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一种用于降低塑料 VOC 的动态排气机构
专利名称：一种用于降低塑料 VOC 的动态排气机构，申请号：CN201922460162.4，授权公告号：CN211551949U，2020年09月正式获得国家实用新型专利授权，专利权人为南京科锐挤出机械有限公司。随着汽车内饰、家电材料、家居改性塑料行业的快速发展，低VOC、低气味已经成为塑料改性产品的核心指标。塑料原料、助剂、填充粉体在挤出塑化过程中，会释放出水汽、小分子烃类、残留单体、增塑剂分解物等挥发性有机物质，也就是VOC。如果挥发物无法充分脱除，会造成制品气味大、内饰件雾度高、家电部件异味超标等质量问题。传统挤出机的排气结构大多为静态开放式排气口，依靠螺杆建立的局部负压被动抽气，排气能力有限；同时缺少实时检测联动机制，无法根据物料状态动态调节排气工况，还容易出现熔体反溢、粉尘倒灌进入真空管路，造成管路堵塞、真空泵损坏，排气系统失效，最终导致塑料成品VOC指标居高不下。南京科锐挤出机械有限公司针对塑料改性生产中VOC脱除困难、排气机构易进异物堵塞的行业痛点，研发本款动态排气机构专利，配置PID检测联动排气控制逻辑，实现按需及时排气，同时增设防尘防护网结构，阻挡熔体飞料、粉尘异物侵入，保障排气机构长期稳定运行，高效降低塑料制品VOC与气味等级，满足低气味改性塑料的工业化生产要求。
传统挤出机静态排气结构在低VOC塑料生产工况下存在诸多难以规避的缺陷。常规静态排气口属于被动式排气，真空负压大小固定不变，当物料配方、喂料速度、螺杆转速发生波动时，机筒内部挥发物析出量随之改变，固定的真空度无法适配动态变化的挥发气量。挥发物少时，真空度过高容易把熔体吸入排气管路，发生溢料堵管；挥发物大量析出时，真空度不足，水汽、小分子VOC无法充分抽离，残留在熔体内部，成品气味、VOC指标超标。老式排气系统没有配置PID实时检测反馈单元，排气动作、真空参数需要人工凭经验手动调节，滞后性强，很难实现工艺闭环控制。另外排气口位置直接连通真空管路，生产过程中产生的塑料微小熔体颗粒、无机填料粉尘、炭黑粉末会随气流被吸入真空管道与真空泵内部，粉尘、熔融料屑不断堆积，逐步堵塞管路、污染真空泵油，造成抽气能力持续衰减，严重时直接造成排气机构完全失效。频繁拆解清理真空管路、维修真空泵会占用大量生产时间，生产线停机维护成本高；如果清理不及时，被带入管路的异物还会反向落回机筒，混入熔体产生黑点杂质，进一步降低产品合格率。很多企业想要生产低VOC塑料，却受限于排气机构硬件短板，难以稳定达到客户对气味、VOC的严苛标准。
该专利用于降低塑料VOC的动态排气机构，主要包含排气座本体、动态排气阀组件、PID检测模块、真空管路接口、防尘防护网组件、负压传感器、驱动执行部件以及整机控制系统。机构安装于挤出机机筒的排气段位置，PID检测模块可以实时采集机筒内部压力、挥发物析出状态等关键工艺参数，将检测数据持续反馈给控制系统，系统依据PID运算结果动态调节排气阀的开合幅度与真空负压大小，实现智能化及时排气。当检测到机筒内部VOC、水汽大量析出时，自动增大排气开度、匹配对应负压，快速将挥发性物质抽离；当物料波动存在熔体反溢风险时，自动调小排气阀开度，规避溢料堵管问题，做到根据实际工况动态适配排气能力，而不是采用固定不变的抽气参数。机构进气端专门装配防尘防护网结构，防护网设置在排气通道入口，能够有效拦截熔体飞屑、填料粉尘、塑料颗粒等固体异物，阻挡异物进入后端真空管路、真空泵内部，既可以防止管路被粉尘杂物堵塞，保护真空泵核心部件，延长真空系统使用寿命，也能够避免异物反向回落混入物料，减少成品黑点杂质缺陷。防尘防护网采用可快速拆装结构，维护人员可以便捷拆卸清理网面附着的粉尘料屑，无需拆解整套真空管路，大幅降低日常维护难度。整套动态排气机构可以和挤出机多段机筒相配合，支持单级或者多级串联使用，多级动态排气协同工作，可以进一步提升VOC脱除效果，深度剥离熔体内部残留的小分子挥发物。
搭载本专利动态排气机构的挤出设备，在改性塑料生产过程中，能够显著降低制品VOC含量，改善材料气味等级，特别适用于汽车内饰改性料、家电塑料、家居低气味母粒、可降解材料等对挥发性物质管控严格的产品。PID闭环检测联动排气模式替代传统人工手动调节，减少人为操作带来的工艺波动，排气响应速度快，工艺可复制性强，有利于稳定产品批次质量。防尘网的设置从源头减少异物侵入真空系统，降低真空泵故障概率，延长真空系统保养周期，减少停机维护频次，提升生产线连续稼动率。机构适配双螺杆、三螺杆多种机型，无论是大产能工业化生产线，还是中试实验设备，均可以进行装配应用。
该专利可以与公司高扭矩双螺杆挤出机、用于强混炼的三螺杆挤出机、色母填充母粒专用三螺杆挤出机等专利设备配套集成使用，混炼塑化之后通过本动态排气机构完成挥发物脱除，再对接切粒辅机，形成从喂料‑混炼‑动态脱挥‑造粒的完整低VOC改性塑料成套生产线。机构的PID检测校准、动态阀门耐久试验、防尘防护网拦截效果模拟、多级排气工况模拟全部纳入ISO9001:2015质量管理体系，保障检测反馈灵敏准确，防护结构长期可靠。
作为南京科锐挤出机械有限公司改性塑料脱挥领域的核心实用新型专利，本专利跳出单纯提升真空度的传统思路，将PID实时检测闭环控制与防尘防护结构相结合，解决传统排气机构排气不及时、易进异物堵塞、VOC脱除效果不稳定的行业痛点。结合企业机电成套设备电气控制系统生产备案、粉尘处理负压输送辅机环保生产备案、CE欧盟安全认证、出口产品检验备案全套合规资质，搭载该机构的成套挤出装备广泛服务汽车、家电、新材料企业及科研院所，也支持海外项目成套设备交付。南京科锐挤出机械有限公司不只专注主机混炼、传动部件的研发，同样重视脱挥排气这类关键辅助单元的技术创新，致力于为改性塑料行业客户提供VOC脱除充分、运行稳定、维护便捷的成套挤出造粒整体解决方案。
