使用這些雙螺桿“工具”可提高彩色顏料分散體的質量

雙螺桿配混擠出機是分為不同單元操作的單個設備。將每個單元操作視為工具箱的一部分，有助于確定可以添加或改進哪些內容以處理優(yōu)質的色母粒。

共向嚙合雙螺桿擠出機特別適用于加工彩色顏料母粒，具有高產量下出色的分散性、高顏料負載水平、螺桿和機筒部件使用壽命長以及機器操作簡單等優(yōu)點。

也就是說，色母粒的加工有其自身的一系列挑戰(zhàn)，例如原料的處理、顏料的分散以及顏色變化之間的清潔度。本文將探討可用于生產高質量色母粒的工具，以及克服加工挑戰(zhàn)，同時大限度地提高產量和產品質量的技術。

雙螺桿擠出機可以被視為一個“工具箱”，為操作員或工藝工程師提供高度靈活的各種零件，可以修改和/或移動以適應特定的配混任務。生產高質量的顏料分散體在雙螺桿擠出機上得到了廣泛的證明，但并非每種顏料的行為和加工方式都相同。顏料的處理方式及其在雙螺桿擠出機內的處理方式對最終產品的性能至關重要。

首先，雙螺桿擠出機雖然被視為一種設備，但也包括一個單獨的單元操作的維度。為了了解如何實現性能的最終產品，仔細研究雙螺桿擠出機的每個單元操作至關重要。

本文將主要關注母料復合的分流進料方法，而不是預混方法，盡管兩者都是生產彩色顏料母粒的可接受方法。

機組操作：上游進料

首先，了解原材料原料很重要。喂料機（如雙螺桿喂料機、單螺桿喂料機等）的選擇取決于喂料的行為。一旦為每種原材料適當地選擇了喂料器，那么將該材料進料到雙螺桿擠出機中可能是下一個挑戰(zhàn)。根據原料的不同，材料在實際送入機器之前可能會發(fā)生流態(tài)化和曝氣。

將進料器放置在雙螺桿擠出機上方對于大限度地減少原料的流化和曝氣起著非常重要的作用。大量的空氣與粉末一起夾帶（不是顆粒），粉末需要一個逃逸的地方。如果沒有過濾襪或中央抽吸系統(tǒng)連接到進料系統(tǒng)，則從擠出機逸出的氣體將阻礙進料的進料。

根據經驗，通常不超過15%的顏料粉末應進入雙螺桿擠出機的主進料。

關于原料曝氣，喂料機高度高于擠出機的位置也至關重要。一旦原料進入進料器，粉末就有機會壓實一點，從而增加其堆積密度。當喂料機開始喂料時，根據擠出機上方的高度，原料會充氣，這反過來會降低堆積密度，導致進料量出現問題。

根據經驗，通常不超過15%的彩色顏料粉末應進入雙螺桿擠出機的主進料，以防止進料問題。但是，如果已經有彩色顏料的顆粒母粒形式，則不會遇到進料問題。

對于顏色顏料粉末負載量高于 20% 和任何高達 80% 的粉末，強烈建議在主進料器和側喂料器之間分體進料，其中可以在下游放置多個側進料器以添加彩色顏料。

機組操作：熔煉

雙螺桿擠出機內的熔融聚合物受到許多因素的影響，包括外部加熱，內部摩擦和/或聚合物熔體的熱傳遞。雙螺桿擠出機設置了不同數量的區(qū)域，包括內部過程的加熱和冷卻，其中能量被吸收到系統(tǒng)中或從系統(tǒng)中移除。當然，隨著擠出機尺寸的增加，由于表面體積比的減小，外部加熱的影響會降低。

另一個影響是雙螺桿擠出機內部聚合物顆?；蚍勰╊w粒之間或材料和螺桿元件之間發(fā)生的內部摩擦。例如，摩擦和剪切應力發(fā)生在捏合塊的狹窄間隙中。這完全受安裝的螺桿型材類型以及產量和擠出機螺桿速度的影響。聚合物熔體中的傳熱有助于封裝任何未熔化的聚合物，以幫助形成完整的熔體。

捏合和混合區(qū)的設計完全由被處理的聚合物的類型決定，但可以包括各種捏合元件。這些可以包括三個葉片和兩個葉片的45°（輸送）揉捏元件、兩個葉片90°（中性）揉捏部件和/或左手（保留）揉捏或輸送部件。

這些元素的組合提供了必要的機械能和停留時間，以便在聚合物向下游移動之前有效地熔化和均質化聚合物。左手（保持）元件對雙螺桿擠出機內的熔體加壓。重要的是將此部分設計為不會過度剪切和降解聚合物。同樣重要的是要注意，一旦材料離開熔融部分，它應該完全熔化，以提供適當的潤濕正在下游引入的彩色顏料。

為了了解如何實現性能的最終產品，仔細研究雙螺桿擠出機的每個單元操作非常重要。

隨著雙螺桿擠出機技術的進步，螺桿元件設計已經偏離了在工業(yè)中廣泛使用的經典Erdmenger輪廓。這些所謂的“漸開線螺桿元件”的幾何形狀發(fā)生了變化，同時保持了同向旋轉雙螺桿擠出機中的自擦拭輪廓。在熔煉段和下游混合段使用漸開線元件可減少標準設計中觀察到的填料摻入限制。漸開線元件使用戶能夠將填料或彩色顏料送入雙螺桿擠出機的主進料中，同時降低熔化不足的風險。

關于下游混合，漸開線元素的使用也可以減少填料摻入不足的限制?？傮w而言，漸開線元素是用戶可以用來克服在配制大量填料或顏料時遇到的限制的一種工具。

單元操作：“分體進料”

前面提到過，根據配方中彩色顏料的負載量，根據其顆粒形狀和大小，有機會將一些彩色顏料送入雙螺桿擠出機的主進料中高達15%左右。但是，當考慮到彩色顏料的高負載（高達80%）時，有可能在雙螺桿擠出機的主進料器和位于下游的側進料器（有時是多個側進料器）之間“拆分進料”。分體進料的比例取決于物料類型和裝載水平;但歸根結底，找到最有效的方法是一種平衡行為。

機組操作：下游混合/排氣

熔融部分是在雙螺桿擠出機上生產優(yōu)質彩色顏料分散體的非常重要的工具。下游混合部分也是如此。一旦彩色顏料被有效地引入雙螺桿擠出機中，并且聚合物熔體對顆粒進行了適當的潤濕，下游混合部分的設計對于分配和分散彩色顏料至關重要。前面提到過，當進入下游側進料器時，空氣確實會被顏料粉末夾帶，其中一些空氣通過側進料機筒本身上的上游通風口進行反向排放。

然而，大部分夾帶的空氣實際上進入了下游混合部分，如果設計不正確，可能會導致夾帶的空氣向后移動并返回側進料器，從而阻礙材料的流動。下游混合部分的目的是用熔體潤濕顏料，并將夾帶的空氣輸送到下游，在那里可以放置大氣通風口以讓空氣逸出。

單元操作：脫揮

現在產品已經經歷了大部分上游單元操作，材料非常接近退出雙螺桿擠出機并進入下游設備。有時被忽視的一個領域是機器的脫揮（或脫氣）部分。這是一個重要的單元操作，因為當材料進行真空應用時，氣泡和/或揮發(fā)物從聚合物熔體中剝離出來，提供無孔且致密的顆粒。

如果最終顆粒中存在孔隙，則會影響最終成型部件的強度和耐用性。雙螺桿擠出機提供了一種相當簡單的真空應用方法，它由一個開放的（或排氣）桶組成，帶有連接到分離鍋（或冷凝器）和真空泵的真空圓頂。

在某些情況下，無論施加何種真空度或使用何種擠出機螺桿速度，材料仍然會從真空排氣口逸出，堵塞通風口并阻止充分脫揮。在這種情況下，一種有時稱為側面脫氣裝置（ZS-EG）的設備將用于幫助將材料保持在雙螺桿擠出機內，同時讓氣體逸出以進行適當的脫揮。

單元操作：壓力積聚和造粒

通常不會花太多時間考慮雙螺桿擠出機壓力積聚部分的設計。 該部分中的聚合物流是由于螺桿的旋轉而流向螺桿的阻力流和上游的壓力流（遠離雙螺桿擠出機的排放）的組合。請注意真空端口的位置，因為過多的壓力積聚會導致脫揮問題。

通常，色母粒的造粒將涉及拉條或水下造粒。接近80%的彩色顏料的較高負載量可能會導致股線非常脆，在這種情況下，水下造粒將是更好的選擇，但這完全取決于所使用的顏料類型。