降低PET片材生產(chǎn)的能耗和成本
為了適應熱塑性塑料，尤其是敏感材料的直接加工需求，多螺桿擠出機在混配領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應用。近年來(lái)，國內外設備供應商陸續開(kāi)發(fā)出了倒三角形排列的3螺桿擠出機、一字排列的3螺桿擠出機、一字排列的4螺桿擠出機和多螺桿擠出機等新型擠出機，以及由多螺桿擠出機與單螺桿或雙螺桿組合而成的直接加工系統。自推廣以來(lái)，這些擠出機已經(jīng)在不同的領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用。
最近，德國格諾斯塑膠技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“格諾斯公司”）將其專(zhuān)利的高聚物熔體排氣技術(shù)應用到多螺桿擠出機中，推出了先進(jìn)的MRS多螺桿擠出機（如圖1所示）。這是一種帶有特殊排氣裝置的多螺桿擠出機。不同于傳統的單螺桿和雙螺桿擠出機，MRS擠出機的排氣系統能夠充分吸收物料中的水分,因此無(wú)需預先對物料進(jìn)行結晶和干燥，即能夠將重度污染的PE瓶片直接加工成片材。牢固簡(jiǎn)潔的設計，不僅減少了生產(chǎn)線(xiàn)的復雜性，也為片材生產(chǎn)提供了更大的實(shí)用性。
圖1 格諾斯公司推出的MRS擠出機采用了專(zhuān)利的高聚物熔體排氣技術(shù)，無(wú)需預先進(jìn)行結晶和干燥，即可實(shí)現片材的直接加工
MRS技術(shù)
MRS擠出機的排氣系統包含一個(gè)大的單螺桿套筒，高聚物熔體首先被輸送到這里。根據不同規格，大套筒中包含8~10個(gè)與主螺桿軸線(xiàn)平行的小套筒。這些小套筒安裝有多個(gè)“衛星”螺桿，它們通過(guò)主套筒上的環(huán)形齒輪進(jìn)行驅動(dòng)，并以與主螺桿相反的方向旋轉。據介紹，帶有“衛星”螺桿的小套筒有大約30%的面積暴露在大套筒外，能夠有效保證熔體的順利進(jìn)入和排出。更重要的是，由于該裝置能夠對所有接觸熔體的部件進(jìn)行單獨的溫度控制，從而能夠對熔體溫度進(jìn)行更精確的控制。
MRS擠出機獨特的系統元件與結構，使其可能的脫揮區域遠高于傳統的擠出系統，能夠成比例地增加表面交換面積，從而為系統提供了無(wú)可比擬的排氣功能。由實(shí)驗結果可知，在3?000Pa的真空條件下，MRS擠出機的熔體接觸面積是普通的單螺桿擠出機的4.5倍以上，是雙螺桿擠出機的3倍，而表面接觸面積的置換速率分別是單螺桿的50倍和雙螺桿的25倍（如圖2所示）。
圖2 MRS擠出機與傳統的單螺桿和雙螺桿擠出機的性能比較
防止PET水解
在加工過(guò)程中，PET材料中含有的水分極易引起材料的熱降解，從而導致材料的力學(xué)性能和光學(xué)性能的顯著(zhù)降低，進(jìn)而影響最終成品的品質(zhì)。
最初的MRS擠出機就是為了PET片材的順利擠出而設計的。該設備在脫揮裝置中安裝了一個(gè)真空控制器，可直接吸收PET表面的水分，因此，整個(gè)加工無(wú)需對物料進(jìn)行預干燥。另外，該設備還配置了一個(gè)在線(xiàn)黏度計，能夠對熔體黏度進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。當熔體黏度發(fā)生改變時(shí)，可以通過(guò)真空控制器來(lái)調節物料的濕度，從而確保熔體黏度的穩定均一。
PET加工：更節能、更具成本優(yōu)勢
格諾斯公司表示，MRS擠出機可將物料中殘留的水分降低到低于50ppm以下，而且由于無(wú)需預干燥和結晶，還節省了因烘干原料而使用的高能耗。與帶有結晶和預干燥裝置的單螺桿擠出機相比，可將能耗降低20%以上，而且設備的加工適應性更強，維護費用也更低。
雖然使用雙螺桿擠出機，同樣能夠省去預干燥步驟，但是，設備由于省去結晶和預干燥步驟而節省的能耗還會(huì )被幾個(gè)因素抵消，即：整個(gè)擠出生產(chǎn)過(guò)程需要保持較高的真空狀態(tài)（<5mbar）；由于需要進(jìn)行粗過(guò)濾而需要額外配置過(guò)濾器；有些時(shí)候，由于后續生產(chǎn)過(guò)程所需的壓力限制，還需要配備熔體泵；另外，若原料在進(jìn)入擠出機之前，其水分含量大于1000ppm，還需要對其進(jìn)行預干燥?？傊?，所有這些都需要額外的能耗。
得益于獨特設計的排氣系統，MRS擠出機能夠提供高效的表面置換速率，使得聚合物熔體的排氣更具效率。同時(shí)，由于該系統能夠產(chǎn)生更大的自由容積，更有利于氣體的排出。與常規的PET加工工藝相比，MRS擠出技術(shù)將能耗降低了15%~25%。與雙螺桿擠出機相比，由于無(wú)需進(jìn)行預干燥和結晶，也無(wú)需配置額外的熔體泵，該設備的節能效果更顯著(zhù)，設備所需的真空標準和維護費用也更低。
應用實(shí)例
與傳統的片材擠出技術(shù)相比，由MRS技術(shù)生產(chǎn)的PET片材具備更卓越的熱塑性能，它更輕、更薄，且熱穩定性更好，用其制得的食品包裝產(chǎn)品可直接在容器(如微波爐) 中加熱。另外，PET包裝還具有良好的透明度和高光澤度，能夠賦予產(chǎn)品更好的外觀(guān)表面。
在過(guò)去超過(guò)一年的時(shí)間內，MRS擠出機在實(shí)際生產(chǎn)中的平穩運行，已在不同的生產(chǎn)領(lǐng)域得到了充分驗證，并為用戶(hù)帶來(lái)了最實(shí)在的高質(zhì)量生產(chǎn)和成本節約。例如，美國一家專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)熱塑性片材和容器的供應商已經(jīng)成功地將產(chǎn)量為1000kg/h的MRS擠出機引入其PET片材生產(chǎn)線(xiàn)中，用以加工包裝水果的容器（如圖3所示）。在MRS擠出機的幫助下,該公司成功地在擠壓之前省去了費用昂貴的結晶和干燥工藝步驟。同時(shí)，該公司還配置了RSFgenius旋轉換網(wǎng)器（物料過(guò)濾的細度為56~75μm），并使用在線(xiàn)黏度計對口模上游的熔體黏度進(jìn)行在線(xiàn)測量，確保熔體黏度始終在一個(gè)非常小的范圍內波動(dòng)，從而保證片材的高質(zhì)量生產(chǎn)和片材厚度的穩定性。
圖3 美國一家片材生產(chǎn)商將MRS擠出機引入了熱塑性片材生產(chǎn)線(xiàn)中，產(chǎn)量可達1000kg/h
在巴西，更小型的MRS110擠出機被應用到熱塑性片材生產(chǎn)線(xiàn)中，該生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)能力較小，產(chǎn)量可達600kg/h（如圖4所示）。在該生產(chǎn)線(xiàn)中，使用的原料由各種廢片、重新研磨的瓶片和新料等混合而成。在PET片材的生產(chǎn)過(guò)程中，MRS擠出機能夠發(fā)揮高效的脫揮能力，不僅能夠去除潮濕氣體，同時(shí)也可對熔體進(jìn)行去污。與需要預干燥的片材擠出生產(chǎn)線(xiàn)相比，該生產(chǎn)線(xiàn)不需要進(jìn)行結晶和預干燥步驟，所以可節省15%~25%的能耗和25%的空間, 同時(shí)還省去了工藝開(kāi)始之前對物料進(jìn)行結晶和干燥所需的漫長(cháng)時(shí)間，而這通常是限制整個(gè)機器運行的靈活性和機動(dòng)性的關(guān)鍵因素。據介紹，由于MRS擠出機在該生產(chǎn)線(xiàn)中的出色表現，由該生產(chǎn)線(xiàn)擠出的片材產(chǎn)品還被美國食品藥品監管局授予了“不持異議”證書(shū)，可直接用于食品包裝領(lǐng)域。
圖4 巴西一家客戶(hù)將小型的MRS擠出機用于其PET熱塑性片材生產(chǎn)線(xiàn)中，其產(chǎn)量可達600kg/h
- 上一篇：先進(jìn)的PET片材共擠生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)理念 2014/6/19
- 下一篇：實(shí)現薄膜的高速生產(chǎn) 2014/6/19
