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PET免除濕干燥螺桿擠出加工技術及其應用
點擊次數(shù)：369 發(fā)布時間：2015/11/25 14:03:03
PET自問世以來，由于成纖性能優(yōu)良，一開始就被廣泛用于合成纖維工業(yè)，在塑料工業(yè)方面，開始局限于制造雙向拉伸薄膜，后來又廣泛應用于中空容器。而今擠出法生產(chǎn)的APET片材經(jīng)熱成型加工成各種包裝產(chǎn)品，以其良好的氣體阻隔性、不含有其它添加助劑、純凈衛(wèi)生、具有良好的韌性和延伸性、優(yōu)良的可回收性等特點，廣泛用于電器、玩具、食品等各類包裝及廣告印刷行業(yè)。
PET切片屬于一種飽和線性高分子聚合物，在分子結(jié)構(gòu)中含有親水基團-COOR，極易吸水，如果切片中含有水分，在熔融擠出時，會引起水解作用，使熔體粘度和分子量顯著下降，導致擠出成型的片材起泡、變脆、發(fā)黃等異�，F(xiàn)象。所以，對PET的擠出加工有兩條路線可走：一是“預結(jié)晶-干燥-熔融擠出”路線；另一個是采用排氣擠出機直接擠出成型。
由于PET原料本身的特性，在對PET進行傳統(tǒng)加工前，都要將PET原料進行預結(jié)晶和干燥一段時間，等達到要求的含水率時，再對其進行加工，這樣既費時又耗能。雖然現(xiàn)在的干燥技術有了長足進步，降低了干燥過程中能量的消耗，但預干燥部分能耗依然很大。采用排氣擠出機直接擠出PET在設備成本和能耗方面相對有優(yōu)勢，但擠出機的設計難度較大，一般意義上的排氣擠出機很難勝任PET的排氣要求，實際擠出效果并不理想，所以“預結(jié)晶-干燥-熔融擠出”的加工方式一直很流行。近年來，隨著人們對PET及其加工設備認識的不斷深入，以及全球能源成本不斷升高，直接擠出成型PET技術備受關注，與之相應的各種擠出設備也層出不盡。
為及時、快速地排出PET熔體中水分，人們不斷設計出能夠提供大的比表面積和高的界面更新速率的擠出設備，結(jié)構(gòu)上越來越復雜，這就給制造、安裝、使用和維護都帶來諸多不便。上述擠出機的排氣段設計原則適用于所有需要排氣的聚合物加工，并不只是PET。實際上，針對PET的特點，一種經(jīng)過特殊設計的單螺桿擠出機也同樣能勝任高含水率的PET免干燥排氣加工。
PET免干燥單螺桿加工
PET是極性的高聚物，易吸水，完全干燥的PET切片放置在空氣中，30分鐘內(nèi)吸水量就能達到500ppm，一般切片的平衡吸水率是0.4%，這么高的含水量熔融加工會導致PET熔體的嚴重水解而使制品不具備使用價值。水在PET切片中存在有2種狀態(tài)：吸附的和締和的。屬締和的水為0.02%左右，吸附的水在120℃下可除去，締和的水要140℃才能除去。而一旦PET熔融后，在*先的5分鐘之內(nèi)，熔體水解*為劇烈，以后逐漸變得平緩。
PET排氣擠出機設計原則
1. 目前各種排氣擠出機都是在聚合物熔融后抽真空排氣，根據(jù)需要，可設置多個排氣口，總可以把含水量和小分子組分降到人們期望的水平，這種設計用于處理那些對水不敏感的物料（如PS、ABS等）是沒有問題的，但對PET卻不理想。因為水對PET熔體具有劇烈降解作用，要求PET排氣擠出機要具有固體排氣能力，即在PET沒有熔融前就盡可能多地把水蒸汽抽出機筒外，這一點顯著區(qū)別于常規(guī)排氣擠出機的設計理念。
2. PET熔體排氣必須在盡可能短的時間內(nèi)完成，考慮到*先的5分鐘內(nèi)PET熔體水解*為劇烈，要求排氣操作不要超過1分鐘。而常規(guī)材料排氣時間越長排氣效果越好，但這對PET不適用。
3. 在兼顧產(chǎn)量的同時，PET排氣擠出機固體段要盡可能地長，螺槽盡可能淺，有利于PET切片的均勻受熱，使得更多的水從切片中蒸發(fā)出來。
4. 在不冒料前提下，熔體排氣段的螺槽盡可能淺，減薄熔體內(nèi)氣泡擴散路徑；同時PET熔體粘度相對較小，位于其中的氣泡擴散較為容易，為短時間內(nèi)快速脫揮提供可能。
5. 螺桿的熔融段和熔體輸送段采用柔性螺紋設計，為PET熔融和輸送提供溫和剪切，實現(xiàn)低溫擠出，避免PET的熱降解。
根據(jù)以上PET排氣擠出機設計原則，南京國塑擠出裝備有限公司研制了PETP100型單螺桿排氣擠出機，專用于PET免干燥加工。生產(chǎn)測試達到預期效果：*終片材粘度降在0.03 -0.05 dl/g之間。
免干燥擠出機的應用
PET免除濕干燥擠出機可以加工PET瓶片料、破碎料或粒料，可直接擠出制品或者造粒等。由于原料無需結(jié)晶、干燥，所以節(jié)省了結(jié)晶、干燥裝置，降低了設備成本和能耗。采用結(jié)晶干燥擠出技術路線的能耗是0.5kwh/kg，而采用免干燥擠出機能耗為0.3kwh/kg，節(jié)能效果顯著。
相對而言，采用免干燥擠出加工方式比傳統(tǒng)的結(jié)晶干燥擠出更靈活，根據(jù)需要，它可以快速地更換原料，而不用等待對聚合物進行預干燥；南京國塑的PET免除濕干燥擠出機加工的PET*終粘度降為0.03 dl/g -0.05 dl/g，在滿足工業(yè)生產(chǎn)需求的同時，由于采用了單螺桿排氣方式，與雙螺桿和多螺桿擠出機相比，設備成本更低，操作更方便。
隨著全球能源短缺的不斷加劇以及全球能源成本的不斷升高，節(jié)能降耗的觀念已深入到工業(yè)的各個領域，傳統(tǒng)的需要在加工前進行預干燥的技術由于其本身的缺陷必將慢慢退出主流，而無需干燥的PET加工技術由于解決了能耗問題，同時具有很好的靈活性并能促進生產(chǎn)率的有效提高而必將成為PET的主流加工方式。
原創(chuàng)作者：南京國塑擠出裝備有限公司
