正文 第三節 擠出塗布技術的主要設備(1 / 3)

擠出塗布技術製取複合紙板的設備包括擠出係統、複合係統、材料預處理係統、紙板退卷和複卷裝置、傳動裝置等。其中比較主要的為擠出係統、複合係統和材料預處理係統。

一、擠出係統

擠出係統基本有兩大類,即單層擠出機和多層共擠出機。單層擠出機擠出的薄膜為單層膜,是一種基本的擠出形式;多層共擠出機是在單層擠出係統基礎上發展起來的,它的特點是擠出的薄膜為多層膜。

(一)單層擠出機

單層擠出機即為常用的螺杆擠出機,它又有單螺杆與雙螺杆之分,以單螺杆擠出機最為普遍。一般擠出機規格為45~200mm,國內目前以90mm比較普遍,規格為200mm的擠出機主要用於3m以上寬幅材料的塗布。90mm擠出機的螺杆直徑為90mm,L/D=28~30,壓縮比=3.85,螺槽深度h1=14.5mm,h2=3.5mm,螺杆轉速12~120r/min,最大擠出量約200kg/h。

塑料粒一般用25kg袋裝、400~1000kg瓦楞紙箱包裝或散裝運輸;從散裝貨車上卸下的塑粒直接儲存於倉庫。以人工或自動化作業將原料裝入擠出機料鬥。料鬥的大小按正常3.5mm粒徑,塑粒鬆密度約560kg/m2,能存放0.5h計算。漏鬥要保證原料穩定、足量地進入擠出機,注意喂料口喉部壓力波動所引起的漏鬥料位變化,可能幹擾擠出過程的穩定性。人工裝料造成原材料、人力和樓麵場地的浪費,而且由於漏鬥是敞開的,免不了會混入各種雜質。新型的真空自動裝料機是利用真空將塑粒送入封閉的漏鬥,可避免浪費並節約人力。

樹脂輸送係統向料鬥給料,可利用料鬥內的“低位”與“滿位”傳感器自動控製。要注意保證可損壞內部零件的外來大塊雜物不在此處進入擠出機。為此有時也使用電磁除鐵器。料鬥內架橋或掛料可使生產中斷,一般可使料鬥側壁適當陡些(30°或30°以上)加以解決。料鬥一般裝有儲量視鏡、截流閘板和放空溜槽。

送料係統還可包括一個稱重裝置以控製塑粒用量。

為了保護矽膠壓輥以及便於清洗更換螺杆和機頭而不損壞塗覆裝置,擠出機都裝在導軌上,便於前後移動。為了調節模唇與冷卻輥之間的距離,機座還需有上下升降的機構。

擠出機的結構,可分為料鬥、螺杆室(螺杆和筒體)和機頭等三部分。機頭由承接管和口模組成。

1.螺杆室

螺杆轉動時,運送塑粒並將它們轉化成均質的熔融物。如上所述,螺杆通常包括進料、壓縮和計量三個區段。螺杆的材質一般為合金鋼,經過消除應力的熱處理以獲得最大的尺寸與強度穩定性。螺杆螺旋頂部用噴塗、焊接等方法進行硬化處理以減少磨損。比較理想的是使筒體襯裏的材質比螺杆螺旋頂部的材質更硬或更加抗磨,這樣使螺旋頂尖成為在摩擦中的犧牲品;因為更新磨損的螺杆比更新筒體內襯更容易。

合金鋼螺杆通常有0.025mm鉻或鎳的保護層,以防止生鏽、利於清洗和抵抗氯乙烯等聚合物的腐蝕。

新型擠出機的筒體區域溫度、螺杆轉速、背壓、承接管熔融物的溫度和承接管與口模溫度的設定均配有自控儀表,借以控製熔融物的溫度及其均一性。在進料段,用冷卻水冷卻螺杆和筒體以避免由於塑粒過早熔融而產生搭橋現象。

在正常的擠出塗布操作條件下,摩擦力為塑粒的熔融提供主要熱量。在擠出機內的塑粒開始重新熔化時,需加熱筒體。此外,保持筒體溫度使之等於塑粒熔融溫度也很重要。可考慮使用陶瓷加熱環帶或鑄鋁加熱器以調節溫度。在產量較高時,由於摩擦作用所生成的熱量過多,提高了熔融物的溫度,此時必須用水或空氣進行額外的冷卻。在加熱和冷卻係統中安裝有熱電偶測溫計和溫控器等,因為對某些操作溫度範圍狹窄的塑料來說,提供準確的溫度控製是非常必需的。一般可使用帶有計算機自動控製係統的PID溫度控製器。

螺杆室筒體內的聚合物要從進料時20℃和100kPa壓力的固態粒子提高到溫度325℃、壓力35000kPa左右的熔融樹脂,所以對筒體材質要求很高。一般筒體由厚壁高強度合金鋼製成以能承受高溫與高壓。為保證安全,計算時還要加上安全係數。

筒體內腔由於螺杆的螺旋碰擦到筒體,要求能承受磨損作用,有時還要承受腐蝕作用。磨損作用可通過表麵硬化加以解決,傳統的表麵硬化法是將可滲氮鋼(一般為含鋁或鉻的鐵合金)置於氮氣中滲氮而使表麵硬化,可生成0.125mm深洛氏硬度70的氮化鉻和氮化鐵。最近的新方法是利用雙金屬合金襯裏,雙金屬表麵是通過離心鑄造,在鋼筒體中形成一層合金材料。圓筒體在高溫爐中高速旋轉,將合金熔合並均一地分布。直至厚度達5mm,最終達58~65洛氏硬度。有些雙金屬合金襯裏還可具有抗腐蝕性能。

國外絕大多數雙金屬筒體製造商生產三種通用的合金材料:第一種是一般耐蝕性的,使用58~65洛氏硬度的鐵硼合金;第二種是用於氯乙烯等腐蝕性材料的48~54洛氏硬度的鎳鉻合金;第三種是耐蝕性極強的,使用母體上嵌有多個碳化物的67~70洛氏硬度合金。普通耐蝕性的合金襯裏,成本增加約10%,極強耐蝕性的合金襯裏成本增加高達80%~100%。雙金屬襯裏經膛孔和打磨到同心度約0.05mm,平直度0.085mm/m,精加工後的平滑度為8~12RMS。