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使用挤出机的塑料颗粒再生技术,为何几乎不被应用?
时间:2020.07.09
责任编辑:Auguste
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今天,为大家介绍一个几乎不被应用的方案——


使用挤出机的塑料颗粒再生技术



一般注塑成型工程,从注塑机到模具内都会有浇道和料头通过,由于产品的模屑内充填了塑料,待把产品取出后,产品以外的浇道和料头就变成了废弃物。


可是,热塑性塑料就和它的名称一样,具备加热时熔解,冷却时凝固的特征。冷却后虽然会凝固,只要再加热仍然会熔解。


因此,如果能有效运用浇道和料头,可以大幅减少投入资源。


在大型成型品中,产品和浇道,料头的比例大约是1:1。而大家所使用的电脑读取镜片或手机镜头之类的小部件,以产品比例为一成的话,浇道和料头占九成,在产品的使用部分占绝大比例,然而却由于种种原因,这些浇道和料头不再利用,作为废弃物被送往焚烧炉,或被送到掩埋处埋掉。


阻碍浇道和料头再利用的原因和对策


根据产品制作图的记载事项,有些情况下不能使用浇道和料头的粉碎材,也有粉碎材的使用要低于30%的情况。也就是说,按照图面上的规定,不能使用粉碎材,或是受到限制。


不用说,塑料是使用宝贵的机油资源,再经过消耗各种能源的工厂后制造完成。把塑料当做废弃物燃烧掉,这是浪费地球资源,促进地球温暖化,危害地球环境的行为。


为什么还要允许如此不明智的行为限制粉碎材的使用比例呢?注塑成型后的塑料遇热会分解,是否因此被认为强度也降低了呢?


在图表上出现的是视差热量计的测量结果。这里的塑料使用某公司的尼龙,正如同您看到的,从热分解的角度分析,不管再生利用几次,物性上几乎没有变化。


工程塑料本来就具备耐热的性质,如果不是由于过度加热或加湿产生了加水分解,塑料成分发生变直或劣化的情况非常罕见。具有这项特质的浇道和料头要是白白作废,等于是将还能利用的贵重材料无端地浪费了。


作为积极实践企业社会责任的生产者,应该要透过粉碎材的回收利用,采取节省资源的基本态度。


粉碎材和粉末造成不良状况的原因



针对这一点,从原因及结果来分析,认为有部分看法是正确的。在镜片业界一般都说粉末是造成白点的原因,这是表示粉末还没熔解就已经充填了。不过为什么粉末不会溶解呢?


在这里使用同样的烧杯测量,看看同一容量的新料和粉碎材的个别重量。范例中采用的是某种LCP,新料为87公克,可是粉碎材却少了20%,只有71公克。就是说粉碎材体积比较大,空气占的空间比较多,用粉碎材进行成型会比使用新料含有更多的气体在内,由于空气提高了隔热效果,也会发生无法将热量充分传达至粉末的情形,结果造成粉末在没有完全熔解的状态下就直接充填到模屑中。要是使用一般销售的除粉装置,可以除去材碎中的粉末,或许会是有效的方法。


然后让我们看看超级工程塑料,由于需要在高温下才能溶解,粉碎材的形状参差不齐的话,成型条件也不理想。这个问题在使用LCP或PPS之类塑料时经常被提出来说明,即使已经除去粉末,粉碎材本身的形状却有问题。


具体而言,粉碎材切面的形状成为不良状况的原因。


图片上显示镜片用的某种粉碎材看起来没有粉末,颗粒也均匀。但是如果将颗粒放大进行观察,其实切面高低不一,还有尖锐的凸起部分,这些部分扩大了切面面积,导致热传导效率降低。甚至高低不一的部分含有气体,形成了断热层,使得热量更不容易传导。


要解决这个问题,最有效的对策应该是要把粉碎材投入挤出机再次熔解,重新制造为形状平滑均匀的颗粒。


说到这里,已经可以逐渐明白不使用粉碎材的一些原因跟解决对策了。要回收利用浇道和料头,引进造粒机是最理想的方法。只要把粉碎材加工为塑料颗粒,就不会因为粉末和切面发生问题。


选择造粒机的时候需要注意的要点



首先,从挤出机说起,一般挤出机的螺杆设计都相当重视挤出量和混炼性,因此造粒机的挤出机规格也会比较大,比如某家日本厂牌的造粒机,螺杆直径相当大,约有40mm左右,整体长度也非常长,所以塑料的热滤率也会变长,提高引发加水分解的几率。


塑料分解时发生的气体虽然可以从料桶的排气口排出,可是只要发生了分解的状况,就不适合进行回收利用,而且因为粉碎材进行再熔解时不需要用添加物,所以没有必要太过重视混炼性,因此能够确保适度挤出量的直径不会发生分解的设计,加上受热履历短的总长,可以说是最理想的螺杆。


下一个重点所提到的是冷却方式。使用水槽方式冷却时,LCP及尼龙等等低粘度塑料丝束在进入水槽之前会有断裂的情况,所以不太适合工程塑料。


输送带冷却方式是将通过金属输送带的丝束同时冷却的方法。输送带方式由于丝束有时候会弯曲蛇形,工作人员需要坚持,想要运用在自动化连续生产上会有困难。


热切方式则是把刚挤出来的丝束迅速裁断的方法。若是三百度以上的高温塑料冷却能力不够,裁断后的颗粒有时候会黏在一起,仍然不适合运用在工程塑料上。某公司开发了干式空冷系统,将丝束又导致金属通道中,再用压缩空气和细微水雾进行冷却,用这个方法可以解决上述的难题。


最后需要考虑一下操作性能。大型挤出机因为是从交口同时吐出六到八条的丝束,所以每一条丝束都要用手工作业去处理。除了费时费力,丝束还会偶尔黏在一起,每次都必须因此停止运转。


就算丝束只有一条的机种,将丝束装置到切刀组件的工程,依然需要人工处理。对于工作人员而言,效率不好也相当麻烦。


前面已经介绍过利用压缩空气和细微水雾的非接触冷却方式,这个方法可以自动输送丝束到冷却通道,因为这项功能可以实践造粒整体工程自动化,只需要按下启动键并可以进行自动生产,操作性能可说十分优异。


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