PVC自动配料混料技术

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在PVC挤出加工行业中，传统的配混料方法是：热混、冷混加人工配料和输送。随着企业生产规模的不断扩大，这种方法已不能满足大批量生产的需要。
        目前，一种较好的解决方案是：以电脑控制的自动配料系统为核心，辅以气力输送，再与热、冷混合机相结合，从而构成一套完整的PVC配料、混料生产线。与传统方法相比，新的方案具有很多明显优势，包括：
        1. 由电脑控制的自动配料系统提高了配料精度，解决了人工配料的繁杂、物料的损失以及对操作者的化学危害等问题。
        2. 高效的气力输送系统替代了大批物料搬运过程的繁重劳动，提高了生产效率。
        3. 物料处理过程完全在封闭的管道中进行，避免了粉尘对车间环境的污染和对工人的危害。
        4. 物料准备和处理过程更集中、更高效，产出量更高，完全可以满足大批量生产的需要。      

配料过程
        根据最终制品的不同，通常需要向PVC树脂中加入各种固体或液体助剂，如热稳定剂、润滑剂、增塑剂和着色剂等，并在一定的温度下使各组分与树脂充分混合、吸收，以获得配比准确、混合均匀且吸收充分的物料，这是生产高质量制品的前提。显然，配料过程是整个物料准备过程中耗时多、技术复杂且要求严格的阶段。因此，在现代配料技术中，都毫无例外地采用了由电脑控制的多组分自动称量计量系统。
        实际上，配料过程就是要处理好各组分量的比例问题，因此，物料的计量是配料的核心。一般，计量方式有体积计量和重量计量两种。其中，重量计量由于采用了高精度的重量传感器对物料进行直接计量，因而更精确、可靠，应用较为广泛。根据称重原理的不同，重量计量又可分为3种类型，即：分批次累加计重、失重式计重和流动过程物料的连续计重。其中，最适合PVC配混的是分批次累加计重，因为这种方式与混合机分批次混料的工作方式非常谐调。分批次累加计重的原理如图1所示。图中，A、B、C和D分别代表4种不同的组分（实际组分可以多于4种）。
        在此所介绍的工业级重量传感器的静态精度可达1/1000以上，实际在配料系统中应用时的动态精度也可达到3/1000甚至更高，因此完全可以满足PVC配料工艺的要求。但需要说明的是，在大多数配方中，由于PVC树脂和CaCO3所占比重较大，而其他各种助剂所占比重很小，因此，如果使用同一台称重装置，在较大的传感器量程内，易出现相对精度的下降，从而造成称量助剂时超差。为此，一般的做法是采用两台不同量程的称重装置分别称量，最后再汇总。
        称重开始前，称重料斗4下面的阀门呈关闭状态，A、B、C和D各组分依次在螺旋加料器的作用下被加入料斗4中。当然，加入的量已事先在控制器6中设定完毕，因此，当每种组分被加到量时，控制器会将相应的电机停掉。最后，控制器将各组分的重量累加在一起，使其满足配方要求。称重结束后，控制器6会等待外界的控制信号，打开料斗4下面的阀门，以将物料放入下游设备。
        控制器6的功能是将传感器的电信号还原为重量数值，并在电脑显示屏中显示。同时，根据要求对本系统中的电机和阀门等进行逻辑控制。除此之外，它还带有各种输入、输出接口，既可以接受其他部分的控制信号以实现联动，又可以将自身的称重数据实时地送到主控计算机进行处理。一般，该称重控制器同传感器一起，由专门的生产厂家供应。称重控制器和传感器除了具备上述最基本的功能外，有的还具有自动温度补偿、加料电机的变速控制、加料悬浮值的自动纠正以及自动校秤等功能。

PVC的混合
        PVC和助剂的混合一般由高速混合机和冷却混合机共同完成，部分软制品的生产也可只采用高速混合机。随产品的不同，混合时间和混合温度也各不相同。一般，混料温度在80~130℃之间，硬制品会高些（110~130℃），软制品则相对较低（80~100℃）。每批料的混合时间以8~10min为宜。
        在PVC和助剂的混合中，通常以高速混合机为主。混合过程不仅是物料小颗粒的分散过程，也是各组分之间在一定温度下相互渗透和吸收的过程。因此，混合机内温升的均匀性是确保获得高质量混料的关键。在此，合理的搅拌浆设计以及对搅拌浆端部线速度的最佳控制显得非常重要。
        一般，高的混合速度有利于物料的分散，但速度过高也会造成混合机内局部区域过热，造成物料温升不匀而影响混合料的质量。根据经验，最好将高速混合机搅拌浆的端部线速度控制在35m/s以内。此外，由于在混合过程中会产生大量的水汽，这些水汽凝结成水后又会落到混合机内，从而影响混合料的质量，因此，为混合机设计一个合理的排气系统也非常必要。
要想检验混合料的质量，可采用下述方法：
        1. 视觉观察：质量好的混合料颜色正常，无杂质，无结块。
        2. 堆密度测量：正确的混料过程会使物料的堆积密度增加。
        3. 物料的流动性：准备一漏斗，在出料端装上插板阀。将一定量的干混料样品装入漏斗，打开插板阀，计算漏斗中物料完全排光所用的时间，时间越短意味着流动性越好。
        4. 流动性能检测：好的混合料，其流动性也较好。
        5. 颜色检验：一般应采用色度计检测颜色（尤其是白色），检测可分别在日光、紫外线、荧光和白光下进行。同时检测样品和标准品，即可测出样品是否合格。
        6. 挤出样品：将干混料样品在一小型试验挤出机上挤出成试样，并检测：挤出过程中试样的尺寸稳定性；试样的表面和截面颜色；试样的表面质量；试样的抗冲击性能；挤出流动速率（单位时间的挤出重量）；试样中是否含有杂质、异物；试样表面及截面是否有气孔。
        在PVC加工行业中，通常可使用流变仪来测试干混料的质量，它可以测出扭矩和温度随时间变化的趋势曲线。利用专门的分析软件，可以推断出物料的流变特性、热稳定性、液体组分的吸收情况及增塑剂的吸收情况等。与标准曲线比较，即可找出干混料样的上述特性的偏离情况。由此，即可预先得知该干混料在挤出机中的加工特性，这对于控制最终制品的质量十分有利。
        一般，由性能稳定的自动配料、混料系统生产出来的干混料，不要求对每一批料都做上述检测。对于白色型材，颜色的检验至关重要。
气力输送系统
        在PVC的配料和混合过程中，以及在混合后向挤出机供料的过程中，采用气力输送来完成物料的搬运和传递是一种较好的方法。其优点是：输送量大、距离远、不受空间限制且易于实现自动化。
        用于粉状物料的气力输送，按气流和气源的相对位置不同可分为压送式与吸引式两种，即常说的正压和负压。正压可以将物料从一处送往多处，负压则可以将物料从多处集中到一处。按气流状态的不同，气力输送也有两种方式：低压稀相输送和高压密相输送，它们的原理截然不同。
        低压稀相输送是采用低压（几十kPa）高速气流（20m/s或更高）对物料进行输送。物料在输送管道中呈分散的悬浮状，并随气流向前流动。其缺点是：因气压较低，导致输送距离有限；对输送管道的布置有一定的要求；由于气流速度较高，因此对输送尾气的处理也有较高的要求。因此，它仅限于在输送量不大的情况下使用（5t/h以下）。其优点是：技术要求简单，设备维修方便且造价低。
        高压密相输送采用的是高压（0.1MPa以上）低速的压缩空气。物料在输送管道中呈一段一段的塞状，并被压缩空气顶着向前低速运动。在要求较高的情况下，比如物料粘性较大、颗粒较小时，还应考虑采用带夹层的输送管道，并在夹层中补充压缩空气。其优点是：输送距离远，输送量大（可轻易达到10t/h以上），对尾气处理的要求较低。缺点是：技术难度较大，设备不易维修，造价也较高。
        总之，上述两种方式各有优缺点，可视生产需要而决定采用哪种方式。
       典型的正压输送系统，物料通过旋转阀（旋转供料器）被放入输送管道中，然后被风机带来的气流吹送到目标料仓。目标料仓上安装有过滤器，用于排出干净的空气，并将物料留在料仓内。
物料的仓储
        在大规模的物料处理过程中，仓储必不可少。PVC配混过程中的仓储可分为3种类型：树脂及各种助剂在混合前的仓储、混合过程中的仓储以及混合后、加工前的仓储。
树脂和各种助剂在混合前由于各自的物理特性不同，因此对仓储的要求也不同。卸料困难是仓储过程可能碰到的最大问题，涉及到卸料时物料的流动形式。理想的流动形式是整体流动，即出料口打开时，所有的物料颗粒都开始移动。能否形成整体流动取决于物料的特性和料仓底部的设计。
        一般，由于PVC树脂的流动性较好，颗粒较大，所以只要将料仓底部的锥角控制在60°范围之内，并尽量使料仓内表面平滑就可以形成整体流动。但需要注意的是各种助剂的卸料问题。一般，放料过程中会形成中心空洞，或者起拱（架桥），这种状态通常会严重影响后续流程的进行。为此，除了要合理地设计料仓结构外，还应配备强制破拱设施。常用的破拱方式包括：气动式、振动式和机械卸料器。
        气动式破拱装置有多种，如：在料仓的弹性夹层中通入脉冲压缩空气，或者直接将压缩空气导入到可能产生架桥的部位。振动破拱方式也有多种，最常用的是“仓底活化器”式，即通过料仓底部的整体振动达到破拱的目的。对于特别难以排放的物料，则可以采用专用的、安装于料仓内部的机械卸料器。
        混合过程中的仓储除了要注意上述问题外，还应考虑流量平衡。要合理设计料仓容积，既不能过大造成浪费，也不能过小造成断流。
        混合后、加工前物料的仓储也有严格的规定。在容积的设计上，要充分考虑生产工艺的需求，同时还要防止物料的结块和离析（粒度不均的物料进入料仓后，会出现粗细颗粒分层的现象）。
工艺流程设计
        以上简要介绍了全自动配混料系统的各主要组成部分。在实际生产中，还要考虑如何将这几大部分有机地结合起来，以构成一个完整的系统，这就涉及到工艺流程的设计问题。
        工艺流程的设计准则是，在保证最佳配混生产的同时，还应根据使用者的资金和场地条件，做出合理安排。因此，工艺流程设计应根据用户的不同需求而量身订制。需要说明的是：要想建立一个成功的配料混料系统，在系统的设计、制造、安装和调试过程中，买卖双方应保持密切的沟通和交流。硬制品配混料的基本工艺流程。
        总之，随着我国塑料工业的发展，以及企业生产规模的不断扩大，先进的物料预处理系统必将得到广泛应用，中宇科技的设备制造厂一定能够为此类应用提供先进可靠的设备。
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