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制备玻纤增强塑料的螺杆构型和机筒配置

发布日期:2012-10-22 来自:全球塑胶网

适于制备玻纤塑料的双螺杆构型设计和机筒配置的总目标是:防止基体树脂降解,螺杆构型应能将每根纤维均匀分布于基体树脂中,把纤维束分散开;在确保粘接性良好的条件下,使每根纤维都被聚合物熔体所润湿,将纤维切短到合适的长度,使混合物达到最高的增强效果;把挤出过程中产生的挥发物排除干净;尽力减少对螺杆、机筒的磨损。最佳螺杆构型和机筒配置取决于所用聚合物的性质、纤维类型、相容剂和纤维添加量。螺杆构型和机筒配置应考虑以下几点。

   玻纤加入处的螺杆构型纤维加入处的螺槽应采用大导程,使聚合物在此处为半充满状态,以留出空间容纳加入的玻纤。为避免玻纤加入口被聚合物熔体堵死,短切玻纤用反螺纹元件导入,长玻纤可用至少一对捏合盘元件导入。

   玻纤的切断和分散玻纤加入口下游的螺杆构型设计应主要着眼于有利于玻纤长度的变化和均化。长纤维是无头的,加入螺杆后必须切成一定长度并与熔体艮好混合,混合段应当由分布混合元件组成,或是薄捏合盘,或是齿形混合元件。长纤维加入后,被位于加料口下游的捏合盘元件切成一定长度。其平均长度取决于聚合物和玻纤的比例,也取决于剪切、混合元件的选择。至少应安装一组捏合盘元件。

黏度高的聚合物或加有高玻纤含量(质量分数>40%)的螺杆构型比低黏度聚合物或玻纤含量低的螺杆构型提供的剪切要柔和一些。对于短切纤维,不需要像长纤维那样强的剪切,而主要是靠熔体将纤维润湿和分散开来,故混合段可由薄的捏合盘组成的捏合块或在螺棱上开槽的螺纹元件或齿形盘元件组成。适于玻纤增强的螺杆元件一般是二头的,因为它们的剪切比较柔和,对玻纤不会造成过度的折断。

(1)      排气段的设置

因为有的玻纤是经过预处理的,如长纤维中的加捻纤维是经石蜡乳化型浸淸剂处理的, 而无捻纤维是经强化剂处理的。在一定温度下,在玻纤与熔体混合后,玻纤上的浸渍剂和强化剂在挤出过程中受高温后会变成挥发组分,需设排气段予以排出。排气段应位于纤维加入口的下游。为使排气有效,在排气段上游接近排气口处,应设置密封性螺杆元件,以防止真空泵作用下粒子被抽出,如反向螺纹元件或反向捏合块。反向螺纹元件或反向捏合块上游应采用小导程的建压螺纹元件。排气口对着的排气段的螺杆区应采用大导程的螺纹元件,使含有玻纤的熔体半充满螺槽,有较大的自由空间,使物料有表面更新的机会,以利排气。

(2)   螺杆的最后区段(均化和建压段)

为使混合物挤出口模造粒,应采用小导程正向输送螺纹元件,以建立挤出压力。在排气口和螺杆最后区段之间,有时要设置齿形盘元件,对纤维进行均化,保证玻纤均匀分布。

(3)   聚合物的熔融塑化

聚合物的熔融塑化以及与聚合物一起自第一加料口加入的其它助剂(如阻燃剂、颜料、稳定剂等)的混合,是第一加料口和排气区之间的螺杆区段的主要任务。为促进熔融和混合,这一段的螺杆构型除应有下向螺纹元件(减导程)进行输送外,还应当采用捏合块,反向螺纹元件等熔融塑化元件和齿形盘等均化混合元件。