Page 93 - 《橡塑技术与装备》2023年6期
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材料与配方 仇永宏·聚氯乙烯（PVC）材料预混及其设备研究进展
分散均匀 [4] 。 大几倍，同时搅拌叶片转动的速度较低，可以很大程
度提高物料的冷却效率，一般冷混设定温度为 40 ℃
2 预混过程 左右，冷却水温度设定值会更低大约为 15 ℃。在实
2.1 配料 际生产中，为了减少预混时间，增加预混效率，使用
配料就是严格按配方的组分和用量要求，采用不 更多的是热混和冷混一体的组合机器。
同精度的计量器具，根据要求，准确的对生产所需的
各种原料进行称重、配比。配方的组分和用量是经过 3 预混作用
多次严格试验得出的，用量过多不仅会增加成本还可 （1）使得各组分在空间分布上均匀，有利于充分
能会适得其反，用量过少可能会使得最后的制品无法 发挥它们的作用。
满足性能要求。因此如果配料过程不够精确，甚至出 （2）热混过程，PVC 粒子经历了破碎细化、升温
现差错，将会对制得的材料质量影响极大 [5] 。 微熔、吸附聚集的过程，从而使得干混料获得了一定
2.2 热混 的预塑化效果和分散效果。
热混，是指混合物通过高速搅拌摩擦产生热量， （3）热混过程，可以在极大程度上排除原料中的
使温度达到 PVC 软化温度（75 ℃左右）以上进行的 水分和挥发组分对干混料质量的影响。
混合过程。在热混中，各组分的空间位相置发生相对 （4）冷混过程，一方面可以防止热混后长时间在
变化，同时粒子还经历了粒径减小后又增大的过程。 高温情况下存放而产生降解 ；另一方面也可以防止物
为了保证干混料的质量合格，热混过程必须严格按照 料在降温过程中的吸水返潮 ；并且，还可以消除静电
规定的加料量、加料顺序、混料温度、混炼时间、熟 对干混料的影响，减少 “ 架桥 ” 现象的产生。
化时间 [6~7] 等实行。 （5）预混后，干混料的整体粒径尺寸较大且均匀，
原料按照配方加入混料机后，搅拌器由低速逐渐 利于其的稳定输送和产量提高。
升至高速。在高速旋转的搅拌桨叶转动下，干混料沿
着机器内壁急剧散开，并沿着混料室的内壁向上运动， 4 预混设备
到达一定高度后由于重力回落至叶轮中心 [8] ，从而形 目前，常用的预混设备有螺带式混料机、捏合机
成类似旋涡状的运动过程。在叶轮的高速旋转之下， 和高速混料机等，对 PVC 物料的混合常用高速混料机。
物料与物料、物料与叶轮和混料室内壁之间相互碰撞、 高速混料机分为热混和冷混两个阶段，热混结束后要
摩擦而产生一定的剪切作用，物料在此过程中，温度 排料至冷混进行冷却。
不断提高，PVC 颗粒渐渐变软膨胀，并实现一定程度 其中用于热混的高速混料机（图 3）由六部分组
的预塑化，一些低熔点的润滑剂、加工助剂等也会逐 成 ：混合锅、旋转叶片、传动装置、喷淋装置、卸料
渐熔化黏附于 PVC 颗粒周围 [9] 或者渗入其中。各种 装置和加热装置。它的工作原理为 ：由电动机通过皮
粒子在高速的剪切作用下被打散细化，比表面积增大， 带轮、减速箱直接带动主轴进行旋转，安装在主轴上
表面能增大，从而也吸附在 PVC 表面，使得 PVC 颗 具有特殊形状的旋转叶片随之转动，在离心力的作用
粒的粒径逐渐增大，混料的分散和预塑化都达到了一 下，物料沿固定混合槽的内壁上升，处于返转运动状
定的效果。此时，物料由固体、单相、不均匀的状态 态，形成一种旋流运动，对于不同密度的物料易于在
向着多相、均态和部分塑化态转化 [5] 。常规 PVC 物料 短时间内混合均匀。混合效率比一般混合机高一倍以
的高速混合需要达到的温度在 110~120 ℃之间，过低 上。参与混合的固态原料及加工助剂，由上部入料口
会影响预混的均匀性，过高会导致 PVC 基体分解。同 投入，对于液态的加工助剂则通过锅盖下方的喷淋头
时还要保证合理的热混时间，并且热混过后的物料必 喷入。混合后的物料由混合槽的侧面卸料口排出。为
须马上进行冷混。 适应某些物料的混合要求，该设备设有保温套，可以
2.3 冷混 对物料进行加热和保温。
冷混，物料在热混结束后，被迅速放入冷混机， 冷式混料机（图 4）由五部分组成 ：混合锅、旋
通过搅拌叶片的缓慢搅动和冷混锅体内的冷却系统作 转叶片、传动装置、卸料装置和冷却装置。它和热混
用，物料充分降温 [3] 。冷混机的容积要比热混的容积 的原理有区别，进入冷混机的热混料在比较宽敞的环
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