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现代混炼技术与混炼设备解析

发布时间:2014年07月09日    点击数:

东莞市宝品精密仪器有限公司为你解析现代混炼技术和混炼设备

1:引言

当今世界,新材料引出新工艺,新工艺又带来设备的新变革。如橡塑合流趋势已日渐明显,通过橡塑共混,使弹塑性材料性能互补,并通过动态反应交联或合金化技术,使橡胶塑料的界限已渐消失。又如熔融橡胶能与熔融塑料相媲美,而离子交联热塑性弹性体,可高温挤出亦可注射或模压,降至常温,又显现橡胶的物理机械性能。可见,橡胶的热固性传统概念,正在更新和转换。

然而,混炼的均匀和稳定与否,是确保所有橡塑制品质量的关键。发达国家对混炼技术和设备都十分重视,尤其是动态交联共混,其温度、粘度和反应时间都颊精确控制,如剪切效应和速度梯度,都要与交联共混相适应,以达到“分散相”分散均匀并在连续相内分布均一。 

2:开炼密炼的新替换

现代的混炼设备,密炼机已独占鳌头,开炼机仅用于辅助出片,即是此功能,也不断为挤出压片机所代替。这不仅因为开炼机混炼污染严重且效率不高,更主要的是其质量无法稳定。如EPDM /PP 交联共混,开炼机需32~35min,而用高温剪切密炼机只需5~6min。更由于前者长时间热裸,经空气氧化会降解变色,且易发粘而难于操作,而当EPDM/PP配比较高(如75/25) 时,还会因脱辊并难于出片,常常无法混炼。尤应考虑的是开炼机的剪切效应和速度梯度都太低,不足以克服动态交联后的聚集力,因而分散不充分。加之,开炼机温度场不佳,粘度场也不均匀,故在后加工时,塑化流动性差,制品表面不光滑。另外,开炼机无横向混合,须靠人工捣胶切割,从而造成批间的人为差异,为后续的挤出加工,造成挤出口型的质量波动。

 

3:混炼技术的新进展

现代混炼技术已取得长足进步,其显著特点是由产量型向质量型的转变。目前剪切分散已经过关,分布混合则成为关键。而欲分布混合均匀,温度与粘度的均匀是至关重要的。这些须靠密炼机的性能来决定,同时亦与操作方法有关。为使质量均一,必须消除问歇混炼的批间差异,故混炼的方法也逐渐向一次化转变。即塑炼、炭黑母炼及加硫终炼,均应在同一台机内一次完成。

对于不具备同机一段终混条件者,也可用串联法来实现一次混炼。它由一台高温剪切密炼机(母炼)串联一台低温低速密炼机(加硫终炼),亦属于一次法终混,故又称两段交接一次混炼法。因两段间不需冷却停放,可消除一段到二段及批间的差异,从而使后加工的质量稳定。

密炼机组包括上辅机(称量加料系统)和下辅机(出片及冷却系统),上下辅机对混炼技术的作用与密炼主机同等重要。“上主下”三机协调一致,形成流水作业,且全系统微机监控,混炼质量才能稳定。

加料方法和加料顺序,对混炼质量也有很大影响,应根据工艺配方和混炼机器自行寻求最佳点。高性能的机器固然好,低性能的机器亦能炼出高质量的混炼胶,这才能显示出混炼者的技术高超。如F270型密炼机(40 r/min),橡胶与炭黑一次加入,软化剂升温至100℃时加入.水温控制在40~5O℃。若装料过多,上顶栓浮动过高,混炼室上方(颈部)形成死角,则排料质量不匀。延长时间,效果也无明显改变,且有局部凝胶。而装料过少,上顶栓压力不达标,胶料打滑,造成剪切不充分,混炼时间也须延长。不同配方,升温速率不同,加料时间亦应调整。如中超耐磨炉黑与N 339,同样升至160℃,前者为110 s,后者为270 s;如水温偏低,则排胶温度相同而时间延长,若定165℃排胶,在160℃时排出,混炼胶表面即明显粗糙,且有明显的未混入碳黑,排出下片的两边呈锯齿状,仅此5℃之差,影响却很大;再如软化剂在100℃时加入,迟至120℃时再加,混炼效果也明显变差。

 

4:混炼机器的新特点

现代密炼机常用的是F 型和GK 型(剪切类),对于特殊磨损或低温及高质量要求者,亦有

用K 型或E型(啮合类)的。批量小和多胶种,可采用中小型专机专用。而大批量者,多用大型密炼机并集中混炼,如F370,GK400.GK 600型。日本和台湾产的翻斗型,多用于我国中小型企业,因其效率低,混炼时问长,且密封不良,加上剪切功率不足,硬料难以混匀。先进的密炼机,不仅产量高,质量稳定,效益也好,如F 270型K270型,产量是I1密炼机的4 倍,可节约原材料和电耗30万元/a,胶料的延伸率也提高10%

 

为适应橡塑共混的需要,高温强剪幻快搅混的大功率橡塑混炼两用机,近年来发展很快。

密炼机近期的重大改进是采用同步转子(又称ST子),其特点是剪切型转子速比为1:1,且同向回转.从而打破异向有速比的传统概念。S T转子密炼机,又称匀速密炼机,其主要优点是温度分布均匀,进而使胶料粘度也均匀,从而获得分布混合均匀。

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