雙螺桿造粒機(jī)的設(shè)計(jì)提供了優(yōu)于其他塑料工藝的優(yōu)勢。它充分的靈活性使工藝工程師能夠配置造粒機(jī)以優(yōu)化工藝，并實(shí)現(xiàn)更佳性能。大多數(shù)工程師都認(rèn)識到配置螺紋元件的好處，但其實(shí)機(jī)筒部分也可以進(jìn)行移動，為工藝提供更佳布置。
在以前，單螺桿擠出和注塑成型等工藝通常采用固定的螺桿和機(jī)筒配置。流程一旦設(shè)計(jì)好，基本上就固定下來了，任何更改都需要切割金屬，從而導(dǎo)致更高的潛在成本。例如，為單螺桿造粒機(jī)添加排氣孔需要修改機(jī)筒并制造新的螺桿，這些行動中的每一個(gè)都可能非常昂貴。
相比之下，雙螺桿造粒機(jī)是完全可配置的。它可以看作是一系列單元模塊操作，可以根據(jù)需要進(jìn)行優(yōu)化。 分段機(jī)筒和螺桿提供了其他聚合物工藝所沒有的靈活性，機(jī)筒部分與相應(yīng)螺桿元件的正確排序可以實(shí)現(xiàn)廣泛的工藝專業(yè)化。
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將雙螺桿造粒機(jī)視為一系列的單元操作，工藝工程師有機(jī)會解決：
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固體輸送問題；
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聚合物熔化問題；
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添加劑與熔體的混合問題；
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液體喂料問題；
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添加劑側(cè)喂料問題；
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排氣（大氣和真空）問題；
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水循環(huán)問題；
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熱量傳導(dǎo)問題；
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在反應(yīng)擠出情況下的化學(xué)反應(yīng)問題。
在這里，我們將討論機(jī)筒的配置以及每種機(jī)筒如何用于各類操作。在后面的文章中，我們還將研究螺桿配置和每種元件類型對上面列出的各種單元操作的有效性，鏈塑網(wǎng)將為大家持續(xù)關(guān)注。
機(jī)筒配置
我們大多數(shù)人都不熱衷于經(jīng)常重新配置造粒機(jī)機(jī)筒。然而，機(jī)筒某些功能的放置位置會對雙螺桿造粒機(jī)的性能和混煉操作的有效性產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。幸運(yùn)的是，雙螺桿造粒機(jī)提供了許多具有成本效益的選擇。大多數(shù)制造商提供分段式雙螺桿機(jī)筒，這些機(jī)筒由四個(gè)、五個(gè)或六個(gè)直徑長的單獨(dú)部分組成。每個(gè)機(jī)筒部分都可以獨(dú)立加熱和冷卻，以提供精確的機(jī)筒溫度控制。
從僅由電機(jī)、齒輪箱和機(jī)架組成的裸機(jī)開始，我們就可以根據(jù)所制造的化合物，分析出需要構(gòu)建的造粒機(jī)工藝部分。對于小型實(shí)驗(yàn)室和中試生產(chǎn)線，工程師可以根據(jù)需要經(jīng)常重新排列機(jī)筒部分，以優(yōu)化開發(fā)過程中的流程。顯然，對于大型雙螺桿造粒機(jī)來說，頻繁更換是不可取的，因?yàn)閷Υ蠖氐臋C(jī)筒周圍頻繁移動是不切實(shí)際的。同樣，在大型生產(chǎn)線上很少更換螺桿，而實(shí)驗(yàn)室機(jī)器的螺桿配置可能每天都在更換。
機(jī)筒布局可根據(jù)混煉要求進(jìn)行工藝優(yōu)化。通常，布局一旦選定就不會更改 。工藝工程師應(yīng)牢記，改變機(jī)筒布局是可能的，如果所需的機(jī)筒單元不符合首選工藝順序，則可以考慮更改。但是，盡管這是可能的，重新排列機(jī)筒仍然并不常見。
開口機(jī)筒段
一些機(jī)筒部分的設(shè)計(jì)提供了雙螺桿造粒機(jī)獨(dú)有的可配置性。當(dāng)我們將每個(gè)機(jī)筒與適當(dāng)?shù)穆輻U配置配對時(shí)，我們將對這些機(jī)筒類型中的每一種進(jìn)行一般性和更深入的研究，以用于特定于造粒機(jī)該部分的單元操作。
每個(gè)機(jī)筒部分都有一個(gè)8字形通道，螺桿軸穿過該通道。而開口的機(jī)筒是具有對外的孔道以允許進(jìn)料或排放揮發(fā)性物質(zhì)的。這些開口機(jī)筒設(shè)計(jì)可用于進(jìn)料和排氣，并且可以放置在整個(gè)機(jī)筒組合的任何位置。
進(jìn) 料
顯然，必須將材料喂入造粒機(jī)才能開始混煉。進(jìn)料筒就是一個(gè)開口筒，設(shè)計(jì)在機(jī)筒的頂部存在一個(gè)開口，材料通過該開口被喂入。
進(jìn)料筒更常見的位置是在筒1位置，即工藝部分的第一個(gè)機(jī)筒。粒料和自由流動的顆粒會用喂料器計(jì)量，使它們通過進(jìn)料筒直接落入造粒機(jī)，到達(dá)螺桿。
堆積密度低的粉末通常會帶來挑戰(zhàn)，因?yàn)榭諝馔ǔA帶落下的粉末。這些逸出的空氣阻擋了輕粉末的流動，降低了粉末以所需速率進(jìn)給的能力。
喂粉料的一種選擇就是在造粒機(jī)的前兩個(gè)機(jī)筒位置設(shè)置兩個(gè)開放的機(jī)筒。在此設(shè)置中，粉末被送入機(jī)筒2，使夾帶的空氣從機(jī)筒1中排出。這種配置稱為后排氣裝置。后部通風(fēng)口為空氣提供了一條通道，可以在不阻塞進(jìn)料槽的情況下排出造粒機(jī)。隨著空氣的去除，粉末可以更有效的被喂入。
一旦聚合物和添加劑被送入造粒機(jī)，這些固體就會被輸送到熔化區(qū)，在那里聚合物被熔化并與添加劑混合。添加劑也可以使用側(cè)面進(jìn)料器在熔化區(qū)的下游進(jìn)料。
用于此操作的機(jī)筒被稱為側(cè)進(jìn)料機(jī)筒。它除了有用于造粒機(jī)螺桿的“8”字孔之外，機(jī)筒側(cè)面的第二個(gè)“8”字開口則允許側(cè)喂料器直接連接造粒機(jī)，以便將添加劑填充到熔融聚合物中。標(biāo)準(zhǔn)開口筒通常位于側(cè)進(jìn)料器的上游，作為通風(fēng)口，允許夾帶的空氣逸出。
一種更緊湊的、帶有開放式排氣孔的側(cè)進(jìn)料筒被稱為后排氣式組合筒。它既有一個(gè)“8”字孔來匹配雙螺桿喂料器，也有一個(gè)小的通風(fēng)口，位于機(jī)筒的頂部，朝向機(jī)筒的上游端，以便空氣逸出。
這種組合機(jī)筒具有向后的大氣開口和側(cè)進(jìn)料口，并在主工藝通道和耐磨側(cè)進(jìn)料口提供可更換的高耐磨 CPM-10V 粉末冶金鋼襯里?？梢赃x擇是否提供內(nèi)部水冷卻通道。
排 氣
開口筒段也可用于排氣；混合過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性蒸汽必須在聚合物通過模頭之前排出。
真空口更明顯的位置是朝向造粒機(jī)的末端。該排氣口通常與真空泵相連，以確保聚合物熔體中夾帶的所有揮發(fā)物都在通過模頭之前被去除。殘留在熔體中的蒸汽或氣體會導(dǎo)致顆粒質(zhì)量變差，包括起泡和堆積密度降低，這可能會影響顆粒的包裝效果。
對于至少有10個(gè)機(jī)筒段 (L/D≥40) 的造粒機(jī)，我的偏好是將排氣口放置在模頭上游的兩個(gè)機(jī)筒段上。很多時(shí)候，如果造粒機(jī)機(jī)頭壓力升得太高，熔融聚合物可能會回流到排氣孔中。在復(fù)合運(yùn)行期間，壓力可能會發(fā)生變化，尤其是在篩網(wǎng)緊密的情況下。如果聚合物熔體的粘度低，聚合物會回流并從排氣口流出。在擠出之前將排氣孔定位在前兩個(gè)筒段基本上消除了這種可能性，從而使操作更加穩(wěn)定。
如果存在高水平的揮發(fā)物，或注入稀釋劑以去除不需要的揮發(fā)物，如果產(chǎn)生大量液體/蒸汽副產(chǎn)物，則可以沿造粒機(jī)的延長方向添加額外的排氣口，包括大氣排氣口和真空排氣口作為反應(yīng)的結(jié)果。
封閉機(jī)筒段
更常見的機(jī)筒截面設(shè)計(jì)當(dāng)然是封閉式機(jī)筒。該機(jī)筒部分將聚合物熔體完全包裹在造粒機(jī)的所有四個(gè)側(cè)面上，只有一個(gè)允許螺桿中心穿過的8字形開口。
顯示加熱（紅色）和冷卻的封閉筒體部分。
一旦聚合物和任何其他添加劑已經(jīng)完全進(jìn)料到造粒機(jī)中，材料就會通過輸送段，聚合物被熔化，所有的添加劑和聚合物被混合。封閉式機(jī)筒會為造粒機(jī)的所有側(cè)面提供溫度控制，而開放式機(jī)筒的加熱器和冷卻通道較少。
組裝造粒機(jī)機(jī)筒
通常，造粒機(jī)將由制造商組裝，其機(jī)筒布局與所需的工藝配置相匹配。在大多數(shù)混煉系統(tǒng)中，造粒機(jī)在會料筒1中有一個(gè)開口進(jìn)料筒。此進(jìn)料段之后是幾個(gè)封閉料筒，用于輸送固體、熔化聚合物以及將熔化的聚合物和添加劑混合在一起。
組合筒可以位于筒4或5以允許側(cè)面進(jìn)料添加劑，然后是幾個(gè)封閉的機(jī)筒以繼續(xù)混合。真空排氣口位于造粒機(jī)末端附近，緊隨其后的是模頭前最后一個(gè)封閉的機(jī)筒。中可以看到組裝機(jī)筒的示例。
雙螺桿混煉造粒機(jī)的裝配工藝部分。
造粒機(jī)的長度通常表示為長度與螺桿直徑之比 (L/D)。通過這種方式，工藝段的放大會變得更加容易，因?yàn)長/D為40:1的小型造粒機(jī)可以放大為直徑更大、L/D長度也為40:1的造粒機(jī)。
在接下來的幾個(gè)月里，我們將繼續(xù)探索前面討論的每個(gè)單元操作，同時(shí)考慮雙螺桿造粒機(jī)用于復(fù)合和反應(yīng)擠出的配置科學(xué)和藝術(shù)。
