PET自問世以來，由于成纖性能優(yōu)良，一開始就被廣泛用于合成纖維工業(yè)，在塑料工業(yè)方面，開始局限于制造雙向拉伸薄膜，后來又廣泛應(yīng)用于中空容器。而今擠出法生產(chǎn)的APET片材經(jīng)熱成型加工成各種包裝產(chǎn)品，以其良好的氣體阻隔性、不含有其它添加助劑、純凈衛(wèi)生、具有良好的韌性和延伸性、優(yōu)良的可回收性等特點，廣泛用于電器、玩具、食品等各類包裝及廣告印刷行業(yè)。
PET切片屬于一種飽和線性高分子聚合物，在分子結(jié)構(gòu)中含有親水基團-COOR，極易吸水，如果切片中含有水分，在熔融擠出時，會引起水解作用，使熔體粘度和分子量顯著下降，導(dǎo)致擠出成型的片材起泡、變脆、發(fā)黃等異?，F(xiàn)象。所以，對PET的擠出加工有兩條路線可走：一是“預(yù)結(jié)晶-干燥-熔融擠出”路線；另一個是采用排氣擠出機直接擠出成型。
由于PET原料本身的特性，在對PET進行傳統(tǒng)加工前，都要將PET原料進行預(yù)結(jié)晶和干燥一段時間，等達(dá)到要求的含水率時，再對其進行加工，這樣既費時又耗能。雖然現(xiàn)在的干燥技術(shù)有了長足進步，降低了干燥過程中能量的消耗，但預(yù)干燥部分能耗依然很大。采用排氣擠出機直接擠出PET在設(shè)備成本和能耗方面相對有優(yōu)勢，但擠出機的設(shè)計難度較大，一般意義上的排氣擠出機很難勝任PET的排氣要求，實際擠出效果并不理想，所以“預(yù)結(jié)晶-干燥-熔融擠出”的加工方式一直很流行。近年來，隨著人們對PET及其加工設(shè)備認(rèn)識的不斷深入，以及全球能源成本不斷升高，直接擠出成型PET技術(shù)備受關(guān)注，與之相應(yīng)的各種擠出設(shè)備也層出不盡。
PET排氣擠出機
能用于PET排氣擠出加工的既有單螺桿擠出機，也有雙螺桿擠出機，近幾年更是不斷推出多螺桿擠出機。它們有一定適用范圍，使用者可以根據(jù)實際需求與性價比做出合理選擇。
單螺桿排氣擠出機
德國亞琛大學(xué)塑料加工研究所（IKV）研制的PET單螺桿排氣擠出機于2002年就已經(jīng)完成實驗室測試，效果不錯。由于單螺桿擠出機的比表面積較小，較低的熔體表面積更新速率，其排氣能力受到一定限制，要求PET初始含濕量不大于1000ppm。
雙螺桿排氣擠出機
異向雙螺桿擠出機和同向雙螺桿擠出機都可用于PET排氣擠出。日本制鋼所于1987年首先研制成功異向非嚙合雙螺桿擠出機用于PET瓶片免干燥擠出加工。而德國Berstorff（貝爾斯托夫）和意大利Bandera（邦德拉）公司的同向雙螺桿擠出機在PET免干燥擠出加工中已得到較為廣泛的應(yīng)用。
一般，雙螺桿加工PET要求原料初始含濕量在3000ppm以下，這一加工方式可以獲得較為理想的片材品質(zhì)。目前國內(nèi)南京越升擠出機械有限公司推出的高效PET免干燥同向雙螺桿排氣擠出機可以加工最大初始含水量為5000ppm瓶片，粘度降控制在0.03 dl/g以內(nèi)。
多螺桿擠出機
傳統(tǒng)多螺桿擠出機常見的有行星螺桿擠出機、環(huán)形螺桿擠出機等。近年來，又陸續(xù)開發(fā)出倒三角形排列三螺桿擠出機、一字排列三螺桿擠出機、一字排列四螺桿擠出機、MRS多螺桿擠出機等新機型。
其中，德國格諾斯塑膠技術(shù)有限公司推出的MRS擠出系統(tǒng)以其卓越的排氣能力而備受推崇。據(jù)介紹，MRS系統(tǒng)排氣段螺桿表面積是雙螺桿擠出機的3倍，熔體界面更新速率是雙螺桿擠出機的25倍，螺桿的自由體積是雙螺桿擠出機的2倍，在25mba的真空度下能加工初始最大含水量為1%的PET材料，粘度降僅為0.03 dl/g，而在同等條件下，行星螺桿擠出機只能處理含水量小于0.5%的PET。
決定排氣效率的關(guān)鍵因素是熔體的比表面積、熔體表面積的更新速率、脫揮時間和真空度，其中前三項由擠出機的結(jié)構(gòu)決定。
為及時、快速地排出PET熔體中水分，人們不斷設(shè)計出能夠提供大的比表面積和高的界面更新速率的擠出設(shè)備，結(jié)構(gòu)上越來越復(fù)雜，這就給制造、安裝、使用和維護都帶來諸多不便。上述擠出機的排氣段設(shè)計原則適用于所有需要排氣的聚合物加工，并不只是PET。實際上，針對PET的特點，一種經(jīng)過特殊設(shè)計的單螺桿擠出機也同樣能勝任高含水率的PET免干燥排氣加工。
PET免干燥單螺桿加工
PET是極性的高聚物，易吸水，完全干燥的PET切片放置在空氣中，30分鐘內(nèi)吸水量就能達(dá)到500ppm，一般切片的平衡吸水率是0.4%，這么高的含水量熔融加工會導(dǎo)致PET熔體的嚴(yán)重水解而使制品不具備使用價值。水在PET切片中存在有2種狀態(tài)：吸附的和締和的。屬締和的水為0.02%左右，吸附的水在120℃下可除去，締和的水要140℃才能除去。而一旦PET熔融后，在最先的5分鐘之內(nèi)，熔體水解最為劇烈，以后逐漸變得平緩。
PET排氣擠出機設(shè)計原則
1. 目前各種排氣擠出機都是在聚合物熔融后抽真空排氣，根據(jù)需要，可設(shè)置多個排氣口，總可以把含水量和小分子組分降到人們期望的水平，這種設(shè)計用于處理那些對水不敏感的物料（如PS、ABS等）是沒有問題的，但對PET卻不理想。因為水對PET熔體具有劇烈降解作用，要求PET排氣擠出機要具有固體排氣能力，即在PET沒有熔融前就盡可能多地把水蒸汽抽出機筒外，這一點顯著區(qū)別于常規(guī)排氣擠出機的設(shè)計理念。
2. PET熔體排氣必須在盡可能短的時間內(nèi)完成，考慮到最先的5分鐘內(nèi)PET熔體水解最為劇烈，要求排氣操作最好不要超過1分鐘。而常規(guī)材料排氣時間越長排氣效果越好，但這對PET不適用。
3. 在兼顧產(chǎn)量的同時，PET排氣擠出機固體段要盡可能地長，螺槽盡可能淺，有利于PET切片的均勻受熱，使得更多的水從切片中蒸發(fā)出來。
4. 在不冒料前提下，熔體排氣段的螺槽盡可能淺，減薄熔體內(nèi)氣泡擴散路徑；同時PET熔體粘度相對較小，位于其中的氣泡擴散較為容易，為短時間內(nèi)快速脫揮提供可能。
5. 螺桿的熔融段和熔體輸送段采用柔性螺紋設(shè)計，為PET熔融和輸送提供溫和剪切，實現(xiàn)低溫擠出，避免PET的熱降解。
根據(jù)以上PET排氣擠出機設(shè)計原則，南京越升擠出機械有限公司研制了PETP100型單螺桿排氣擠出機，專用于PET免干燥加工。生產(chǎn)測試達(dá)到預(yù)期效果：最終片材粘度降在0.03 -0.05 dl/g之間。
免干燥擠出機的應(yīng)用
PET免除濕干燥擠出機可以加工PET瓶片料、破碎料或粒料，可直接擠出制品或者造粒等。由于原料無需結(jié)晶、干燥，所以節(jié)省了結(jié)晶、干燥裝置，降低了設(shè)備成本和能耗。采用結(jié)晶干燥擠出技術(shù)路線的能耗是0.5kwh/kg，而采用免干燥擠出機能耗為0.3 kwh/kg，節(jié)能效果顯著。
相對而言，采用免干燥擠出加工方式比傳統(tǒng)的結(jié)晶干燥擠出更靈活，根據(jù)需要，它可以快速地更換原料，而不用等待對聚合物進行預(yù)干燥；南京越升的PET免除濕干燥擠出機加工的PET最終粘度降為0.03 dl/g -0.05 dl/g，在滿足工業(yè)生產(chǎn)需求的同時，由于采用了單螺桿排氣方式，與雙螺桿和多螺桿擠出機相比，設(shè)備成本更低，操作更方便。
