечить их нормальную работу; очищайте фильтры для предотвращения засорения.
– Ежемесячное техническое обслуживание: проверяйте уплотнения оборудования, такие как уплотнительные кольца, прокладки и т. д., и заменяйте их в случае повреждения; проверяйте систему охлаждения оборудования, чтобы обеспечить ее нормальную работу.
– Ежеквартальное техническое обслуживание: проводите комплексный осмотр и регулировку различных компонентов оборудования, таких как зазор шнеков, зазор ножей резака и т. д.; проводите испытание изоляции электрической системы, чтобы обеспечить ее безопасность и надежность.
– Ежегодное техническое обслуживание: проводите полную разборку, очистку и капитальный ремонт оборудования, заменяйте сильно изношенные детали; проводите испытания производительности оборудования, чтобы убедиться, что его различные показатели соответствуют требованиям.
FAQ
1. В: Каков срок годности маточной смеси на основе ПЭТФ?
О: В сухих и герметичных условиях срок годности маточной смеси на основе ПЭТФ обычно составляет 12 – 24 месяца. После истечения срока годности характеристики маточной смеси могут ухудшиться, поэтому рекомендуется использовать ее в пределах срока годности.
2. В: Как выбрать подходящую рецептуру маточной смеси на основе ПЭТФ?
О: Выбор подходящей рецептуры маточной смеси на основе ПЭТФ требует учета многих факторов, таких как тип и концентрация пигментов, тип и характеристики несущей смолы, требования к конечному продукту и т. д. Рекомендуется проводить достаточные испытания и оценки перед выбором рецептуры, чтобы обеспечить ее рациональность и осуществимость.
3. В: Что делать, если при литье под давлением маточной смеси на основе ПЭТФ возникает разница в цвете?
О: Во-первых, проверьте качество маточной смеси, чтобы убедиться в равномерности ее цвета; проверьте параметры процесса литья под давлением, такие как температура, давление, скорость впрыска и т. д., чтобы обеспечить их стабильность и рациональность; проверьте пресс-форму для литья под давлением, чтобы обеспечить ее чистоту и отсутствие примесей. Если проблема с разницей в цвете сохраняется, возможно, потребуется скорректировать рецептуру маточной смеси или заменить маточную смесь.
4. В: Как улучшить диспергируемость маточной смеси на основе ПЭТФ?
О: Для улучшения диспергируемости маточной смеси на основе ПЭТФ можно принять следующие меры: выбирать пигменты хорошего качества и с хорошей диспергируемостью; полностью проводить предварительную обработку пигментов, например, измельчение и модификацию поверхности; оптимизировать процесс смешивания, увеличивать время смешивания и улучшать эффект смешивания; корректировать компоновку шнеков для увеличения интенсивности сдвига и смешивания.
Заключение
Двухшнековый экструдер непрерывного действия играет важную роль в производстве маточной смеси на основе ПЭТФ. Его отличные характеристики позволяют удовлетворять различные требования к рецептуре и процессу, а также производить высококачественную маточную смесь на основе ПЭТФ. В процессе производства необходимо строго контролировать соотношение компонентов рецептуры, производственный процесс и параметры оборудования, усиливать техническое обслуживание оборудования и своевременно решать проблемы, возникающие в процессе производства, чтобы обеспечить бесперебойное течение производства и стабильность качества продукции. Одновременно следует постоянно оптимизировать производственный процесс и рецептуру, повышать эффективность производства и характеристики продукта, удовлетворяя растущий рыночный спрос на маточную смесь на основе ПЭТФ.
