ENGEn blander, der kører en 40 mm dobbeltskruelinje, får sjældent den samme pellet to gange efter at have flyttet den samme TPE-formulering til en 75 mm maskine. Shore A-hårdheden driver to eller tre punkter, olie migrerer til pelletoverfladen, og strengen klæber til transportøren. Skruens diameter er sjældent den egentlige årsag. Det, der normalt ændres, er drejningsmomenttæthed, væsketilførselskapacitet og kølevejen mellem matrice og pelletizer.
Her er det korte svar: fastgør først drejningsmomenttætheden, derefter fodringsarkitekturen og derefter pelletiseringsruten. I TPE-sammensætning interagerer disse tre beslutninger langt stærkere, end de gør i stiv PVC eller ufyldt polypropylen, fordi ssmelteen er blød, formuleringen indeholder ofte 30 til 50 vægtprocent olie, og polymeren er enten let tværbundet eller slet ikke tværbundet.
Afsnittene nedenfor gennemgår hver beslutning i rækkefølge, med de tolerancer, begrænsninger og afvejninger, der faktisk afgør, om en linje holder kursen.
Hvad gør TPE-blanding anderledes end stiv plastblanding
TPE er en familie, ikke en enkelt polymer. Styrenblok-copolymerkvaliteter bygget på SEBS eller SEPS, dynamisk vulkaniseret TPV, termoplastiske olefinblandinger og TPU passerer alle gennem en blandingslinje, og hver enkelt spørger om noget forskelligt af tønden.
En SEBS-baseret kvalitet bærer normalt 100 til 200 phr paraffinisk procesolie. Den olie skal skubbes ind i gummimellemblokken uden at ødelægge polystyren-endeblokkene, der giver materialet dets styrke. En TPV indeholder en gummifase, der skal skæres hårdt nok til at spredes jævnt, men ikke så hårdt, at den nedbrydes. En TPU er fugtfølsom, og restvand i foderet giver bobler, overfladefejl og et målbart tab af mekaniske egenskaber.
| TPE familie | Hovedsammensætningsopgave | Efterspørgsel efter fodring | Typisk pelletiseringsrute |
|---|---|---|---|
| SEBS / SEPS, olie forlænget | Fordel olie i gummifasen uden at bryde de hårde blokke | Nedstrøms væskeinjektion plus gravimetrisk polymertilførsel | Vandring varm ansigtsskæring eller undervandsskæring |
| TPV (PP / EPDM) | Dynamisk vulkanisering under kontrolleret forskydning og opholdstid | Nøjagtig kurativ og oliedosering | Undervands pelletisering |
| TPO blandinger | Fordel fyldstof og pigment jævnt | Sidefoder til talkum eller calciumcarbonat | Strand eller vandring |
| TPU | Styr fugt og begræns termisk historie | Tørret foder, forseglet transport | Undervands pelletisering |
Den røde tråd er, at de fleste TPE-formuleringer bærer mindst to strømme, som stiv plastblanding ikke gør: et flydende pulver og et pulver med lav bulkdensitet. At få disse to strømme ind i smelten med en kontrolleret hastighed er den største enkeltfaktor for, om linjen kører stabilt i et fuldt skift. Den samme logik styrer reaktionsekstruderingsprocesser, hvor polymeren bygges i tønden i stedet for blot at smelte, som beskrevet i arbejdet med TPU reaktionsekstruderingslinjer .
Momentdensitet er den første specifikation, der skal rettes
Specifikt drejningsmoment er det mest nyttige enkelttal til sammenligning af co-roterende dobbeltskruemaskiner. Det beregnes som drejningsmomentet på hver aksel divideret med terningen af centerlinjeafstanden og udtrykt i Nm/cm³. En konventionel blandingsmaskine sidder omkring 9 Nm/cm³. Design med højt drejningsmoment når 11 til 13,5 Nm/cm³, og Kunwei oplyser, at dens blandingsorienterede maskine når 14 Nm/cm³.
Figur 1: Udbredte drejningsmomentklasser for co-roterende dobbeltskrue-kompounderingsmaskiner, med 14 Nm/cm³-tallet som angivet af Kunwei for sin blandingsserie.
Momenttæthed konverteres direkte til frit volumen og anvendelig skruehastighed. Absorbering af 150 phr olie kræver nok frit volumen til, at væsken kan optages uden at samle sig ved matricen. At holde en varmefølsom elastomer intakt kræver opnåelse af det nødvendige blandearbejde ved lave omdrejninger. En maskine med højere drejningsmoment udfører begge opgaver på én gang, fordi den samme effekt leveres med færre omdrejninger, så hvert kilogram TPE ser mindre total forskydningshistorie.
Det er derfor dobbeltskrue ekstrudere med højt drejningsmoment er blevet standardvalget for TPE- og TPV-kompoundering frem for en valgfri opgradering. Afvejningen er mekanisk: Splinede aksler, gearkasselejer og skrueelementer skal alle være klassificeret til belastningen, så et krav på 14 Nm/cm³ er kun troværdigt, når hele drivlinjen er bygget til at matche den.
KTS High Performance-serien Tekniske parametre Se produkt → Foderarkitektur: Olieindsprøjtning, fyldstof og sidefødere
De fleste TPE-linjer, der ikke når nominel udgang, er begrænset opstrøms, ikke ved skruen. Tre fodringsbeslutninger betyder mest.
Væskeindsprøjtningspunkt
Olie sprøjtes ind i en tøndesektion nedstrøms for en smeltetætning, aldrig ind i fødehalsen. Indsprøjtningsledningen skal varmespores, og flowet skal styres af en tandhjulspumpe eller en gravimetrisk doseringsenhed i stedet for tyngdekraften. En typisk SEBS-formulering modtager 100 til 200 phr paraffinolie, så en hastighedsudsving på et par procent er umiddelbart synlig i Shore-hårdhed.
Tilsætning af pulver og fyldstof
Talkum, calciumcarbonat, flammehæmmere og farvepulvere har alle lav bulkdensitet og har en tendens til at fluidisere i fødehalsen, hvilket udsulter skruen og forårsager eksplosion. En sideføder, der påfører et let undertryk ved indgangspunktet, komprimerer pulveret, når det kommer ind i tønden, hvilket øger den effektive bulkdensitet og stabiliserer tilførselshastigheden.
Sideføder Sidefoderen bruges til tvangsfodring af pulver, kortfibre eller forblandingsmateriale, som fleksibelt kan opfylde procesbehovet eller øge fodermængden. Ved... Se produkt → Gravimetrisk kontrol
Tabs-in-weight feeders er standard på TPE-linjer, fordi de automatisk korrigerer for densitetsdrift mellem batcher af fyldstof og for den gradvise ændring i pellets bulkdensitet, efterhånden som olieindholdet varierer. Volumetrisk fodring er kun tilstrækkelig, når formuleringen er fast, og råvarerne kommer fra en enkelt kvalificeret kilde.
Smeltetemperatur, forskydning og devolatilisering
TPE-smelter er bløde og varmefølsomme, så tøndeprofilen stiger normalt til en blandingsspids og falder derefter igen før matricen. En høj matricetemperatur gør smelten for flydende til at skære rent, mens en alt for kølig matrice øger hovedtrykket og kan forårsage smeltebrud.
Figur 2: Illustrative sætpunkter for en olieforlænget SEBS-forbindelse med en kølig fødezone, en blandingsspids nær zone tre og en faldende profil mod matricen.
To vakuumporte er typiske på en TPE-linje. Den første sidder umiddelbart efter olieindsprøjtningszonen for at fjerne let flygtige stoffer og eventuel fugt, der transporteres ind af fyldstoffet. Den anden sidder tæt på matricen for at fjerne resterende vand. At køre begge porte på samme vakuumniveau er en almindelig fejl; nedstrøms-porten har normalt brug for det stærkere vakuum, fordi smelten er tyndere, og den frie overflade er mindre.
Pelletisering: Strand, Vandring eller Undervands
Pelletiseringsruten bestemmer støvniveau, pelletform og hvor meget operatøropmærksomhed linjen kræver.
| Rute | Hvordan det virker | Bedste pasform | Pas på |
|---|---|---|---|
| Strand med luftkølende transportør | Smelte forlader formen, afkøles på en lang transportør og skæres derefter af en strengpelleteringsmaskine | Lav til medium output, nem visuel inspektion af smeltekvalitet | Olierige kvaliteter klæber til bæltet; højere støvniveau |
| Vandring hot-face skæring | Pellets skæres ved formfladen og kastes i en roterende vandring | Medium output, runde pellets, moderat capex | Temperaturreguleringen af matricefladen skal være stram |
| Undervands pelletisering | Skæring foregår i et vandfyldt kammer direkte ved matricepladen | Høj effekt, lukket system, lavt støvindhold, god til bløde smeltninger | Højere capex; behov for vandbehandling og skærmskift |
Til olierige SEBS-kvaliteter foretrækkes sædvanligvis vandring og undervandsskæring, fordi pellets slukkes i det øjeblik, de skæres, hvilket låser sig i form, før olien kan migrere. Strandpelletisering har stadig en plads i forsøgsarbejde og i lavvolumenproduktion, hvor evnen til at se strengen er mere værd end det ekstra output.
Undervands pelletisering Varmskæring under vandet betyder, at materialet skæres til partikler i vand og følger direkte vandstrømmen ind i rørledningen til afkøling og formning. Se produkt → Hvordan en komplet TPE Compounding Line passer sammen
En TPE-linje kører i en fast rækkefølge, og hvert trin begrænser det næste. Feeders indstiller forholdet, sidefodereren indstiller fyldstofhastigheden, ekstruderen indstiller blandearbejdet, og pelleteringsmaskinen indstiller den endelige partikelform.
Figur 3: Skematisk arrangement af et TPE-blandingstog, fra gravimetrisk tilførsel gennem dobbeltsnekkeekstruderen til pelleteringsmaskinen.
Valg af skruediameter følger det ønskede output snarere end omvendt. Et maskinområde på cirka 8 mm til 177 mm dækker alt fra et laboratorieforsøg på få kilo i timen til fuld industriel produktion, og forsøg på den lille maskine bør køres med samme specifikke drejningsmoment og samme opholdstid som produktionsenheden, ellers holder opskaleringen ikke.
Ofte stillede spørgsmål om TPE-blanding
Det er smelteblandingen af en termoplastisk elastomerbase såsom SEBS, SEPS, TPV eller TPU med procesolie, fyldstof, antioxidant og farve, efterfulgt af pelletisering til fritflydende granulat, der kan sprøjtestøbes eller ekstruderes.
En skrue med stort frit volumen med ælteblokke til fordelingsblanding, en kort dispersiv sektion og en smeltetætning placeret før olieindsprøjtningsporten. Bløde TPE-smelter mister normalt kvalitet med aggressive forskydningselementer.
Olien var ikke helt absorberet før matricen. Kontroller, at injektionspunktet sidder bag en ordentlig smelteforsegling, at vakuumporten nedstrøms fungerer, og at matricetemperaturen lader strengen eller matricen komme over huden før skæring.
I TPE-blanding forbliver gummifasen ikke-tværbundet og bliver simpelthen blødgjort af olie. I TPV-produktion er gummifasen tværbundet inde i ekstruderen, mens plastfasen forbliver termoplastisk, hvilket kræver strammere hærdende dosering og opholdstidskontrol.
Produktionslinjer kører normalt 100 til 200 phr paraffinolie på SEBS-kvaliteter, omtrent halvdelen af den færdige forbindelse efter vægt. Ud over det er den begrænsende faktor sædvanligvis smeltekølekapacitet snarere end injektionssystemet.
Ofte ja, men det skal gennemgås. De kritiske punkter er skruefri volumen, tilgængeligheden af en nedstrøms injektionsport og vakuumporte, gearkassens drejningsmoment, og om pelletizeren kan håndtere en blød, let klæbrig smelte.
