ENGEn blander som kjører en 40 mm dobbeltskruelinje får sjelden den samme pelleten to ganger etter å ha flyttet den samme TPE-formuleringen til en 75 mm maskin. Shore A-hardhet driver to eller tre punkter, olje migrerer til pelletoverflaten, og strengen fester seg til transportøren. Skruens diameter er sjelden den egentlige årsaken. Det som vanligvis endres er dreiemomenttetthet, væsketilførselskapasitet og kjøleveien mellom dyse og pelletiseringsmaskin.
Her er det korte svaret: fikser først dreiemomenttettheten, deretter fôringsarkitekturen, deretter pelletiseringsruten. I TPE-sammensetning samhandler disse tre beslutningene langt sterkere enn de gjør i stiv PVC eller ufylt polypropylen, fordi ssmelteen er myk, formuleringen inneholder ofte 30 til 50 vektprosent olje, og polymeren er enten lett tverrbundet eller ikke tverrbundet i det hele tatt.
Avsnittene nedenfor gjennomgår hver avgjørelse i rekkefølge, med toleransene, begrensningene og avveiningene på butikkgulvet som faktisk avgjør om en linje holder kursen.
Hva gjør TPE-blanding forskjellig fra stiv plastblanding
TPE er en familie, ikke en enkelt polymer. Styrenblokk-kopolymerkvaliteter bygget på SEBS eller SEPS, dynamisk vulkanisert TPV, termoplastiske olefinblandinger og TPU passerer alle gjennom en blandingslinje, og hver enkelt spør om noe annet av fatet.
En SEBS-basert kvalitet bærer vanligvis 100 til 200 ph parafinisk prosessolje. Den oljen må skyves inn i gummimidtblokken uten å ødelegge polystyrenendeblokkene som gir materialet dets styrke. En TPV inneholder en gummifase som må skjæres hardt nok til å spre seg jevnt, men ikke så hardt at den brytes ned. En TPU er fuktfølsom, og restvann i fôret gir bobler, overflatedefekter og et målbart tap av mekaniske egenskaper.
| TPE familie | Hovedsammensetningsoppgave | Etterspørsel etter fôring | Typisk pelletiseringsrute |
|---|---|---|---|
| SEBS / SEPS, oljeforlenget | Fordel olje i gummifasen uten å knekke de harde blokkene | Nedstrøms væskeinjeksjon pluss gravimetrisk polymermating | Vannring skjæring med varm ansikt eller undervannsskjæring |
| TPV (PP / EPDM) | Dynamisk vulkanisering under kontrollert skjær- og oppholdstid | Nøyaktig kurativ og oljedosering | Undervanns pelletisering |
| TPO-blandinger | Fordel fyllstoff og pigment jevnt | Sidemater for talkum eller kalsiumkarbonat | Strand eller vannring |
| TPU | Kontroller fuktighet og begrens termisk historie | Tørket fôr, forseglet transport | Undervanns pelletisering |
Den røde tråden er at de fleste TPE-formuleringer bærer minst to strømmer som stiv plastblanding ikke gjør: en væske og et pulver med lav bulktetthet. Å få disse to strømmene inn i smelten med en kontrollert hastighet er den største enkeltfaktoren for om linjen går jevnt over et fullt skift. Den samme logikken styrer reaksjonsekstruderingsprosesser, der polymeren bygges i tønnen i stedet for bare smeltes, som beskrevet i arbeidet med TPU reaksjonsekstruderingslinjer .
Momenttetthet er den første spesifikasjonen som skal fikses
Spesifikt dreiemoment er det mest nyttige enkelttallet for å sammenligne samroterende dobbeltskruemaskiner. Det beregnes som dreiemomentet på hver aksel delt på kuben av senterlinjeavstanden og uttrykt i Nm/cm³. En konvensjonell blandingsmaskin sitter på rundt 9 Nm/cm³. Design med høyt dreiemoment når 11 til 13,5 Nm/cm³, og Kunwei opplyser at dens blandingsorienterte maskin når 14 Nm/cm³.
Figur 1: Mye brukte momentklasser for samroterende dobbeltskrue-kompounderingsmaskiner, med 14 Nm/cm³-tallet som oppgitt av Kunwei for sin blandingsserie.
Momenttetthet konverteres direkte til ledig volum og brukbar skruhastighet. Å absorbere 150 phr olje krever nok fritt volum til at væsken kan tas opp uten å samle seg ved dysen. Å holde en varmefølsom elastomer intakt krever at det nødvendige blandearbeidet oppnås ved lavt turtall. En maskin med høyere dreiemoment gjør begge jobbene samtidig, fordi den samme ytelsen leveres med færre omdreininger, så hvert kilo TPE ser mindre total skjærhistorie.
Det er derfor dobbeltskrue ekstrudere med høyt dreiemoment har blitt standardvalget for TPE- og TPV-kompoundering i stedet for en valgfri oppgradering. Avveiningen er mekanisk: kileaksler, girkasselagre og skrueelementer må alle klassifiseres for belastningen, så et krav på 14 Nm/cm³ er bare troverdig når hele drivverket er bygget for å matche det.
KTS High Performance-serien Tekniske parametere Se produkt → Fôringsarkitektur: Oljeinjeksjon, fyllstoff og sidematere
De fleste TPE-linjer som ikke når nominell utgang er begrenset oppstrøms, ikke ved skruen. Tre fôringsavgjørelser betyr mest.
Væskeinjeksjonspunkt
Olje sprøytes inn i en tønneseksjon nedstrøms for en smelteforsegling, aldri inn i matehalsen. Injeksjonsledningen bør varmespores, og strømningen bør kontrolleres av en tannhjulspumpe eller en gravimetrisk doseringsenhet i stedet for av tyngdekraften. En typisk SEBS-formulering mottar 100 til 200 phr parafinolje, så en hastighetssvingning på noen få prosent er synlig umiddelbart i Shore-hardhet.
Tilsetning av pulver og fyllstoff
Talkum, kalsiumkarbonat, flammehemmere og fargepulver har alle lav bulktetthet og har en tendens til å fluidiseres i innmatingshalsen, noe som sulter skruen og forårsaker bølger. En sidemater som påfører lett undertrykk ved inngangspunktet komprimerer pulveret når det kommer inn i tønnen, og øker den effektive bulktettheten og stabiliserer matehastigheten.
Sidemater Sidemateren brukes til tvangsfôring av pulver, kortfiber eller premixmateriale, som fleksibelt kan møte prosessbehovet eller øke fôringsmengden. På... Se produkt → Gravimetrisk kontroll
Vekttap matere er standard på TPE-linjer fordi de korrigerer automatisk for tetthetsdrift mellom partier av fyllstoff og for gradvis endring i pellets bulkdensitet ettersom oljeinnholdet varierer. Volumetrisk fôring er bare tilstrekkelig når formuleringen er fast og råvarene kommer fra en enkelt kvalifisert kilde.
Smeltetemperatur, skjærkraft og devolatilisering
TPE-smelter er myke og varmefølsomme, så tønneprofilen stiger vanligvis til en blandingstopp og faller deretter igjen før dysen. En høy dysetemperatur gjør smelten for flytende til å kutte rent, mens en altfor kjølig dyse øker hodetrykket og kan forårsake smeltebrudd.
Figur 2: Illustrerende settpunkter for en oljeutvidet SEBS-forbindelse, med en kjølig matesone, en blandetopp nær sone tre og en fallende profil mot dysen.
To vakuumporter er typiske på en TPE-linje. Den første sitter umiddelbart etter oljeinjeksjonssonen for å fjerne lette flyktige stoffer og eventuell fuktighet som føres inn av fyllstoffet. Den andre sitter nær dysen for å fjerne gjenværende vann. Å kjøre begge portene på samme vakuumnivå er en vanlig feil; nedstrømsporten trenger normalt det sterkere vakuumet fordi smelten er tynnere og den frie overflaten er mindre.
Pelletisering: Strand, vannring eller under vann
Pelletiseringsruten bestemmer støvnivå, pelletform og hvor mye operatøroppmerksomhet linjen krever.
| Rute | Hvordan det fungerer | Best passform | Se opp for |
|---|---|---|---|
| Strand med luftkjølende transportør | Smelte kommer ut av dysen, avkjøles på en lang transportør, og kuttes deretter av en strengpelleteringsmaskin | Lav til middels ytelse, enkel visuell inspeksjon av smeltekvalitet | Oljerike karakterer holder seg til beltet; høyere støvnivå |
| Vannring hot-face kutting | Pellets kuttes ved formflaten og kastes i en roterende vannring | Middels effekt, runde pellets, moderat capex | Temperaturkontroll på formflaten må være tett |
| Undervanns pelletisering | Kutting skjer i et vannfylt kammer direkte ved dyseplaten | Høy ytelse, lukket system, lite støv, bra for myke smelter | Høyere capex; vannbehandling og skjermskift nødvendig |
For oljerike SEBS-kvaliteter foretrekkes vanligvis vannring og undervannsskjæring fordi pellets slukkes i det øyeblikket de kuttes, noe som låser seg i form før oljen kan migrere. Strandpelletisering har fortsatt en plass i prøvearbeid og i lavvolumproduksjon, hvor evnen til å se tråden er verdt mer enn den ekstra produksjonen.
Pelletisering under vann Undervannsdyseoverflate varmskjæring betyr at materialet kuttes til partikler i vann, og følger vannstrømmen direkte inn i rørledningen for avkjøling og forming. Se produkt → Hvordan en komplett TPE-sammensetningslinje passer sammen
En TPE-linje går i en fast sekvens, og hvert trinn begrenser det neste. Matere setter forholdet, sidemateren setter fyllmengden, ekstruderen setter blandearbeidet, og pelletiseringsmaskinen setter den endelige partikkelformen.
Figur 3: Skjematisk arrangement av et TPE-blandingstog, fra gravimetrisk mating gjennom dobbeltskrueekstruderen til pelletiseringsmaskinen.
Valg av skruediameter følger ønsket effekt i stedet for omvendt. Et maskinområde på omtrent 8 mm til 177 mm dekker alt fra et laboratorieforsøk på noen få kilo i timen til full industriell produksjon, og forsøk på den lille maskinen bør kjøres med samme spesifikke dreiemoment og samme oppholdstid som produksjonsenheten, ellers holder ikke oppskaleringen.
Ofte stilte spørsmål om TPE-kompoundering
Det er smelteblanding av en termoplastisk elastomerbase som SEBS, SEPS, TPV eller TPU med prosessolje, fyllstoff, antioksidant og farge, etterfulgt av pelletisering til frittflytende granuler som kan sprøytestøpes eller ekstruderes.
En skrue med høyt fritt volum med elteblokker for distributiv blanding, en kort dispersiv seksjon og en smeltetetning plassert foran oljeinjeksjonsporten. Myke TPE-smelter mister vanligvis kvalitet med aggressive skjærelementer.
Oljen var ikke helt absorbert før dysen. Kontroller at injeksjonspunktet sitter bak en skikkelig smelteforsegling, at vakuumporten nedstrøms fungerer, og at dysetemperaturen gjør at tråden eller dysen vender mot huden før skjæring.
I TPE-blanding forblir gummifasen ikke-tverrbundet og blir ganske enkelt myknet av olje. I TPV-produksjon er gummifasen tverrbundet inne i ekstruderen mens plastfasen forblir termoplastisk, noe som krever tettere kurativ dosering og oppholdstidskontroll.
Produksjonslinjer kjører vanligvis 100 til 200 ph parafinolje på SEBS-kvaliteter, omtrent halvparten av den ferdige forbindelsen i vekt. Utover det er den begrensende faktoren vanligvis smeltekjølekapasitet i stedet for injeksjonssystemet.
Ofte ja, men det må vurderes. De kritiske punktene er skruefritt volum, tilgjengeligheten av en nedstrøms injeksjonsport og vakuumporter, girkassens dreiemoment, og om pelletiseringsmaskinen kan håndtere en myk, litt klebrig smelte.
