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片材挤出实验线工艺要点

通过使用片材挤出实验线制备PBAT/PLA生物可降解共混片材,因为这个过程各环节都紧密关联运作,所以需要严格要求对待对物料输送、熔融塑化、均匀挤出以及稳定成型等环节。以下将详细介绍其核心的片材挤出工艺控制要点。

片材挤出实验线
哈尔技术片材挤出实验线

PBAT/PLA共混片材挤出实验线工艺要点

一、原料预处理与精准喂料

确保喂料稳定是保障后续工艺平稳运行的基础。

1.充分干燥处理:PLA和PBAT原料必须经过充分的干燥处理。通常情况下,PLA需在80℃的真空环境下干燥4 – 6小时,PBAT则需在60℃条件下干燥3 – 4小时。若原料中残留微量水分,在挤出机内会导致水解反应,进而引发发泡现象,破坏片材的结构完整性。

2.原料预混与喂料操作:将干燥后的PBAT和PLA颗粒,以及相容剂、助剂等按照既定配方,在低速混合机中进行充分预混,确保各成分均匀分布。实验线大多采用失重式喂料机,需要根据目标产量和主机转速,精确设定并校准喂料速率,保证物料以恒定的比例进入挤出机。

二、挤出机共混塑化工艺精准调控

这一阶段是决定共混物熔体质量和分散均匀性的关键环节。

1.合理设定温度曲线:要依据PBAT和PLA的热性能特点,设计合理的筒体温度梯度。典型的片材挤出工艺温度曲线为:加料口温度控制在160 – 170℃,压缩段温度为170 – 180℃,计量段温度在175 – 185℃。机头与连接器的温度可设定在175 – 180℃。整体原则是在保证PLA充分熔融的前提下,尽可能降低加工温度,并缩短物料在高温环境下的停留时间,以抑制PBAT的热降解。

2.优化螺杆构型与转速:实验线所使用的双螺杆挤出机,其螺杆组合应包含输送、混合和剪切元件。适度的剪切有助于物料的分散,但过强的剪切会产生大量热量,加剧物料的降解。主机转速需要与喂料量相匹配,形成稳定的熔体压力。建议在较低转速下进行调试,观察熔体的状态后再进行适当调整。

三、熔体输送、成型与冷却定型控制

稳定的模头挤出和冷却定型是获得合格片材的直接保障。

1.熔体泵与静态混合器的作用:在挤出机和模头之间加装熔体泵,能够显著稳定输出压力和流量,减少压力脉动,这是保证片材纵向厚度均匀的关键因素。静态混合器则可以进一步使熔体的温度和组成更加均匀。

2.T型模头的精细调节:模头的温度需要保持均匀,通常设定在熔体温度范围的中下限。通过精确调节模唇各个位置的加热螺栓,可以微观控制局部的阻力,从而在线调整片材的横向厚度分布。在开机前,需要对模头进行充分预热,并预设一个较小的初始唇口开度。

3.冷却与牵引的协同控制:离开模头的熔融片材应立即进入三辊压光机或冷却辊系统。辊温需要进行分级控制:上辊温度通常较高,用于进行初步定型和抛光;中下辊的温度逐渐降低,完成最终的冷却和定型。牵引辊的线速度必须与挤出速度、冷却辊速度精确同步,速度的微小波动都会直接导致片材纵向厚度不均匀或内应力积聚。

四、实验线运行中的关键调整与问题解决

1.片材边缘的优化控制:由于熔体具有弹性,片材的实际宽度会大于模唇宽度,且边缘往往较厚。可以通过微调模头两端的温度或开度,或者在线安装自动边缘修整装置来改善这一现象。

2.厚度均匀性的保障措施:若片材纵向厚度出现波动,需要检查喂料的稳定性、熔体泵的压力以及牵引速度的同步性;若横向厚度出现波动,则主要依靠精细调节T型模头的唇口开度来解决。

3.表面缺陷的排查与处理:如果片材表面出现鲨鱼皮、熔体破裂等不光滑现象,通常表明挤出温度过低或模头唇口处的剪切应力过高,此时需要适当提高模头温度或降低挤出速度。若片材表面存在晶点或未熔物,则需要检查原料的清洁度、干燥效果,或者提高螺杆熔融段的温度和剪切力。

总之,在片材挤出实验线上成功制备PBAT/PLA共混片材关键在于:稳定控制从“干燥喂料→熔融共混→稳定挤出→均匀冷却→恒速牵引”的全流程体系。每一项片材挤出工艺参数的微小变化都可能影响最终片材的外观和性能,因此详细记录参数和分析其中的关联才能确定自身需要理想的工艺参数。