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擠出機的技術創新

2018-06-27

中國常規擠出機及生產線,以優異的性價比逐漸走俏國際巿場。同時,中國在先進擠出技術領域不斷創新,開拓出了多種新型擠出產品。 精密擠出技術適應高精加工需要

熔體齒輪泵

精密擠出成型可以免去后續加工手段,更好地滿足制品應用的需求,同時達到降低材料成本、提高制品質量的目的。如今,滿足塑料制品精密直接擠出的需要,多種成熟的技術已經推向巿場,聚合物熔體齒輪泵就是其中一種重要手段。這一技術已經廣泛應用于化纖、薄膜、型材、管材、板材、線纜、復合擠出、造粒等生產線。

北京化工大學橡塑機械研究所經過多年對熔體齒輪泵的系統研究,已成功完成塑料熔體齒輪泵的系列開發和研制,現已能夠設計制造塑料熔體齒輪泵產品如28/28(中心距/齒寬)、56/56、70/70、90/90等,**出入口壓力差可達30MPa,能夠滿足不同產量的要求,并已在實際中得到應用,取得良好的效果。北京化工大學橡塑機械研究所通過對一體型齒輪泵擠出機進行深入研究,設計開發了115一體型齒輪泵擠出機。

齒輪泵對橡膠行業精密成型同樣大有裨益。為了滿足國內對橡膠熔體齒輪泵的需求,北京化工大學還與北京航空制造工程研究所、杭州朝陽橡膠有限公司合作,共同研制開發XCP150/100、XCP120/90兩種型號橡膠熔體齒輪泵擠出機組。這一機組具有理想的工作特性,保證擠出量與齒輪泵的轉速成線性關系,可以實現對產量精確控制,提高產品的尺寸精度。

多層共擠技術成熟發展

多層復合技術利用具有中高阻隔性能的材料與其他包裝材料復合,綜合阻隔材料的高阻隔性與其他材料的廉價或特殊的力學、熱學等其他性能,實現特定的功能需要。共擠出復合薄膜的結構設計逐步要求能系統地達到集功能、技術、成本、環保、安全、二次加工于一體的理想境界,從而實現復合層數**化的可能性成為供應商追求的技術之一。廣東金明塑膠設備有限公司七層復合薄膜共擠吹塑技術可謂中國在這一領域發展的典型。

該七層復合薄膜共擠吹塑機組采用的關鍵技術包括:兩短一長及螺距變化的螺桿塑化擠出系統,工程分析軟件對振動誘導塑化裝置的優化設計,平面閥加成型模頭和斜式閥加成型模頭,內冷技術及雙風口負壓冷卻技術,多組分失重式計量喂料,在線薄膜厚度精確控制系統,計算機集中自動控制系統和總線控制(CANOPEN)技術等。

在層數增多的同時,適應特殊功能的薄膜生產技術也是巿場發展的熱點之一。廣東仕誠公司設計制造了一條幅寬為3150mm的PP環保木紋膜流延生產線。該生產線產能超過800kg/h。螺桿設計為高速的剪切、混煉,**率塑化螺桿,客戶可以直接使用高填充碳酸鈣粉以及無機顏料色粉,從而節約昂貴的原材料成本。整線除了可以生產PP環保木紋膜生產外,還可以靈活地轉換生產其它產品,拓寬客戶產品種類。在仕誠公司試生產過程中,不但生產出了美觀的PP木紋膜,還生產了CPP薄膜、PP文具薄膜及PP文具片材。

創新的三螺桿配混技術

平行同向旋轉雙螺桿擠出機用于配混造粒生產線,經過20余年的高速發展,技術已經相當成熟。另一方面,傳統的嚙合盤式與往復螺桿式擠出機適應高填充配混的需求,產業化程度不斷提升。

混沌混煉的高性能高分子包裝材料

輝隆公司與華南理工大學共同合作的“基于混沌混煉的高性能高分子包裝材料成型關鍵裝備及技術研發”項目通過了廣東省科技廳科技成果鑒定,并獲得國家“2007年度科學技術進步二等獎”[證書號:2007-257],該項目“多邊螺槽對流式螺桿的混沌混煉型低能耗擠出機”名義比功率為0.17 kW/(kg/h),僅為國標0.32 kW/(kg/h)的一半,節能顯著,屬國際首創,整體技術及產品達到國際先進水平。

1)采用流變學建模的方法,并結合控制高分子材料形態演變的微觀流變學模型,對高分子材料擠出加工中的流場以及共混物和納米復合材料的形態演變進行了建模、仿真和分析,尤其是對擠出機內熔融、混煉和熔體流動等的理論研究揭示了如何提高熔融和混煉性能以及降低能耗的機理。

⑵基于上述理論研究,研制的混沌混煉型低能耗擠出機在原理上與國內外普遍采用的擠出機明顯不同:后者發生的是經典的Maddock熔融過程和剪切混煉,其熔融和混煉效果較差;前者產生了分散熔融和混沌混煉,物料所產生的剪切熱小于其熔融所需的熱能,可防止材料在熔融和混煉過程中產生過熱而浪費能量,節能效果明顯。經廣東省技術監督機械產品質量監督檢驗站現場檢驗表明,該擠出機的名義比功率(即單耗)為0.17 kW/(kg/h),比國家機械行業標準JB/T 8061-96的規定值[0.32 kW/(kg/h)]低0.15 kW/(kg/h)。與代表目前國際上擠出復合**水平的兩家國外公司(美國Davis Standard公司和日本住友重機械摩登公司)的擠出機進行比較表明,本成果研制的擠出機擠出產量**,而配備的電機功率**。該擠出機還具有擠出熔體溫度低(低10~20℃)、物料適應性強等優點。

⑶在上述宏觀流場模擬和微觀形態演變理論研究的基礎上,結合研制的混沌混煉型低能耗擠出機,對高分子共混物(尤其是黏度比遠大于1)和納米復合材料(尤其是以聚烯烴這類非極性材料為基體)的形態演變、分散狀態和宏觀性能進行了系統研究,證實混沌混煉型擠出機可改善加工性能、降低加工能耗,尤其是其提供的拉伸和折疊效應有利于高度分散、薄片狀、插層或剝離等形態的形成,在一定程度上解決了納米粒子在高分子材料加工中易團聚的難題,大幅度提高了包裝制品的阻隔性能和力學性能。

⑷采用混沌混煉型低能耗擠出機以擠出的方法生產EVA預涂膜,與常規的采用有毒溶劑溶解EVA涂覆在基材上的方法相比,消除了有毒的有機溶劑的排放及其對環境的污染和人體的損害;此外,大幅度提高了擠出膜與復合基材的粘合性能,實現了"無膠粘促進劑的綠色復合工藝"。



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