熱塑性彈性體兼具橡膠彈性與塑料加工特性,在管材、密封件、日用制品等領(lǐng)域應(yīng)用范圍持續(xù)拓寬,彈性體造粒機(jī)是原料量產(chǎn)環(huán)節(jié)的工序。彈性體物料分子結(jié)構(gòu)特殊,熔體特性和通用塑料存在顯著差異,直接套用普通塑料造粒工藝,極易出現(xiàn)顆粒粘連、內(nèi)部孔洞、彈性回彈變形等各類(lèi)問(wèn)題,需要圍繞彈性體的加工特性搭建整套造粒方案。
絕大多數(shù)彈性體熔體具備較強(qiáng)的粘彈性,物料離開(kāi)模頭之后,會(huì)出現(xiàn)明顯的回彈現(xiàn)象。部分彈性體冷卻速度緩慢,高溫狀態(tài)下表面粘性較強(qiáng),切粒之后顆粒相互接觸就容易粘連成團(tuán),無(wú)法形成松散獨(dú)立顆粒。不同類(lèi)型彈性體軟硬程度區(qū)分明顯,硬度偏低的軟質(zhì)彈性體,粘連問(wèn)題會(huì)更加突出,工藝調(diào)整的重心需要放在加快表面冷卻、縮短顆粒相互接觸時(shí)長(zhǎng)兩個(gè)方向。硬質(zhì)彈性體雖然粘連風(fēng)險(xiǎn)有所下降,但熔體強(qiáng)度變化區(qū)間大,切粒過(guò)程容易出現(xiàn)碎屑過(guò)多的情況。
彈性體造粒機(jī)工藝路線選擇需要匹配彈性體硬度以及后續(xù)使用要求。拉條切粒工藝操作門(mén)檻較低,適合中等硬度彈性體加工,物料擠出形成連續(xù)膠條,經(jīng)過(guò)充分冷卻之后再進(jìn)行切粒。這條工藝存在明顯局限,低硬度彈性體膠條柔軟,牽引過(guò)程容易拉伸變形,膠條粗細(xì)難以保持統(tǒng)一。模面切粒工藝可以省去牽引工序,生產(chǎn)流程更加緊湊,但是對(duì)于冷卻系統(tǒng)的響應(yīng)速度要求更高,需要在顆粒切斷瞬間快速帶走表面熱量。水下造粒冷卻效率優(yōu)勢(shì)突出,產(chǎn)出顆粒外觀均勻,廣泛用于各類(lèi)軟質(zhì)彈性體,整套系統(tǒng)需要控制水體溫度,避免物料長(zhǎng)時(shí)間浸泡出現(xiàn)表面析出。
配方體系會(huì)持續(xù)改變彈性體造粒難度,很多彈性體成品配方當(dāng)中會(huì)添加礦物油、軟化劑等助劑。助劑添加比例較高時(shí),物料熔體粘性進(jìn)一步上升,析出風(fēng)險(xiǎn)增加,冷卻成型速度變慢。原料內(nèi)部的助劑分布不均,還會(huì)造成局部熔體強(qiáng)度波動(dòng),出料狀態(tài)時(shí)穩(wěn)時(shí)不穩(wěn)。投產(chǎn)之前充分完成混煉工序,保障助劑與基體均勻融合,可以降低后續(xù)造粒環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常的概率。
熔體輸送與模頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要適配彈性體流動(dòng)特性。彈性體熔體流動(dòng)對(duì)壓力變化較為敏感,流道內(nèi)部壓力劇烈波動(dòng),出料速率持續(xù)變化,切出顆粒尺寸差距變大。流道內(nèi)部盡量減少流動(dòng)死角,防止物料長(zhǎng)時(shí)間滯留發(fā)生組分析出或者熱老化。模頭開(kāi)孔排布、孔徑大小,需要結(jié)合熔體流動(dòng)速率調(diào)整,控制單孔出料流量,減輕后續(xù)切粒單元的處理壓力。
冷卻介質(zhì)的溫度、循環(huán)速度構(gòu)成關(guān)鍵工藝條件。風(fēng)冷工藝依靠氣流帶走熱量,適合不易吸水的彈性體;水冷工藝?yán)鋮s速度更快,但部分彈性體存在吸水傾向,長(zhǎng)時(shí)間接觸水體之后,顆粒內(nèi)部水分上升,下游加工時(shí)容易產(chǎn)生氣泡。針對(duì)物料特性選擇冷卻方式,同時(shí)把控冷卻時(shí)長(zhǎng),既保證顆粒充分定型,又規(guī)避吸水、表面助劑析出等次生問(wèn)題。
彈性體造粒機(jī)工藝調(diào)整需要兼顧熔體粘性、冷卻速率、切粒節(jié)奏三者平衡,不存在通用的標(biāo)準(zhǔn)化方案。結(jié)合彈性體種類(lèi)、配方組成、成品顆粒外觀標(biāo)準(zhǔn),逐步調(diào)整整套系統(tǒng)運(yùn)行條件,才能持續(xù)產(chǎn)出品質(zhì)穩(wěn)定的顆粒原料。