Введение
ПБТ (полибутилентерефталат) — это высокоэффективный инженерный пластик с отличными механическими свойствами, электроизоляцией и стойкостью к химической коррозии. Мастерба́ч на основе ПБТ представляет собой гранулированный продукт, получаемый путем равномерного диспергирования высококонцентрированных пигментов или добавок в несущей смоле ПБТ, который широко применяется в автомобильной промышленности, электронике, электротехнике и других отраслях. Двухшнековый экструдер из нержавеющей стали является основным оборудованием для производства мастерба́ча на основе ПБТ. Он обладает отличными характеристиками смешивания, высокой производительностью и хорошей адаптивностью, что позволяет удовлетворять различные требования к рецептурам и технологическим процессам.
Соотношение компонентов рецептуры (различные типы соотношений)
Соотношение компонентов в мастерба́че на основе ПБТ зависит главным образом от типа и концентрации пигментов, типа и характеристик несущей смолы, а также требований к конечному продукту. Ниже приведены соотношения компонентов для нескольких распространенных типов мастерба́ча на основе ПБТ:
1. Универсальный цветной мастерба́ч на основе ПБТ: содержание пигмента обычно составляет 20% – 50%, а содержание несущей смолы — 50% – 80%. Например, соотношение компонентов для черного мастерба́ча на основе ПБТ может составлять 30% углеродной черни и 70% смолы ПБТ; для красного мастерба́ча на основе ПБТ — 25% красного органического пигмента и 75% смолы ПБТ.
2. Высококонцентрированный мастерба́ч на основе ПБТ: содержание пигмента может достигать 60% – 80%, а содержание несущей смолы составляет 20% – 40%. Такой тип мастерба́ча подходит для случаев с высокими требованиями к концентрации цвета, что позволяет уменьшить количество добавляемого мастерба́ча и снизить производственные затраты.
3. Функциональный мастерба́ч на основе ПБТ: помимо пигментов и несущих смол, добавляются различные функциональные добавки, такие как антиоксиданты, стабилизаторы света, антипирены и т. д. Соотношение компонентов определяется в соответствии с функциональными требованиями. Например, соотношение компонентов для УФ-стабилизирующего мастерба́ча на основе ПБТ может составлять 20% пигмента, 75% смолы ПБТ и 5% УФ-абсорбера.
Производственный процесс
Процесс производства мастерба́ча на основе ПБТ включает предварительную обработку сырья, дозирование и смешивание, плавление и пластификацию, экструзию и гранулирование, а также постобработку. Ниже подробно описан производственный процесс:
1. Предварительная обработка сырья
– Сушка смолы: смола ПБТ обладает определенной гигроскопичностью, поэтому перед переработкой ее необходимо высушить для удаления влаги и предотвращения таких дефектов при экструзии, как пузыри и серебристые полосы. Температура сушки обычно составляет 120°C – 140°C, а время сушки — 4 – 6 часов.
– Предварительная обработка пигментов: для некоторых труднодиспергируемых пигментов, таких как углеродная чернь и диоксид титана, требуется предварительная обработка для улучшения их диспергируемости. Методы предварительной обработки включают помол, модификацию поверхности и т. д.
– Предварительное смешивание добавок: различные функциональные добавки смешиваются с небольшим количеством несущей смолы, чтобы обеспечить равномерное диспергирование добавок в мастерба́че.
2. Дозирование и смешивание
– Взаимодействие основной и боковой подачи: смола (основной компонент) подается через основной загрузочный люк, тогда как волокна и добавки с высокой температурой плавления (например, антипирены) обычно подаются через боковой загрузочный люк, чтобы избежать разрушения волокон из-за слишком длительного времени воздействия сдвигающего усилия и потери армирующего эффекта.
– Контроль времени смешивания: время смешивания в высокоскоростном смесителе (скорость вращения 800 – 1500rpm) обычно контролируется в пределах 5 – 8 минут. Если время слишком короткое, компоненты будут неравномерно диспергированы; если время слишком длительное, некоторые добавки могут разложиться из-за теплоты трения.
3. Плавление и пластификация
– Комбинация шнеков: различные элементы шнека подбираются в зависимости от свойств материала. Например, для наполнения модификацией (добавление карбоната кальция) требуются блоки интенсивного сдвига (угол смещения 30° – 45°); для повышения эластичности 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 экструдера температура обычно имеет распределение «низкая – высокая – низкая». Температура в зоне загрузки (зона 1) относительно низкая (на 10 – 20°C ниже температуры плавления смолы), чтобы предотвратить преждевременное плавление материала и образование «мостов»; температура в зоне сжатия (зоны 2 и 3) поднимается выше температуры плавления (например, 240°C – 260°C для ПБТ), 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 сдвигающее усилие и равномернее смешивание, но короче время пребывания материала (обычно 30 – 90 секунд для двухшнековых экструдеров). Обычно скорость вращения шнека контролируется в диапазоне 300 – 600rpm, а конкретное значение скорости корректируется в зависимости от свойств материала и требований рецептуры.
4. Экструзия и гранулирование
– Резка под водой: подходит для высоковязких и липких материалов (например, ПБТ). Головка экструдера погружена непосредственно в теплую воду (температура воды 50 – 80°C), а резак вращается с высокой скоростью (300 – 1000rpm). Гранулы охлаждаются и формируются в воде, их поверхность гладкая и 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 (например, PP и PE). После экструзии материала в виде жгутов он сначала затвердевает через ванну охлаждения (температура воды 15 – 25°C), а затем тянущее устройство направляет его в резак (скорость вращения 50 – 200rpm). 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 центрифужного сушильного аппарата (скорость вращения 1000 – 2000rpm) 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 ячеек сетки 10 – 20 mesh) для обеспечения однородного 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 мастерба́ча на основе ПБТ. Экструдеры этой серии имеют модульную конструкцию. В зависимости от системы перерабатываемых материалов и технологической рецептуры можно рационально спроектировать отношение длины к диаметру, конструкцию цилиндров, компоновку шнеков, материалы шнеков и цилиндров, способ загрузки, расположение 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 – 65B диаметр шнека составляет 62.4mm, отношение длины к диаметру — 28 – 60, скорость вращения шнека — 400 – 600rpm, мощность двигателя — 90 – 110kW, а производительность — 200 – 500kg/h.
– Особенности: обладает отличными характеристиками смешивания, обеспечивающими равномерное диспергирование пигментов и добавок в несущей смоле; высокой производительностью, удовлетворяющей потребности крупномасштабного производства; хорошей адаптивностью, позволяющей перерабатывать различные типы рецептур мастерба́ча на основе ПБТ; простотой эксплуатации и обслуживания.
2. Другое оборудование
– Высокоскоростной смеситель: используется для предварительного смешивания сырья, обеспечивая 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 однородные 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 температурой плавления смолы ПБТ, термостойкостью пигментов и технологическими требованиями рационально устанавливается температура каждой зоны. Обычно температура зоны загрузки составляет 220°C – 230°C, зоны сжатия — 240°C – 260°C, зоны гомогенизации — 230°C – 250°C, а головки экструдера — 230°C – 240°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 – 600rpm.
3. Настройка скорости подачи: в соответствии со скоростью вращения шнека и требованиями к производительности регулируется скорость подачи, чтобы обеспечить равномерное и стабильное поступление 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 продукции. Степень вакуума обычно составляет 0.06 – 0.09MPa.
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. Конкретная цена должна уточняться в соответствии с фактическими потребностями.
Проблемы, которые могут возникнуть в процессе производства, их решения и методы предотвращения
1. Проблема: появление пузырей при экструзии
– Анализ причин: это связано главным образом с влагой или летучими веществами, содержащимися в сырье, которые испаряются при нагревании во время экструзии, образуя пузыри; также причиной может быть плохое вакуумирование экструдера, из-за чего летучие вещества не удаляются своевременно.
– Решение: полностью высушить сырье, чтобы обеспечить содержание влаги менее 0.1%; проверить систему вакуумирования, чтобы обеспечить беспрепятственное удаление газов и соответствующим образом увеличить степень вакуума.
– Метод предотвращения: строго контролировать процесс сушки сырья, регулярно проверять рабочее состояние системы вакуумирования и своевременно устранять засорения в зоне вакуумирования.
2. Проблема: неравномерный цвет мастерба́ча
– Анализ причин: плохая дисперсия пигмента может быть вызвана недостаточной предварительной обработкой пигмента, недостаточным временем смешивания, нерациональной комбинацией шнеков и т. д.; также причиной может быть неравномерная подача, приводящая к неравномерному распределению пигментов в материале.
– Решение: полностью провести предварительную обработку пигментов, например, помол и модификацию поверхности; увеличить время смешивания для обеспечения равномерного диспергирования пигментов; скорректировать комбинацию 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 корректировать 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: соответствующим образом 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 обслуживать экструдер 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 комбинация шнеков и чрезмерное сдвигающее усилие, вызывающие разложение материала; кроме того, причиной может быть засорение головки экструдера, приводящее к плохой экструзии материала.
– Решение: снизить температуру экструзии во избежание деградации материала; скорректировать комбинацию шнеков для снижения интенсивности сдвига и смешивания; очистить головку экструдера, чтобы обеспечить ее беспрепятственную работу.
– Метод предотвращения: строго контролировать температуру экструзии, избегая слишком высоких температур; выбирать соответствующую комбинацию шнеков в соответствии со свойствами материала; регулярно очищать головку экструдера для предотвращения ее засорения.
Maintenance
1. Ежедневное обслуживание
– Очистка оборудования: после ежедневного производства своевременно очищать поверхность и внутреннюю часть экструдера, смесителя, резака и другого оборудования для удаления остатков материала и загрязнений.
– Проверка оборудования: проверять различные компоненты оборудования, такие как шнеки, цилиндры, система подачи, система резки и т. д., чтобы обеспечить их нормальную работу; проверять 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 смазывать различные точки смазки оборудования, чтобы обеспечить гибкую работу подвижных частей оборудования.
2. Регулярное обслуживание
– Еженедельное обслуживание: проверять трансмиссионную систему оборудования, такую как редуктор, шкивы и т. д., чтобы обеспечить их нормальную работу; очищать фильтры для предотвращения засорения.
– Ежемесячное обслуживание: проверять уплотнения оборудования, такие как уплотнительные кольца, прокладки и т. д., и заменять их в случае повреждения; проверять систему охлаждения оборудования, чтобы обеспечить ее нормальную работу.
– Ежеквартальное обслуживание: проводить комплексный осмотр и регулировку различных компонентов оборудования, таких как зазор шнеков, зазор режущих элементов резака и т. д.; проводить испытание изоляции электрической системы, чтобы обеспечить ее безопасность и надежность.
– Ежегодное обслуживание: проводить полную разборку, очистку и капитальный ремонт оборудования, заменять сильно изношенные детали; проводить испытания производительности оборудования, чтобы убедиться, что его различные показатели соответствуют требованиям.
FAQ
1. В: Каков срок годности мастерба́ча на основе ПБТ?
О: При сухих и герметичных условиях хранения срок годности мастерба́ча на основе ПБТ обычно составляет 12 – 24 месяца. По истечении срока годности характеристики мастерба́ча могут ухудшиться, поэтому рекомендуется использовать его в пределах срока годности.
2. В: Как выбрать подходящую рецептуру мастерба́ча на основе ПБТ?
О: Выбор подходящей рецептуры мастерба́ча на основе ПБТ 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 мастерба́ча на основе ПБТ наблюдается разница в цвете?
О: Во-первых, проверить качество мастерба́ча, чтобы убедиться в его равномерном цвете; проверить параметры процесса литья под давлением, такие как температура, давление, скорость впрыска и т. д., чтобы обеспечить их стабильность и рациональность; проверить литьевую форму, чтобы обеспечить ее чистоту и отсутствие загрязнений. Если проблема с разницей в цвете сохраняется, возможно, потребуется скорректировать рецептуру мастерба́ча или заменить сам мастерба́ч.
4. В: Как улучшить диспергируемость мастерба́ча на основе ПБТ?
О: Для улучшения диспергируемости мастерба́ча на основе ПБТ можно принять следующие меры: выбирать пигменты хорошего качества и с хорошей диспергируемостью; полностью проводить предварительную обработку пигментов, например, помол и модификацию поверхности; оптимизировать процесс смешивания, увеличивать время смешивания и улучшать эффект смешивания; корректировать комбинацию шнеков для увеличения интенсивности сдвига и смешивания.
Заключение
Двухшнековый экструдер из нержавеющей стали играет важную роль в производстве мастерба́ча на основе ПБТ. Его отличные характеристики позволяют удовлетворять различные требования к рецептурам и технологическим процессам, а также производить высококачественный мастерба́ч на основе ПБТ. 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 продукции, удовлетворяя растущий рыночный спрос на мастерба́ч на основе ПБТ.
