PVC混料技术原理分析、操作规范

作者:   发布时间:2018/8/6 15:12:26   浏览次数:5408

混料是生产PVC型材的第1道工序，具有十分重要的作用。在挤出过程中，一般采用锥形双螺杆挤出机，其正位输送作用远大于对物料的混合作用，因此各种助剂的均匀混合和混炼主要由挤出之前的混料来完成。因此，德国某专家说：“好的混料设备可以补偿塑化性能差的挤出机，但塑化性能再好的挤出机也不能弥补混料设备较差带来的影响。”

配料及其操作规程

配料就是严格按配方组分、用量的要求，采用不同精度的计量器具，准确对生产所需的各种原料进行称重、配比。配方组分、用量是经过多次严格试验得出的，用量过大会增加成本，用量过少会影响PVC型材的性能，因此如果配料工作出现差错，对PVC型材质量影响极大。

配料的操作规程如下：

1. 工作期间一定要穿戴工作服，严禁携带任何与工作无关的杂物，以免工作时掉入配料桶内。

2. 做好操作前的准备工作，各类助剂应开包检验，原料码放一定要整齐、有序、对号入座。

3. 对各类原料的颜色、粒度、流动性（手感）、用量标准一定要十分清楚。

4. 不同原料要采用不同精度的计量仪器。用量较大的（如稳定剂、冲击改性剂、钛白粉、碳酸钙等）可用精度为10 g的电子秤计量；用量较小的（如加工助剂、润滑剂、色母料、抗氧剂等）必须用精度为1 g的电子秤计量。计量偏差：CaCO3≤50 g，UV-531、抗氧剂≤0. 1 g，其他物料≤5 g。

5. 严格按制定好的程序操作，严防遗漏或重复计量。

6. 配料时应轻拿轻放，不得将物料泄漏到地面或扬起粉尘，污染环境。

7. 电子秤等计量仪器一定要定期检查、维护和检验，发现问题应及时处理或更换。工作完毕后一定要清理黏附在仪器上的浮料，以免影响计量仪器的准确性。

8. 应不定期复核配料质量，对于计量不合格的原料，应作为废料处理，不可混入已称量合格的原料中。

9. 每班次的配料要有详细记录，包括原料牌号、产地、配料量、操作人员等。特别是新进厂的原料，一定要详细记录，以便验证其性能。

10. 配料工作完成后，各类原料一定要进行封存处理，并核对称量的助剂量及剩余的助剂量是否与助剂总量相符，防止出现漏配或重复配料现象。

2　热混与冷混

2·1　热混技术原理

2. 1. 1　热混过程

热混不是物料简单的混合、搅拌过程，是配方中不同组分与用量的物料，在高速旋转的搅拌桨叶推动下，沿混料机内壁急剧散开，并从机内中心部位落下，形成漩涡状运动的过程。在物料与搅拌桨叶以及混料机内壁相互撞击、磨擦而产生的剪切作用下，物料由固体、单相、不均态向多相、均态、部分凝胶态转化，而且物料温度不断上升， PVC颗粒和其他组分不断相互渗透， PVC颗粒表面逐渐吸收或吸附稳定剂、润滑剂等，可通过表观密度的增加来衡量密实度。通常PVC树脂的表观密度仅为0. 45~0. 55 g/cm3，而热混料表观密度可增大至0. 63~0. 70 g/cm3。

热混过程包括扩散、对流、剪切3种作用过程。扩散作用使物料组分之间的分布更均匀，使组分微粒从较多的区域向较少的区域迁移，从而达到组成均一；对流和剪切都是利用机械力作不规范流动，使物料组分达到均匀分散。

随着温度的不断升高， PVC粒子不断吸收稳定剂、润滑剂等，逐渐被各组分包覆；当物料温度升至100℃左右时，很容易除去PVC树脂及助剂中的水分和其他易挥发物，避免了在挤出过程中产生气泡；当物料升至110~120℃时，可形成均匀、稳定的干混粉料。

2. 1. 2　PVC混合料的凝胶化

热混也是PVC混合料凝胶化的过程。未经混料的PVC树脂在常温状态下颗粒大小不一，小颗粒较多，在挤出成型过程中极易引起塑化不均匀。在热混过程中， PVC树脂逐渐熔融、塑化，再结晶形成网络形态结构。从常温到50℃以下时， PVC结团粉粒和较大的颗粒被摩擦、冲击后，虽然表观密度变化不大，但大的堆积粒子被剪切破碎后逐渐变成小粒子，并在吸收了热能和机械能后活性增大，逐渐结合其他颗粒，粒径增大。当料温在90℃以下时，混料机升温速度较快，之后升温较慢，扩散、剪切、对流作用较为剧烈。当料温达到115℃时， PVC树脂小颗粒变得大而均匀，小颗粒逐步消失，且颗粒边缘因部分凝胶化而变成透明和半透明状。在一定条件下， PVC树脂颗粒部分凝胶化的程度是由出料温度所决定的。当料温达到120℃时， PVC颗粒趋向稳定，且凝胶化程度加剧。整个热混过程PVC颗粒反复结合和均化，粒径增大，起到致密化作用，使PVC颗粒的表观密度达到最大值，利于提高挤出产量，促进物料的均匀塑化，提高PVC型材的焊接强度、冲击性能及其他性能。均一性和干流性较好的PVC干混粉料，可观察到PVC树脂既有颗粒细化、粒径均匀的形态变化，又表现出表观密度大、部分凝胶化的特点。

2. 1. 3　热混出料温度

热混出料温度决定了PVC物料均匀塑化的进程。热混温度过低， PVC物料塑化不均匀，影响PVC型材的性能；热混温度过高， PVC物料在混料罐内易发生降解，甚至“糊料”，影响生产。因此一般情况下，大部分PVC型材生产企业把120℃作为热混的额定温度指标。当碳酸钙用量较大时，可适当提高热混出料温度，以利于PVC物料及低熔点组分均衡吸附碳酸钙，提高表观密度。

2. 1. 4　热混时间

除热混出料温度需要控制外，还需要密切注意热混时间，以便对出料温度控制进行监控。当连续混料时，如果热混达到出料的时间较短（如低于7min），应延长每批料间隔时间；当混料机长期使用后，如果升温过慢（如超过12 min仍达不到出料温度），可及时卸料，认真检查热电偶、温度表是否指示失灵，并进行处理。当发现混料机桨叶磨损严重时应及时进行更换，以防影响混料质量。一般情况下，当混料时间超过正常混料时间的2倍或桨叶端部的磨损大于15 mm时，则应更换叶片。

2. 1. 5　热混加料顺序

热混加料顺序对混料质量及混料罐磨损有一定影响。加料顺序通常是：

1. 在低速下加入PVC树脂、热稳定剂；

2. 在高速和60℃条件下加入冲击改性剂、加工助剂、内润滑剂；

3. 在高速和80℃条件下加入填料、钛白粉、群青、外润滑剂、UV-531、色母料、抗氧剂等。

先加入热稳定剂可以充分发挥其对PVC树脂的热稳定作用；较早加入内润滑剂有利于PVC物料的初步凝胶化；过早加入钛白粉会影响制品表面光洁度和色泽，且对混料罐磨损较大；过早加入碳酸钙不仅对混料罐磨损较大，而且会优先吸收内润滑剂；过早加入加工助剂会优先吸收铅盐稳定剂，使PVC吸收铅盐稳定剂的量减少，导致物料稳定性下降；过早加入外润滑剂会使混料摩擦热与剪切热降低，影响混料效果与稳定剂的分散性能；过早加入色母料会影响PVC型材的色泽。

2. 1. 6　混料量

热混料的总量也是不可忽视的。一般每批料应控制在热混罐容积的75%左右，以免混料时间过长（或过短），致使物料过塑化（或塑化不均匀）。

2·2　冷混技术原理

冷混与热混的工作原理有所不同。热混一般不设外加热设备，主要靠高速旋转的桨叶带动物料与物料相互碰撞以及物料与料筒的摩擦、剪切产生的热能，使常温物料变成热混料。而冷混机的料筒带夹层，夹层中流动着冷却水；并且一般冷混机的容积是热混机的3倍左右。进入冷混机的热混料在比较宽敞的环境和旋转桨叶不停地搅拌、翻滚下，其热量被料筒内壁夹层中的冷却水吸收，自身逐渐冷却。PVC物料热混后应立即冷混，以防止热混料长时间在高温下存放而发生降解。同时，热混料如不经过冷混，在自然状态下冷却易重新吸收水分，对挤出造成不良影响。冷混不仅可以防止PVC物料在高温下冷却的吸水返潮现象，也是PVC物料在放热过程中进一步排出其分子间水分的过程。PVC物料的冷混出料温度对保证干混料的质量有很重要的作用。一部分技术人员认为： PVC物料是要进入挤出机塑化的，趁热加入即可，不必冷混，因此热混料不经过冷混直接加入挤出机，会导致制品质量不合格。一般冷混出料额定温度为40℃，冷却水温度通常控制在13~15℃。

2·3　混料的操作规程

1. 各种原料一定要挂牌，并有序、明码、整齐堆放；原料之间要间隔相应的距离，不得相互混淆。

2. 严格按混料程序与出料温度操作。在混料过程中一定要观察热混罐与冷混罐出料阀门是否泄漏。

3. 热电偶与仪表是显示和监测混料温度的重要仪器，一定要定期校对，始终保持热电偶与仪表处于良好的灵敏状态。混料工作前一定要认真检查热电偶是否安装到位、是否被物料包裹或损坏，仪表是否显示失灵。当热电偶或仪表存在质量问题时不得进行混料操作。

4. 工作前一定要认真检查PVC加料罐过滤网是否完好。

5. 定期检查混料机，如发现混料机盖板、桨叶黏附物料或混料罐死角存在积料，应及时清理。在清理时，应严禁携带钢、铁、铜等硬质物品，严禁任何杂物掉入混料罐内。

6. 混料过程的中后期，一定要定期检查混料罐的排气袋是否阻塞。

7. 混好的原料应及时输送到储料罐，在常温条件下应存放24 h进行熟化处理，消除混料过程产生的静电，提高干混料的表观密度和流动性。如混料后静置时间过短，挤出时容易发生型材“发喘”的现象，在靠自重喂料的挤出机上易发生“架桥”现象。

8. 彩色料混料时一定要单独接料，混好的料严禁输送到储料罐，以免污染自动输送料系统。彩色料人工接袋后一定要封闭，不能敞口堆放，以免返潮，影响混料质量。

9. 彩色料混料结束后，一定要认真清理料罐，并用PVC树脂进一步清理，直至干净无杂色为止。用于清理混料罐的PVC树脂，可作配混清洗料使用，不得再作挤出生产料使用。

10. 混料时发生“糊料”故障后，一定要用软金属及时将料罐清理干净。清理时应佩戴防毒面具，以保护人身安全。

11. 停产期间，一定要留工作人员值班，定时启动混料机，以防电脑程序丢失。

2·4。高速混合机组操作工艺规程

2. 4. 1　开机前准备工作

1. 保持机器各部位整洁，尤其混合器及排料阀内腔应清扫干净，确保无任何硬物、脏物。

2. 详细检查机器各连接部件有无松动，压缩空气及管路的连接有无泄漏，各压力表指示是否正常。

3. 检查各个转动零部件是否有磨刮、卡滞等缺陷，严格按润滑规程润滑各部位。

4. 检查各气动阀门开启及关闭是否灵活、无阻滞。

5. 检查搅拌桨安装是否牢固，刮料器与罐底之间有无磨削现象，并保持一定间隙；当用手转动时，主轴应轻盈、灵活。

6. “V”形带应均匀拉紧，电机底板螺栓应无松动。

7. 检查电气设备是否安全可靠。

8. 详细查看水、电、气压力指示是否正常；冷却水压力不宜过高，供水阀开启60% ~70%为宜，以免压力过大，造成冷混罐体变形，甚至爆裂。

9. 若采用“自动”程序，必须查看各项温度设定值是否符合生产工艺。

2. 4. 2　启动、运行注意事项及安全措施

1. 严禁非专业人员操作设备，严禁在工作过程中私自更改设备设定参数，严禁违章操作配电盘各程序开关。

2. 自动、手动切换时要在停机或空载下进行，上下料时起重器下严禁站人。

3. 在运行过程中，应密切注意高速混合机的电流是否在正常范围；高速混合时一般在80~100A之间，冷混时一般在18~20 A之间。如电流过低，有可能是投料量不符合要求或皮带轮松弛、打滑，应及时处理；如电流突然增高且不回落，同时电机发热或有噪声，则可能是混料机内有异物或轴承松动，应立即停车，查清原因，排除故障。

4. 设备运行时严禁开动放料阀及气动元件。

5. 主机启动后，用量较小的料应从小盖孔中放入，严禁将硬物等杂质带入混料机内。

6. 生产完毕后，应关闭电、气、水的阀门。

7. 必须定期清理、检查各安全气阀、电磁阀、过滤网等。

8. 检修混料机时，应停机，切断电源。

3　PVC废料的回收

3·1　必要性和回收方法

PVC型材挤出过程中，因各种原因（如质量调试、故障处理、正常开停车等）会出现大量废料；同时，门窗生产过程中也会产生大量的边角废料。这些废料如不进行回收，则会影响企业的经济效益；如回收不当，则会影响型材质量。因此， PVC废料回收是一项重要、不可忽视的工作。不同挤出过程产生的PVC废料，不仅加工性能与使用性能有很大的差别，同时也会产生不同程度的色差，因此， PVC废料一定要“分类”、“分次”回收。

（1）分类回收。

白色型材与彩色型材的废料、开停机及故障处理废料一定要严格区分，不能混在一起。开机产生的PVC废料回收后，只能用于开机，不得作为生产料使用。

（2）分次回收。

　一次回收PVC废料和多次挤出PVC废料要严格区分。一次回收PVC废料经粉碎后，最好用剪切热较低的双螺杆或单螺杆挤出机生产拼管、拼条、转角、方管、压条等辅助PVC型材或管材；二次、三次回收PVC废料经粉碎后还需经磨粉，视色泽变化程度再微量添加到原始混合料中，供生产各类PVC型材使用。

各类PVC废料在粉碎处理前，一定要认真擦洗，清除PVC废料上黏附的粉尘、污迹等。粉碎不同品种、颜色的PVC废料前，一定要认真清理粉碎机，以免混杂在一起，无法进行回收。操作粉碎机时，操作人员一定要站立在粉碎机的侧面，不得正对粉碎机，以防粉碎机内余料崩出，造成人身伤害。

3. 2　PVC废料破碎机的操作规程

3. 2. 1　开机前准备工作

1. 打开进料口，检查破碎机腔内各部件是否正常。

2. 检查旋转刀与固定刀之间的间隙，以及破碎腔内壁间隙是否在规定的范围内，螺栓是否松动。

3. 用手转动带轮，检查运转是否正常灵活，有无刮碰。

4. 检查止退螺栓以及上下活节螺栓是否需要调整。

5. 油嘴处应注入足够的润滑油。

6. 检查“V”形带的松紧程度。

7. 开车时需空转3 min，检查是否存在异常现象。

8. 检查旋转刀方向及转向是否正确。

3. 2. 2　操作时注意事项

1. 严禁将杂物、金属混入待破碎物料中。

2. 投料量必须保持均匀一致。

3. 若发现粉碎刀具钝口，应立即修复或更换刀具。

4. 随时注意电动机及轴承两端是否变热。

5. 若需更换滤网，应先停机。

6. 需要停车时，应提前5 min停止投料，待破碎机腔内的存料破碎完之后才能停车。

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