CN209869357U - 高分子复合材料在线脱挥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型针对现有的在线脱挥装置存在的聚合物易冒料、真空度提高受限，脱挥效果不能满足连续生产的问题，提供一种高分子复合材料在线脱挥装置，属于高分子材料加工技术领域。该装置包括挤出机螺筒、设置在挤出机螺筒内的双螺杆、真空筒体、设置在真空筒体内的螺杆、冷凝泵、机械真空泵组和水环泵，所述挤出机螺筒的侧面设置脱挥口，真空筒体设置在脱挥口上，双螺杆的脱挥口段由两组SME螺纹元件组成，真空筒体与冷凝泵、螺杆泵连接，或者真空筒体与冷凝器、罗茨泵‑水环泵连接。该装置杜绝了聚合物的冒料问题，又能够防止冷凝后的VOC回流到机筒内，提高了在线脱挥效率。该装置SME螺纹元件、侧真空系统及多级真空泵组，改善了脱挥效果。

Description

高分子复合材料在线脱挥装置

技术领域

本实用新型涉及高分子材料加工技术领域，具体涉及一种高分子复合材料在线脱挥装置。

背景技术

由于塑料原料中残留添加物的存在，塑料在加工和使用过程中会缓慢的释放VOC，特别是在与人们生活密切相关的家装、车用材料、生活用品产品领域，直接危害人身健康和环境污染。VOC的处理技术主要分为两大类：一类是在生产环节防止或减少VOCs排放的控制措施，如更换掉有毒有害易挥发原料、改进生产工艺技术等从而消除VOC排放；第二类是在生产过程控制并消除VOC的治理措施，如在线脱挥处理与烘料仓高温热脱附等方法。

在线脱挥技术目前已经具有了较多的研究和报道，但是其在具体应用中仍具有不同的工艺问题需要解决，有效使用各种脱挥技术，可以大大提高脱挥效率，增加产量。例如，耿孝正在《双螺杆挤出机及其应用》中就对脱挥工艺进行了详细介绍，并指出温度、转速、压力以及注入水等对聚苯乙烯脱挥的影响，其中注入水可以将苯乙烯单体含量降低约50％。CN107337853A发明了一种低雾化值低挥发性、低气味的汽车内饰用聚丙烯组合物的制备方法，通过聚合物的选择，结合两段注水冲洗抽提脱挥和三组分均化罐，该方法结合注水、真空和均化脱挥等工艺，能够有效降低VOC含量和气味，但是由于两段注水，工艺复杂，且水蒸气的排出导致真空度难以提高，机筒内压力变化较大，产量较低。CN 207256810 U通过高压水接头通过在熔融树脂部分填充区中，在压力下将水注入到其中，水被成功地均匀分散进树脂中，通过在下游的脱挥发份区处实施发泡脱挥发份将包含在树脂中的挥发性组分除去，使有机挥发物VOC被真空吸走，从而可降低VOC含量。但是注水、真空和均化脱挥等工艺，由于机筒内和机筒外压力差较大，气泡在熔体内增长，体积增大，易产生冒料，且由于真空泵抽气速率限制，真空度很难达到高真空。CN 102501361 A使用压料装置，在脱气口上端通过螺杆压料，来预防冒料等问题，能在不减小脱挥面积的情况下实现高效的脱挥方案，但VOC易在螺杆顶端凝结，然后回流到机筒中，造成聚合物熔体污染。CN 201573331 U公开了一种侧脱挥口，减少了脱挥物在重力作用下倒流进入机筒，但是没有螺杆单元，如果熔体压力较大则可能冒料，影响生产。现有设备存在的问题，影响了脱挥效率，不能够满足聚合物的高效连续生产。

发明内容

本实用新型针对现有的在线脱挥装置存在的聚合物易冒料、真空度提高受限，脱挥效果不能满足连续生产的问题，提供一种高分子复合材料在线脱挥装置，该装置SME螺纹元件、侧真空系统及多级真空泵组，改善了脱挥效果。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种高分子复合材料在线脱挥装置，包括挤出机螺筒、设置在挤出机螺筒内的双螺杆、真空筒体、设置在真空筒体内的螺杆、冷凝泵、机械真空泵组和水环泵，所述挤出机螺筒的侧面设置脱挥口，真空筒体设置在脱挥口上，双螺杆的脱挥口段由两组SME螺纹元件组成，真空筒体与冷凝泵、螺杆泵连接，或者真空筒体与冷凝器、罗茨泵-水环泵连接。

所述水环泵为单级水环泵或者二级水环泵，优选二级水环泵。

所述罗茨泵为一个罗茨泵或者多个罗茨泵串联组成的泵组，优选罗茨泵组。

与现有技术相比，本实用新型提供的高分子复合材料在线脱挥装置，使用SME螺纹元件，增加聚合物在脱挥区域停留时间，加大聚合物轴向流动，增加界面更新，提高脱挥效率；使用侧真空系统，螺杆与螺筒水平连接，VOC等挥发物质通过螺杆间隙排出，而物料由于螺杆的挤压作用而不能出来，即使是非常高的真空下也能保证不冒料，连续生产；通过多级真空泵组，提高真空度。该装置杜绝了聚合物的冒料问题，又能够防止冷凝后的VOC回流到机筒内，提高了在线脱挥效率。

附图说明

图1为实施例高分子复合材料在线脱挥装置的结构示意图。

图中：1、挤出机螺筒；2、双螺杆；3、真空筒体；4、螺杆；5、冷凝器；6、罗茨泵(组)；7、二级水环泵；8、脱挥口；9、马达。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

本实施例提供一种高分子复合材料在线脱挥装置，如图1所示，包括挤出机螺筒1、设置在挤出机螺筒内的双螺杆2、真空筒体3、设置在真空筒体内的螺杆4、冷凝泵5、罗茨泵(组)6和二级水环泵7。挤出机螺筒的前端设置物料加入口(图中未示出)，物料随着螺杆的转动向后运移，经过自然排气段(图中未示出)后移动至挤出机螺筒的真空排气段，真空排气段挤出机螺筒料的侧面设置脱挥口8，真空筒体3设置在脱挥口8上，马达9与螺杆4传动连接。双螺杆2的脱挥段由两组SME螺纹元件组成，真空筒体3与冷凝泵5、罗茨泵(组)6和二级水环泵7依次管道连接。

二级水环泵可以用水环泵来代替。

机械真空泵组可以选用螺杆泵代替罗茨泵-二级水环泵。

在脱挥口使用SME螺纹元件，其螺楞上具有不同密度的沟槽。脱挥段为纯螺纹元件时，物料仅集中在螺纹的推力面上，分布区域会随着填充度的增加而扩大；脱挥段排列开槽螺纹元件时，由于物料可以从开槽部位产生漏流，所以在螺棱的两侧都有物料，基本上布满了整个螺杆表面，明显增加了物料的分布面积。同时，开槽螺纹元件可以大大提高脱挥段聚合物的停留时间，增加脱挥表面积，提高脱挥效果。另外，使用SME螺纹元件可以增强轴向混合，提高聚合物界面更新效率，有利于VOC的脱出。

双螺杆水平与真空筒体连接，VOC等挥发物质通过双螺杆间隙排出，而物料由于真空筒内螺杆的挤压作用而不能出来，即使是非常高的真空下也能保证不冒料，连续生产。

在聚合物脱挥时，尤其是汽车内饰聚丙烯复合材料的VOC脱出过程中，往往会通过加入萃取剂(如水)增加VOC的脱出效率，附加一定的真空度(<-0.06MPa)。由压力和沸点的关系可知，压力越低，沸点越低，通过降低压力，可以降低VOC等物质在聚合物中的平衡浓度，越有利于VOC的气化与挥发，减少VOC和气味。一般情况下，为了减少脱挥的萃取剂对真空泵的影响，使用水环泵等真空系统排出萃取剂等液态物质。但是水环泵极限真空度低，在低压条件下抽气效率大幅下降。因此，使用多级真空泵组或者螺杆泵。螺杆泵作为干式泵具有极高的极限真空，VOC等物质影响较小；而罗茨-二级水环多级真空泵通过真空泵的串联，能够提高真空度，每增加一个串联泵，压力可降低一个数量级，如一个罗茨泵和一个水环泵串联，则可将极限压力有3300Pa降低到400Pa,同时，罗茨-二级水环多级真空泵组能承受大量水蒸气的负面影响，有利于VOC萃取工艺的应用。

因此，脱挥口使用SME螺纹元件，侧真空系统设计和多级真空泵的使用，极大级高了脱挥效率，使聚合物的VOC大幅降低。

经过测算，本发明的在线脱挥装置，真空度可以达到-0.098Mpa(常规要求-0.06MPa)，物料在脱挥段的停留时间是之前的1.2-1.5倍，且不会发生冒料，VOC的脱出效率大大提高，VOC降低50％，气味降低0.5-1.0级。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”等术语均应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体连接；可以使直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种高分子复合材料在线脱挥装置，其特征在于，包括挤出机螺筒、设置在挤出机螺筒内的双螺杆、真空筒体、设置在真空筒体内的螺杆、冷凝器、机械真空泵组和水环泵，所述挤出机螺筒的侧面设置脱挥口，真空筒体设置在脱挥口上，双螺杆的脱挥口段由两组SME螺纹元件组成，真空筒体与冷凝器、螺杆泵连接，或者真空筒体与冷凝器、罗茨泵-水环泵连接。

2.根据权利要求1所述的高分子复合材料在线脱挥装置，其特征在于，所述水环泵为单级水环泵或者二级水环泵。

3.根据权利要求1所述的高分子复合材料在线脱挥装置，其特征在于，所述罗茨泵为一个罗茨泵或者多个罗茨泵串联组成的泵组。