擠出機(jī)在生產(chǎn)工程聚合物，包括 PET、尼龍和聚碳酸酯等樹(shù)脂時(shí)，越來(lái)越多地使用水下切粒來(lái)生產(chǎn)。這些樹(shù)脂具有低粘度和/或快速冷卻或高熔體溫度等“困難”特性。
與拉條造粒相比，水下造粒具有顆粒質(zhì)量好、自動(dòng)化程度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是，與諸如聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯等不太敏感的商品樹(shù)脂相比，在生產(chǎn)諸如上段所提的工程樹(shù)脂時(shí)，模具凍結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)更大。
水下切粒機(jī)通常使用帶有10到20個(gè)孔甚至數(shù)百個(gè)孔的圓形模頭。系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)用于從幾百到近 20,000 磅/小時(shí)的任何地方進(jìn)行復(fù)合。(甚至更大的切粒機(jī)用于擠壓生產(chǎn)。)
模孔凍結(jié)的原因
模孔直徑通常為0.125英寸，但對(duì)于更小的粒子來(lái)說(shuō)，可小至0.01英寸，也可大至0.20英寸。每個(gè)孔的產(chǎn)出大約為25-100磅/小時(shí)，但平均0.125英寸的模孔每小時(shí)的產(chǎn)出量大約為30磅。
水下造粒的關(guān)鍵是通過(guò)模孔輸送足夠的熱塑料，使孔保持在樹(shù)脂的熔化溫度，同時(shí)熔體和模頭與溫度低幾百度的水接觸。金屬模具是一種非常好的熱導(dǎo)體，因此除非通過(guò)模具孔的聚合物流量足夠，否則水會(huì)冷卻孔，聚合物會(huì)在其中固化。然而，處理器無(wú)法立即知道發(fā)生了這種阻塞。
問(wèn)題在于，如果一個(gè)或多個(gè)模孔被聚合物堵塞，模頭的效率就會(huì)降低。最終，堵塞的孔會(huì)影響周?chē)椎牧鲃?dòng)，成品顆粒會(huì)變大且形狀不規(guī)則，產(chǎn)量下降。最終，需要關(guān)閉生產(chǎn)線以清理模孔。
模具凍結(jié)的主要原因有以下三個(gè)：聚合物和水流以及切割器操作的啟動(dòng)順序不當(dāng)；模具加熱和絕熱不足和工藝波動(dòng)。不考慮材料配方(樹(shù)脂、填料水平和填料類(lèi)型——吸熱或?qū)?也會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。但是你不能改變配方來(lái)取悅切粒機(jī)，它應(yīng)該設(shè)計(jì)用于運(yùn)行大多數(shù)配方。
調(diào)整切粒機(jī)啟動(dòng)流程
大多數(shù)模孔凍結(jié)發(fā)生在啟動(dòng)期間，此時(shí)樹(shù)脂、冷卻水和切割器必須按正確順序啟動(dòng)。如果樹(shù)脂在水到達(dá)模具面之前開(kāi)始流過(guò)模具并且刀具嚙合，則會(huì)在水箱的孔外發(fā)生涂抹和樹(shù)脂堵塞。如果水在聚合物開(kāi)始流動(dòng)之前到達(dá)模頭面，過(guò)多的冷卻會(huì)導(dǎo)致孔凍結(jié)。
在早期的水下造粒系統(tǒng)中，熟練的操作員手動(dòng)控制此順序。從 1990 年代初開(kāi)始，啟動(dòng)可以通過(guò)商用 PLC 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和控制。聚合物分流閥和工藝水旁路系統(tǒng)使 PLC 能夠更精確地控制聚合物和水進(jìn)入模具的時(shí)間。自 20 世紀(jì) 90 年代中期以來(lái)制造的造粒機(jī)提供使用液壓、氣動(dòng)和伺服電機(jī)來(lái)控制切割壓力的自動(dòng)切割系統(tǒng)。因此，今天的全自動(dòng)系統(tǒng)可以在幾分之一秒內(nèi)控制啟動(dòng)順序。
優(yōu)化模具設(shè)計(jì)
一旦生產(chǎn)線啟動(dòng)并運(yùn)行，通過(guò)保持非常恒定的材料流過(guò)模孔，可以避免大多數(shù)模具凍結(jié)。但是一些凍結(jié)問(wèn)題與模具設(shè)計(jì)本身有關(guān)。
模具由電筒式加熱器或熱油加熱。電加熱不會(huì)均勻，因?yàn)槟兄饕胖迷谀＞呖字車(chē)沫h(huán)中，靠近模具板的外邊緣。因此，管芯外部周?chē)目淄戎行牡目赘鼰帷?模具制造商曾嘗試在模具中心添加筒，但工程證明很笨拙。)
因此，筒式加熱器可能不適用于大型模具或具有窄熔化溫度范圍的材料，例如尼龍，這可能傾向于凍結(jié)在模具的中心。
與筒式加熱器相比，油加熱可在更大面積上施加更均勻的熱量。油系統(tǒng)配置有多達(dá)八個(gè)模具區(qū)。但是油加熱比筒式加熱器貴。油熱通常用于樹(shù)脂制造商或大型共混廠的高輸出生產(chǎn)線。最近，它已在較小的系統(tǒng)上進(jìn)行應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)更好的溫度控制。
如果油閥堵塞，模具受影響區(qū)域的模具孔會(huì)變得更冷并可能凍結(jié)，但模具的其余部分會(huì)很好。一開(kāi)始輸出可能不會(huì)改變。同樣，與筒式加熱器一樣，問(wèn)題將表現(xiàn)為有缺陷的顆粒。
所有管芯都有某種類(lèi)型的隔熱層。大多數(shù)模具使用附在模具面中間的特殊板。但是盤(pán)子可能會(huì)松動(dòng)。然后水流到它們后面，冷卻模具，并可能導(dǎo)致凍結(jié)。
另一種絕緣方法是使用包含真空的間隙的“空心”模具設(shè)計(jì)。如果不是原始模板設(shè)計(jì)的一部分，它可以改裝到大多數(shù)系統(tǒng)上。真空是一種很好的絕緣體，不能像固體絕緣板那樣受到損害。
減少工藝波動(dòng)
任何類(lèi)型的擠出過(guò)程中斷或輸出波動(dòng)都可能導(dǎo)致凍結(jié)。例如擠出低堆積密度的回收材料會(huì)導(dǎo)致擠出機(jī)輸出出現(xiàn)波動(dòng)和波動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致聚合物流動(dòng)的不一致性，從而以隨機(jī)方式凍結(jié)模孔。聚合物熔體泵可用于防止這些波動(dòng)并提供一致的模頭流量。
使用不連續(xù)的滑板式換網(wǎng)器也會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)中斷并截留空氣，從而導(dǎo)致流向模孔的聚合物暫時(shí)流失。可能會(huì)導(dǎo)致模孔隨機(jī)凍結(jié)。解決方案是使用連續(xù)換網(wǎng)器，它可以在不中斷過(guò)程或截留空氣的情況下即時(shí)更換臟網(wǎng)。
