密炼机的研究现状与发展趋势
作者:李子昂
来源:徐州工业职业技术学院材料工程系高分子应用094
评论: 更新日期:2015年03月26日
(5)预混合配合剂均匀且生产状态稳定。
(6)安装费低。
2.2.2连续混炼的缺点
(1)不能加工流动性差的材料。
(2)需要采用先进的称量及计量设备。
(3)不易手动操作,适于自动控制。
(4)短期生产成本较高。
(5)排胶温度比分批混炼高。
(6)更换混炼胶时,需要配置专用的设备。
分批混炼和连续混炼各有优缺点,须根据具体情况如胶料性能等确定。但随着适用于连续混炼设备的热塑性弹性体(如粒状、流动性好的三元乙丙胶等)在传统橡胶工业中的广泛应用,连续混炼技术机设备越来越受到重视,经多年研究在国外已有很大进展,如三海公司的CCC低温连续混炼技术,能降低能耗50%,降低成本62%,这是很有诱惑力的,但这种技术的详细情况仍然处于保密之中。以下介绍的是几种连续混炼机。
3 国外连续混炼机
多年来,塑料工业已有几种通用的连续混炼设备。经某些改进,这些密炼机已用于混炼特殊的混炼胶。连续混炼设备的型号可以选择。大多数采用正旋转双螺杆,它能够按各种螺杆部件和机筒部件规格定做。有些连续混炼设备有明显的不同。下面是这些连续混炼设备类型的简介。
3.1 FCM连续混炼机
FCM连续混炼机是一种双转子相对旋转装置。它是一种相当短的混炼设备,其长径比大约为15:1。该设备包括两个转子,其转子安装在光滑的混炼室内,与本伯里密炼机的布置相似。密炼机的一端装有加料斗,原材料通过该加料斗喂入密炼机。其对应端上装有一个卸料门,混炼好的胶料通过该卸料门排出。
其转子是仿制本伯里密炼机转子设计的。转子上有一类似于挤出机螺杆的供料段,其主要用途是把原材料推进密炼机内。与其邻接的是正、反向螺旋状物,其主要用途是提供充分和广泛的混炼。除此之外,还有椭圆形翼,该翼用于通过卸料门开口排出物料。
这种密炼机最明显的特征是连续供料。密炼机的生产率基于喂料速率。保持恒定供料,可以提高转子转速,以得到更大的剪切力,或者稍微关闭卸料门,提高排胶温度。密炼机在常压下操作,形成独立混炼环境,完全不受成型要求的影响。根据这一特征,FCM装置能够混炼剪切率和温度高的物料,同时也能混炼低剪切率和对温度更为敏感的物料。
目前全世界有1000多台这样的密炼机在使用中。这种密炼机原为胶料的连续混炼而设计,现大多数用于塑料工业。生产能力从100到1000001b/h以上。
3.2 法雷尔MVX(混炼,排气,挤出)
MVX包括一台装有两个三角形相对旋转转子的密炼机,该密炼机与一台挤出机紧密配置,使混炼和挤出可同时进行。尽管这种密炼机当初是为塑料工业而设计,但后来发现其更适合橡胶工业。
加料装置是一种简单的气动上顶栓,上顶栓迫使自由流动物料进入混炼室。上顶栓往复运动可保持所需的压力。当物料直接通过混炼室时,将成为六个滚动堆积胶团,滚动堆积胶团由挡胶板挡住,以防未混炼物料短循环。
机组的生产率与挤出速度有关。水和空气由喂料螺杆后端排出。挤出机头端部可以安装胶条输送装置或造粒装置。该机组的生产率为1000-100001b/h。
3.3 FTX双螺杆挤出机
FTX是一种正旋转双螺杆挤出机,见图2,有各种配置,以满足用户各种混炼要求。这些配置由多种螺杆和机筒部件组成。由于工程树脂需在高温下混炼,使这种连续混炼设备变得更为通用。遗憾的是,这种螺杆)令却问题很难解决,不适于混炼温度敏感的物料。混炼室机筒部件的设计可在不破坏构造的前提下获得最佳的混炼效果。这些机筒部件也可用真空排气以及在下道工序添加其它配合剂{如增塑剂}的设计。该机的长径比几乎不受限制。
捏炼件呈螺旋状,可提供起码的充分混炼。最近采用的新结构对混炼温度敏感的物料提供了较大的可能性,这些部件为六角型和FCM设计。这两种设计混炼时产生的热能较低,也可以采用流动形式,以确保物料良好的分散和均匀分布。FCM区段实现了正向和反向混炼,而六角区段则给出流动形状,以便进行混炼操作。这些设计为双螺杆混炼混炼胶获得成功打下理论基础。
显然,橡胶工业已准备采用连续混炼。虽然由于投资巨大,分批式混炼机还不会很快被淘汰,但是流动性好的原材料以及设计新型的连续加工设备的采用,使这一发展成为必然趋势,这将开辟混炼工艺的新领域。通过对连续混炼设备的开发应用,许多混炼过程中的难题将迎刃而解,从而可以生产出更为优质的橡胶产品。
4 结语
今后,我国的密炼机生产厂家应注意进一步做好向密炼室大容量、主电机大功率,转子转速高速化、多级或无级化方向的发展,并解决好随之而来的主要零部件的加工及精度问题、关键部件的材质及表面处理问题、适应短周期的上、下辅机配套问题、联动和自动控制相配套问题以及高转速与橡胶加工工艺相适应的问题等,进一步提高我国密炼机的整体水平。
但与此同时各密炼机生产厂家应当注意到,炼胶设备未来的主要发展方向是连续混炼。虽然受到喂料必须采用胶粒或胶粉等条件的限制,而迟迟不能推广,但因为连续混炼具有可大幅提高生产效率、由一条生产线取代密炼机及上下辅机,简化设备结构、降低能耗、提高混炼胶质量和稳定性、容易实现绿色操作等等诸多优点,使其具有广阔的发展前景,尤其是随着热塑性弹性体等适宜连续混炼的新材料的广泛使用,这种趋势就更加明显。发达工业国家早就投入了大量的人力物力和财力进行研究,并取得了一定的进展。如倍耐力公司的CCM连续混炼技术,与传统的炼胶方式相比,在设备投资、厂房面积、生产效率等方面都有很大的优势,以年产300万套轮胎为例,在炼胶车间设备投资方面,传统方法需2500万欧元,而CCM只需1000万欧元;厂房面积CCM只需800m2,而传统方法需3000m2;采用CCM技术可提高生产效率25%,节省能料消耗21%,且可得到更好的产品质量。另外,采用CCM技术后,生产周期可由原来的24h减少到4.7h(指从订货到出货所需时间),且更为环保。这是一项非常先进的新技术,有可能对传统的橡胶加工业产生积极而深远的影响,代表着混炼胶技术的发展方向。而在这方面,我国已经远远的落后于发达国家,至今没有见到相关方面的报道。我国密炼机生产厂家应当在对现有密炼机技术水平和质量做进一步提高的同时,加紧对连续混炼技术方面的开发与研究,及早的迎头赶上
参考文献:
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