ENGZmiešavač, ktorý používa 40 mm dvojzávitovkovú linku, len zriedka dostane tú istú peletu dvakrát po premiestnení rovnakého prípravku TPE do 75 mm stroja. Tvrdosť Shore A sa posunie o dva alebo tri body, olej migruje na povrch peliet a vlákno sa prilepí na dopravník. Priemer skrutky je málokedy skutočnou príčinou. Čo sa zvyčajne mení, je hustota krútiaceho momentu, kapacita podávania kvapaliny a chladiaca dráha medzi matricou a peletizérom.
Tu je krátka odpoveď: najprv opravte hustotu krútiaceho momentu, potom architektúru podávania a potom peletizačnú cestu. Pri kompozícii TPE tieto tri rozhodnutia interagujú oveľa silnejšie ako v prípade tvrdého PVC alebo neplneného polypropylénu, pretože tavenina je mäkká, formulácia často obsahuje 30 až 50 percent hmotnosti oleja a polymér je buď mierne zosieťovaný, alebo nie je zosieťovaný vôbec.
Nasledujúce časti prechádzajú každým rozhodnutím v poradí, s toleranciami, obmedzeniami a kompromismi na úrovni dielne, ktoré skutočne rozhodujú o tom, či čiara udrží mieru.
Čím sa zmes TPE líši od zmesi tuhých plastov
TPE je rodina, nie jeden polymér. Typy styrénových blokových kopolymérov postavené na SEBS alebo SEPS, dynamicky vulkanizovanom TPV, termoplastických olefínových zmesiach a TPU prechádzajú cez zmiešavaciu linku a každá z nich vyžaduje niečo iné od valca.
Typ na báze SEBS bežne obsahuje 100 až 200 phr parafínového procesného oleja. Tento olej sa musí vtlačiť do gumového medzibloku bez toho, aby sa zničili polystyrénové koncové bloky, ktoré dodávajú materiálu jeho pevnosť. TPV obsahuje kaučukovú fázu, ktorá sa musí strihať dostatočne tvrdo, aby sa rovnomerne rozptýlila, ale nie tak tvrdá, aby sa degradovala. TPU je citlivý na vlhkosť a zvyšková voda v krmive vytvára bubliny, povrchové defekty a merateľné straty mechanických vlastností.
| Rodina TPE | Hlavná úloha zloženia | Dopyt po kŕmení | Typický spôsob peletizácie |
|---|---|---|---|
| SEBS / SEPS, olej predĺžený | Rozdeľte olej do gumovej fázy bez toho, aby ste rozbili tvrdé bloky | Po prúde vstrekovanie kvapaliny plus gravimetrický prívod polyméru | Vodné prstencové rezanie horúcou plochou alebo rezanie pod vodou |
| TPV (PP / EPDM) | Dynamická vulkanizácia pri kontrolovanom strihu a dobe zotrvania | Presné dávkovanie liečiva a oleja | Podvodná peletizácia |
| TPO zmesi | Rovnomerne rozložte plnivo a pigment | Bočný podávač na mastenec alebo uhličitan vápenatý | Prameň alebo vodný krúžok |
| TPU | Ovládajte vlhkosť a obmedzte tepelnú históriu | Sušené krmivo, zapečatená doprava | Podvodná peletizácia |
Spoločnou zásadou je, že väčšina formulácií TPE nesie aspoň dva prúdy, ktoré tuhá plastová zmes nemá: kvapalinu a prášok s nízkou objemovou hmotnosťou. Dostať tieto dva prúdy do taveniny kontrolovanou rýchlosťou je jediným najväčším určujúcim faktorom toho, či linka beží stabilne počas celej zmeny. Rovnaká logika riadi procesy reakčného vytláčania, kde je polymér zabudovaný vo valci a nie iba roztavený, ako je opísané v práci na TPU reakčné vytláčacie linky .
Hustota krútiaceho momentu je prvou špecifikáciou, ktorú treba opraviť
Špecifický krútiaci moment je najužitočnejšie jedno číslo na porovnanie súbežne rotujúcich dvojzávitovkových strojov. Vypočíta sa ako krútiaci moment na každom hriadeli vydelený druhou mocninou vzdialenosti stredovej čiary a vyjadrený v Nm/cm³. Bežný zlučovací stroj má okolo 9 Nm/cm³. Konštrukcie s vysokým krútiacim momentom dosahujú 11 až 13,5 Nm/cm³ a Kunwei uvádza, že jeho stroj orientovaný na kompaundáciu dosahuje 14 Nm/cm³.
Obrázok 1: Široko používané triedy krútiaceho momentu pre súbežne sa otáčajúce dvojzávitovkové miešacie stroje s hodnotou 14 Nm/cm³, ako uvádza Kunwei pre svoju sériu miešania.
Hustota krútiaceho momentu sa premieňa priamo na voľný objem a použiteľnú rýchlosť skrutky. Absorpcia 150 phr oleja vyžaduje dostatok voľného objemu na to, aby sa kvapalina mohla nasať bez toho, aby sa hromadila v matrici. Udržanie neporušeného elastoméru citlivého na teplo vyžaduje dosiahnutie potrebnej miešacej práce pri nízkych otáčkach. Stroj s vyšším krútiacim momentom vykonáva obe úlohy naraz, pretože rovnaký výkon je dodávaný s menším počtom otáčok, takže každý kilogram TPE má menšiu celkovú históriu strihu.
Toto je dôvod dvojzávitovkové extrudéry s vysokým krútiacim momentom sa stali predvolenou voľbou pre zlučovanie TPE a TPV namiesto voliteľného upgradu. Kompromis je mechanický: drážkované hriadele, ložiská prevodovky a skrutkové prvky musia byť dimenzované na zaťaženie, takže údaj 14 Nm/cm³ je vierohodný len vtedy, keď je celé hnacie ústrojenstvo skonštruované tak, aby tomu zodpovedalo.
Vysokovýkonná séria KTS Technické parametre Zobraziť produkt → Architektúra kŕmenia: vstrekovanie oleja, plnička a bočné kŕmidlá
Väčšina vedení TPE, ktoré nedosahujú menovitý výkon, je obmedzená na vstupe, nie na skrutke. Najdôležitejšie sú tri rozhodnutia o kŕmení.
Bod vstrekovania kvapaliny
Olej sa vstrekuje do časti valca za tavným tesnením, nikdy nie do plniaceho hrdla. Vstrekovacie potrubie by malo byť sledované teplom a prietok by mal byť riadený zubovým čerpadlom alebo gravimetrickou dávkovacou jednotkou, a nie gravitáciou. Typická formulácia SEBS dostáva 100 až 200 phr parafínového oleja, takže kolísanie rýchlosti o niekoľko percent je okamžite viditeľné v tvrdosti Shore.
Pridanie prášku a plniva
Mastenec, uhličitan vápenatý, spomaľovače horenia a farebné prášky majú nízku objemovú hustotu a majú tendenciu fluidizovať sa v prívodnom hrdle, čo spôsobuje hladenie závitovky a spôsobuje rázy. Bočný podávač, ktorý aplikuje mierny podtlak na vstupnom bode, zhutňuje prášok pri vstupe do valca, čím sa zvyšuje efektívna objemová hustota a stabilizuje sa rýchlosť podávania.
Bočný podávač Bočný podávač sa používa na nútené podávanie prášku, krátkeho vlákna alebo premixového materiálu, ktorý môže flexibilne vyhovieť potrebám procesu alebo zvýšiť dávkované množstvo. Na... Zobraziť produkt → Gravimetrické ovládanie
Podávače na stratu hmotnosti sú štandardom na TPE linkách, pretože automaticky korigujú posun hustoty medzi dávkami plniva a postupnú zmenu objemovej hustoty peliet, keď sa mení obsah oleja. Objemové kŕmenie je primerané len vtedy, keď je zloženie fixné a suroviny pochádzajú z jedného kvalifikovaného zdroja.
Teplota taveniny, strih a devolatilizácia
Taveniny TPE sú mäkké a citlivé na teplo, takže profil valca zvyčajne stúpa na vrchol miešania a potom opäť klesá pred matricou. Vysoká teplota matrice spôsobuje, že tavenina je príliš tekutá na to, aby sa dala čisto rezať, zatiaľ čo príliš chladná matrica zvyšuje tlak v hlave a môže spôsobiť prasknutie taveniny.
Obrázok 2: Ilustratívne nastavené hodnoty pre olejom predĺženú zmes SEBS so studenou zónou prívodu, vrcholom miešania blízko zóny tri a klesajúcim profilom smerom k matrici.
Na linke TPE sú typické dva vákuové porty. Prvý sedí bezprostredne za zónou vstrekovania oleja, aby odstránil ľahké prchavé látky a všetku vlhkosť, ktorú obsahuje plnivo. Druhý sedí blízko matrice, aby odstránil zvyškovú vodu. Spustenie oboch portov na rovnakej úrovni vákua je bežná chyba; výstupný port normálne potrebuje silnejšie vákuum, pretože tavenina je tenšia a voľný povrch je menší.
Peletizácia: Prameň, vodný krúžok alebo pod vodou
Peletizačná cesta rozhoduje o úrovni prachu, tvare peliet a miere pozornosti operátora, ktorú linka vyžaduje.
| Trasa | Ako to funguje | Najlepšie sedí | Pozor na |
|---|---|---|---|
| Prameň so vzduchovým chladiacim dopravníkom | Tavenina vychádza z matrice, ochladzuje sa na dlhom dopravníku a potom sa reže na pásovom peletizéri | Nízky až stredný výkon, jednoduchá vizuálna kontrola kvality taveniny | Druhy bohaté na olej sa prilepia na pás; vyššia prašnosť |
| Vodné prstencové rezanie horúcou plochou | Pelety sa režú na čele matrice a hádžu sa do rotujúceho vodného kruhu | Stredný výkon, guľaté pelety, mierne investičné náklady | Regulácia teploty na čele matrice musí byť tesná |
| Podvodná peletizácia | Rezanie prebieha v komore naplnenej vodou priamo na matrici | Vysoký výkon, uzavretý systém, nízka prašnosť, dobré pre mäkké taveniny | Vyššie kapitálové výdavky; potrebná úprava vody a výmena obrazoviek |
Pri typoch SEBS bohatých na olej sa zvyčajne uprednostňuje vodný prstenec a rezanie pod vodou, pretože pelety sú ochladené v momente, keď sú rezané, čo zablokuje tvar skôr, ako môže olej migrovať. Peletizácia povrazu má stále miesto v skúšobnej prevádzke a v malosériovej výrobe, kde možnosť vidieť povraz stojí viac ako extra výkon.
Podvodná peletizácia Podvodné povrchové rezanie za tepla znamená, že materiál je vo vode rozrezaný na častice a priamo sleduje prúd vody do potrubia na chladenie a tvarovanie. Zobraziť produkt → Ako do seba zapadá kompletná linka na miešanie TPE
Linka TPE prebieha v pevnom poradí a každá fáza obmedzuje nasledujúcu. Podávače nastavujú pomer, bočný podávač nastavuje rýchlosť plnenia, extrudér nastavuje miešaciu prácu a peletizátor nastavuje konečnú formu častíc.
Obrázok 3: Schematické usporiadanie zostavy TPE, od gravimetrického plnenia cez dvojzávitovkový extrudér do peletizéra.
Výber priemeru skrutky sleduje požadovaný výkon a nie naopak. Sortiment strojov od približne 8 mm do 177 mm pokrýva všetko od laboratórnej skúšky s výkonom niekoľkých kilogramov za hodinu až po úplnú priemyselnú výrobu a skúšky na malom stroji by sa mali vykonávať pri rovnakom špecifickom krútiacom momente a rovnakom čase zotrvania ako výrobná jednotka, inak nebude zväčšenie fungovať.
Často kladené otázky o zmesi TPE
Ide o tavné miešanie termoplastického elastomérneho základu, ako je SEBS, SEPS, TPV alebo TPU s procesným olejom, plnivom, antioxidantom a farbou, po ktorom nasleduje peletizácia do voľne tečúcich granúl, ktoré môžu byť vstrekované do formy alebo extrudované.
Veľkoobjemová závitovka s hnetacími blokmi na distribučné miešanie, krátka disperzná časť a tavné tesnenie umiestnené pred otvorom na vstrekovanie oleja. Mäkké taveniny TPE zvyčajne strácajú kvalitu pri agresívnych šmykových prvkoch.
Olej nebol pred lisovaním úplne absorbovaný. Pred rezaním skontrolujte, či bod vstrekovania sedí za správnym tavným tesnením, či vákuový port po prúde funguje a či teplota lisovnice umožňuje prekrývať povrch vlákna alebo lisovnice.
Pri miešaní TPE zostáva kaučuková fáza nezosieťovaná a je jednoducho zmäkčená olejom. Pri výrobe TPV je kaučuková fáza zosieťovaná vo vnútri extrudéra, zatiaľ čo plastová fáza zostáva termoplastická, čo si vyžaduje prísnejšie vytvrdzovacie dávkovanie a kontrolu doby zotrvania.
Výrobné linky bežne bežia 100 až 200 phr parafínového oleja na produkty SEBS, čo je približne polovica hmotnosti hotovej zmesi. Okrem toho je limitujúcim faktorom zvyčajne skôr kapacita chladenia taveniny než vstrekovací systém.
Často áno, ale treba to preskúmať. Kritickými bodmi sú objem bez skrutiek, dostupnosť vstrekovacieho portu a vákuových portov, menovitý krútiaci moment prevodovky a to, či peletizér zvládne mäkkú, mierne lepkavú taveninu.
