Ludovic排气口“冒料”问题——解决方案

双螺杆挤出机是一种常见的塑料加工设备，用于将塑料通过加热、熔融和挤压的方式形成所需的产品形状。在挤出过程中，通常需要从熔料中排出气体,这些气体如不能排出,制品表面或内部可能会显现孔隙、气泡及表面晦暗等缺陷，严重地可影响到制品的物理机械性能、化学性能和电性能。但是在排气时，常见的问题是从排气口冒料，少量的料会影响挥发份的排出，使产品质量受到影；大量冒料就会堵塞排气口，甚至导致停机。  

“冒料”问题并非单一因素导致，通常是多因素叠加的结果，原因可以从三个方面考虑：  

1）螺杆组合设计：  

• 熔封不强：排气口上游建立的压力不足以形成有效密封。    

• 泵送能力不足：排气段下游的输送能力太弱，无法及时将物料“拉走”，导致物料在排气段堆积。    

2）工艺条件：  

• 熔融不充分/熔封失效：物料在到达排气口时未完全熔融，无法形成有效的熔体密封。    

• 填充度过高：喂料量与螺杆转速不匹配    

• 真空启动时机不当：过早开启高真空，在挥发分大量产生前就施加过强的抽力。    

3）物料特性：   

• 材料含水/挥发分    

• 玻纤表面的挥发分（玻纤挤出）    

• 材料热分解    

根据上述分析，若局部填充率和压力过高，这些排气口可能会出现溢料现象。借助Ludovic软件，可识别并解决这一溢料问题。Ludovic提供双螺杆挤出全工艺仿真，可以给出材料在沿着螺杆挤出方向上的压力、填充率等结果。同时在软件中可以自由调整螺纹元件排布，DOE分析可以优化工艺条件。  

本文将结合 SCC公司一位客户的工业应用实例，介绍Ludovic软件“冒料”问题上的应用。  

挤出机配置与问题  

挤出机直径 : 27.2 mm，排气口位置#18号螺纹元件。  

Ludovic软件识别  

采用Ludovic 软件对该挤出过程进行模拟，进而识别“冒料”问题，得到如下结果：  

从上图结果可以看出：  

• 压力（表压）> 0 bar    

• 填充率= 1    

当出现上述结果时，会发生“冒料”现象。要解决此问题，需调整工艺配置，以降低排气口附近的局部填充率和压力。借助Ludovic软件可尝试多种解决方案。下面介绍两种可行的解决方案。  

1. 降低喂料量(从70 kg/h降至35 kg/h)。  

从降低喂料量的仿真结果可以看出，降低喂料量后可减小通过限流元件所需的压力，也能降低排气口处的局部压力。当流量Q = 35 kg/h, 排气口位置处压力降低至0 bar, 这意味着此处无材料溢出。  

2. 调整排气口位置  

从上图可以看出，在新的模拟中，排气口设置在#16 螺纹元件的起始端。排气口处:  

• 压力 = 0 bar.    

• 填充率< 1.    

根据上述结果，我们可知在新排气口出处不会发生溢料。  

小结  

Ludovic软件可帮助用户识别可能存在溢料问题的工艺配置，并尝试可行的调整方案，以防止溢料现象发生。Ludovic的部分客户已采用类似方法解决了这一问题。  

本文介绍了两种解决方案：  

1 降低喂料量  

2 调整排气口的位置.