国内木塑设备的开发始于1999年,到现在已有6-7年的时间了。经过国内设备厂家的不懈的努力,已逐步走向成熟,能够满足中低档产品的生产,要想达到国际先进水平还有很长的路要走。国内木塑设备分一步法和两步法;而国内大部分采用两步法,先烘干造粒,再挤出。南京赛旺公司经过几年的努力开发出木塑一步法专用(专利)设备。
单螺杆挤出机
单螺杆挤出机可以完成物料的输送和塑化任务。但是,单螺杆挤出机的输送作用主要是靠摩擦,由于木粉结构蓬松,不易对挤出机螺杆喂料,物料在料筒中停留时间较长,而木粉的填充使聚合物熔体粘度增大,增加了挤出难度;同时其排气效果不佳;还有其混炼塑化能力不强。所以,单螺杆挤出机在木塑复合材料挤出中受到较大的限制,所用单螺杆挤出机必须采用特殊设计的螺杆,螺杆应具有较强的料输送和混炼塑化能力,在挤出之前常常对物料进行混炼制粒。
存在问题:排气效果差;混炼效果差;挤出产品压力波动大;产量低。
锥型双螺杆挤出机
与“配混”型设备比,异向锥型双螺杆机被称之为低速、低能耗“型材”型设备。其锥型螺杆的加料段直径较大,可对物料连续地进行压缩。可缩短物料在机筒内的停留时间,而计量段直径小,对熔融物料的剪切小,这对于加工热敏性木塑复合材料而言是一大优势。
锥型双螺杆必须是专门设计的。为适应热敏树脂加工要求,有许多新的特点和要求,要求螺杆能适应的加工范围宽,对木纤维切断少,树脂少时仍能使木纤维均匀分散和物料完全熔融。由于木粉、植物纤维比重小、填充量大,加料区体积比常规型号的大和长。若木粉、植物纤维加入量大,熔融树脂刚性大,要求耐高背压齿轮箱,螺杆推动力强,采用压缩和熔融快、计量段短的螺杆,确保木纤维停留时间短,防止其断裂和性能劣化。但由于其螺杆在结构上是整体式的,很难满足不同工艺配方的要求,而且混炼效果比平行双螺杆挤出机差,易磨损和断裂,而且需要造粒。
异向平行双螺杆挤出机
异向平行双螺杆挤出机可以直接加工木粉或植物纤维。所以,可以完成木粉干燥后再与熔融的树脂熔融分开进行。还可以采用另外一种平行双螺杆挤出机,其前段为脱水、脱挥装置,将木粉加入挤出机主料口,进行脱水、脱挥,然后通过侧加料器加入塑料树脂、添加剂,进行塑化挤出。因此,挤出机相对长,螺杆长径比(L/D)可达44~48,其中2/3用于除水和脱挥。这种熔融的加工步骤使熔融温度较低,避免了熔料烧结的危险。同时也有利于保证下一步木屑混合的均匀性和控制木屑/塑料的比例。但是对木粉的含水量有一定要求,设备易磨损。国内很少采用。
木塑一步法专用(专利)设备
众所周知,同向平行双螺杆是工程塑料造粒设备,它具有混炼好、分散好、脱水、脱挥排起除湿好的优势,同时利用单螺杆建压功能。充分发挥了同向平行双螺杆和单螺杆的优势。这种专用设备,不用烘干、不用造粒、节能效果显著,添加量高。同时可添加玻纤,提高制品强度(国外也广泛采用)。
赛旺公司开发的木塑一步法专用(专利)设备,属国内首创,国际上也处领先地位。现已获得四项国家专利。
设备的优势:
高品质:具有多项国家专利;设计合理、制造精良、选材考究、经久耐用。
高效率:混炼塑化好,流动性好挤出速度高,效率高。
高添充量:混炼塑化好,分散好,添加量高(植物纤维添加量70%)。
低能耗:不用造粒,节能显著(与其设备比节能40%)
使用寿命长:机筒和螺纹元件用特殊材料制作使用寿命长(15000小时)。
适用面广:可用于生产PP、PE、PVC、ABS、PS和各种植物纤维。为了增加制品强度,可以加入玻纤。
设备工艺问题:
一、原材料—如何提高塑料与木粉之间界面的相容性;
我公司经过长时间的研究实验,总结出不同植物纤维界面的处理方法,如:木粉;竹粉;稻糠;花生壳;甘蔗渣;棉花杆;玉米杆;稻杆;麦杆;以及奶盒等处理方法,收到了很好的效果.可根据客户提出要求提供工艺配方.
二、加料、脱挥、塑化、分散
1、加料问题:我公司采用计量精确喂料机两台,进行分别喂料,确保喂了准确.防止因为比重不同,而加料不均的问题。
2、进行有效脱挥(即去除水份)、提高木粉在体系中共混分散:我公司采用同向平行双螺杆,设置多个排气口进行脱挥去除水份;利用同向平行双螺杆挤出机混炼、塑化、分散好的特点,重新设计机筒和螺纹元件来生产木塑。利用平行双螺杆积木式原理,再加工不同塑料和植物纤维时改变螺纹元件组合,即可实现,应用范围广。
3、设定合适的挤出温度及建立足够的成型压力保证产品的性能:
为了解决压力问题,我们采用了单螺杆,来祢补平行双螺压力建不起来的不足。
在工艺控制方面我们利用PLC控制,使主机和牵引机采用闭环控制,避免了主机速度和牵引速度不匹配问题。温度采用智能式温控表或PLC控制。
三、成型模具的设计与冷却定型技术:
模具是目前木塑挤出速度和制品质量的瓶径,几年来我们在模具设计制造积累了丰富的经验,如;空心产品;实心产品的流道怎么设计,压缩比多大;宽板模具如何设计等等。现在我公司设备挤出制品的速度是比较高的。冷却定型可根据不同的型材,选用不同的冷却方式。
造粒设备:
同向平行双螺杆造粒设备。
同向平行双螺杆设备的优势
两台计量喂料机,让木粉和塑料分别喂料,确保喂料准确。使木粉和塑料充分混合,分散、包袱、连接好,从而保证制品的质量。避免了由于塑料和木粉比重相差大,在加料过程中产生分层的现象,而影响产品质量。
采用特殊设计的螺纹元件,使木粉和塑料输送和混炼塑化效果好。
采用特殊制作的排气孔,去掉木粉中残留的水份,确保产品的质量。
大长径比(40:1),使机筒加热温度低,防止木粉碳化;使水份排除更充分;混炼效果更好。
特殊的机头设计,保证切粒均匀,可靠。
螺纹元件特殊材料制作,使用寿命长。
锥型双螺杆
锥型双螺杆
混炼塑化,效果差,排气效果差,设备易磨损。
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