《挤出成型技术》课件-模块2 原料混合设备

业精于勤荒于嬉模块2原料混合设备1.1塑料混合机的设备理论01混合的意义01混合的意义生活中常见的塑料一般都不是单纯的聚合物（树脂），或多或少都要加入各种助剂（添加剂）。在塑料加工行业中用作成型的塑料是由树脂和助剂（添加剂）经混合工艺混合而成的材料，物料混合是一种有效的将多种组分的原料加工成更均匀、更实用的过程。树脂助剂混合加工塑料01混合的意义通过一定的加料顺序，将树脂和各种助剂充分混合，并通过扩散、对流、剪切的混合机理，使树脂和助剂达到分散均匀的程度，从而加工得到质量良好的塑料材料。分散均匀高程度混合物料添加分布混合初步混合（预混合）02混合的机理02混合的机理依靠各组分之间的浓度差，使各组分的粒子自发由浓度大的区域迁移到浓度小的区域，从而达到共混物体系组成的均一。扩散02混合的机理各组分的粒子在相互占有的空间内发生流动，以达到共混物体系组成的均一，该作用需要借助外力，如机械搅拌。对流02混合的机理剪切力作用下粒子发生形变，增大表面积和分布区域，以提高共混物体系分散的效果，在该过程中组分粒子体积不变。剪切03塑料混合机的工作原理03塑料混合机的工作原理利用装载物料的混合室的旋转达到混合目的，转速较低，属中、低强度的分布混合设备。主要用于粉状、粒状固态物料的初混合。转鼓式混合机通过带有搅拌叶片的搅拌轴旋转带动物料，搅拌叶片在旋转过程中对物料进行强制混合并使其均匀化。主要粉状、颗粒状及其和液体混合后的物料的混合和均化。叶片式混合机03塑料混合机的工作原理通过高速旋转的叶轮使物料沿叶轮转动做切向运动，物料受到内壁阻碍被抛起，然后在离心力的作用下又落回到叶轮中心，同时釜腔的加热作用可提高混合物料的温度。物料在快速流动和高温作用下，促进了组分的交叉混合、均匀分布和吸收，可制得自由流动的干混料。高速混合机03塑料混合机的工作原理业精于勤荒于嬉模块2原料混合设备1.2塑料混合机的结构01普通混合机的结构01普通混合机的结构双锥型转鼓式混合机的主要结构如下图所示。转鼓式混合机01普通混合机的结构除了双锥型号以外，还有其他型号的转鼓式混合机，通过运动轨迹的改变，可以实现三维多向转动混合。转鼓式混合机01普通混合机的结构叶片式混合机分为立式和卧式，主要结构如下图所示。叶片式混合机立式叶片混合机卧式叶片混合机01普通混合机的结构叶片式混合机的主轴叶片结构不同，混合的方式和效果也不同。叶片式混合机双螺旋锥形混合机卧式犁刀混合机卧式螺带混合机02高速混合机的结构02高速混合机的结构高混机的根据结构和功能可分为分热混合机和冷混合机（立式、卧式）。设备型号的表达方式为：整体结构卧式高混机立式高混机组合式高混机SH-品种代号规格参数02高速混合机的结构高混机的设备整体结构包括混合锅（折流板、搅拌桨等）、电机、底座等部分。整体结构02高速混合机的结构主要零部件1.混合锅，物料混合的容器，包括：（1）锅盖（釜盖），有翻盖和回转盖两种，可分为手动和自动操作。（2）内壁、加热夹套和保温绝热层和外壁等。02高速混合机的结构主要零部件2.搅拌桨（叶片，桨叶）桨叶是高速混合机的主要工作零件，其形状、与器壁间隙和外缘线速度都会影响混合质量。

为防止在混合过程中烧焦或降解，桨叶在旋转方向上的断面形状是流线型。装料量90%装料量50%~70%02高速混合机的结构主要零部件3.折流板（挡板）折流板作用是进一步搅乱物料流态，使物料形成不规则运动，并在折流板附近形成很强的涡旋，更有利于分散均匀。折流板内部多为空腔，断面呈流线型，装有热电偶，测试物料温度。02高速混合机的结构主要零部件4.排料装置（出料口）排料装置的作用是将混合均有的物料从混合锅中排出。业精于勤荒于嬉1.3高混机的操作01高混机的工艺条件01高混机的工艺条件高混机的混合温度是指釜腔内混合物料的温度，可通过温度控制面板控制加热和混合过程中的摩擦生热来升温。混合温度高混机的转速是指搅拌桨旋转的速度，分为定速和无级调速两种模式。转速02高混机规范操作02高混机规范操作釜盖出料口内腔和搅拌桨操作准备首先，准备好手套、清扫用刷子、储料袋，开启空气压缩机，使高压气枪可以正常工作；

然后，检查空气开关和设备电源；其次，在确保断电的情况下，打开釜盖和出料口，拆下搅拌桨清扫，并气枪清理容器内腔和出料口；最后，将搅拌桨装配回原位，关紧出料口，合紧釜盖。02高混机规范操作开机预热接通空气开关和设备电源，待电源指示灯亮起后启动加热，将温度设定为混合所需温度参数值，等待一段时间直至容器内温度稳定。（若在常温下进行混合，可跳过该步骤。）启动加热温度控制面板02高混机规范操作投料搅拌待温度稳定后，打开釜盖投入物料，然后合紧釜盖，启动搅拌。如果在搅拌过程中需要分批投料，需要先停止搅拌，然后才能打开釜盖投料。（若釜盖配有加料口，可不用停止搅拌，直接由加料口投入物料；若转速可调，投料后一般先低速搅拌1~2min，然后调高转速继续搅拌。）启动搅拌停止搅拌02高混机规范操作出料待混合均匀后，直接打开出料口，利用搅拌桨旋转带动混合料从出料口排出，接到储料袋或料桶中。

当无法出料后，停止搅拌，关闭设备电源和空气开关，打开釜盖并拆下搅拌桨，将剩余混合料从出料口排出。出料口02高混机规范操作停机清理设备将高混机的釜盖、内腔、出料口、搅拌桨和周围地面清理干净，合紧釜盖和出料口，关闭空气压缩机，整理好工具和物料，并再次检查空气开关是否关闭。业精于勤荒于嬉模块2原料混合设备2.1开炼机的设备理论01开炼机的作用01开炼机的作用开炼机全称开放式炼胶机，主要用于塑料和橡胶的塑炼、混炼、热炼、压片和供胶，也可用于再生胶的粉碎、捏炼和精炼，此外还广泛用于塑料加工和油漆颜料工业生产中。实验室开炼机工业生产开炼机02开炼机的工作过程02开炼机的工作过程开炼机混炼时，两个辊筒按一定速比相对转动，熔融的物料受摩擦力和黏附力的作用被拉入辊隙中，由于黏附作用物料包覆在其中一个辊筒表面并保留一定的堆积胶。添加助剂后，助剂在堆积胶的翻动过程中进入生胶表层，然后在压力和剪切力的双重作用下进行层流混合。如果只靠层流混合，助剂混入胶料的速度较慢，且很难分散均匀，所以在开炼机混炼过程中会借助外力操作。常用的操作包括翻胶（捣胶）和薄通，从而使助剂更快进入胶料中，且实现均匀的分散混合，工业生产中会使用自动翻胶装置。02开炼机的工作过程翻炼（捣胶）薄通03开炼机的工艺参数03开炼机的工艺参数装胶容量是指开炼机一次炼胶的容量，应根据产量和开炼机型号选择合适的容量，使胶料全部包覆前辊，且两辊间积存一定数量的堆积胶。容量过低，胶料不易包辊难以操作，生产效率低；容量过高，胶料难以进入辊隙，且容易剪切生热影响混炼效果。装胶容量堆积胶03开炼机的工艺参数辊距辊距是指前后辊筒之间的距离间隙，可通过辊距调节装置调整大小，使胶料正常包覆前辊，且两辊间积存适量的堆积胶。辊距大小影响物料混炼时所受到的剪切力和横压力，从而影响混合效果，因此要根据混炼时物料的实际体积（堆积胶情况）和混炼操作来调整辊距。辊距过大辊距过小物料所受剪切力过大，剪切生热大，分子链易断裂，且堆积胶增多难以进行混炼。物料所受剪切力过小，不能起到塑化效果，且难以包辊进行混炼操作。辊距调大堆积胶增多混炼胶下片辊距调小树脂塑化前薄通操作辊距03开炼机的工艺参数辊温辊温是指辊筒表面的温度，可通过温度控制面板分别调整前后两辊的温度，如果在常温下混炼可不用开启辊温加热。辊温应根据物料的温度特性和混炼时剪切生热的情况进行设定，保证树脂的塑化效果且助剂分散均匀。辊温过高物料呈黏流态，受剪切力小，混合分散效果下降，操作不方便，甚至有可能引起物料焦烧降解。辊温过低物料塑化程度不够，不能达到良好的加工流动状态，不利于“吃粉”（助剂混入树脂）。辊温调大流动性能差吃粉速度慢辊温调小呈黏流包辊分散效果差03开炼机的工艺参数辊速和速比（1）辊速是指辊筒工作时的线速度。（2）速比是指前后辊筒线速度不同所产生的速度之比。提高辊速和速比可提高机械剪切效果和混炼速度，混炼速度加快，摩擦生热也会提高，不利于分散。一般而言，开炼机的辊速和速比是固定的。业精于勤荒于嬉模块2原料混合设备2.2开炼机的结构01开炼机的整体结构01开炼机的整体结构开炼机的设备整体结构包括电机（速比齿轮）、辊筒（前后辊、轴承）、辊距调节装置、辊温控制装置、安全制动装置等。

根据整体结构的不同，还可分为标准式开炼机、整体式开炼机、双电机开炼机。标准式开炼机双电机开炼机整体式开炼机01开炼机的整体结构开炼机的分类类型辊筒表面形状主要用途塑（混）炼机光滑面橡胶塑炼、混炼压片机光滑面压片热炼机光滑面或前辊光滑后辊沟纹预热供料破胶机沟纹面或前辊光滑后辊沟纹破碎天然胶、废胶块洗胶机沟纹面除去生胶、废胶中的杂质再生胶混炼机光滑面制造再生胶精炼机腰鼓形除去再生胶中硬杂物质精细破胶机沟纹面破碎废胶、制造再生胶实验用炼胶机光滑面各种小量胶料实验01开炼机的整体结构开炼机的规格型号02开炼机的主要零部件02开炼机的主要零部件辊筒1.具有足够的机械强度、刚度和导热性能，且工作表面须具有较高的硬度、耐磨性、耐化学腐蚀性和抗剥落性。一般采用冷硬铸铁，若需要可在表面镀铬等惰性金属。2.内部结构包括中空结构和圆周钻孔结构两种。中空结构圆周钻孔结构02开炼机的主要零部件挡胶板和护栏1.挡胶板用于调整辊筒的有效工作长度，有手动和气动等控制方式。2.辊筒护栏用于操作时的安全防护作用，防止操作人员在混炼的过程中手或工具误入辊隙，造成安全事故。挡胶板护栏02开炼机的主要零部件辊距调节装置用于调节前后两个辊筒之间的距离，改变物料进入辊隙的容量及受到辊筒压力的大小，在操作过程中要根据物料实际体积和混炼操作进行调节，有手动、气动和液压等控制方式。02开炼机的主要零部件辊温控制装置1.加热装置：用金属加热棒进行电加热，热电偶测温。物料在混炼过程的剪切作用也会产生热量。2.控温装置：通过在辊筒内通冷却水对辊温偏差进行控制。加热棒热电偶冷却循环水02开炼机的主要零部件安全制动装置安全制动用于事故发生时（如手或工具误入辊隙）采取紧急制动，使辊筒反转，防止事故进一步恶化。安全制动一般有拨动、按钮和膝撞等制动方式。膝撞门制动按钮业精于勤荒于嬉2.3开炼机的操作01开炼机的工艺过程01开炼机的工艺过程开炼机要先包辊才能进行混炼。包辊在胶料包辊，加入配合剂之前，要使辊距上端保留适当的堆积胶，适量的堆积胶是吃粉的必要条件，然后再按顺序加入配合剂。吃粉1-橡胶不易进入辊缝；2-紧包前辊；3-脱辊；4-呈粘流包辊在配合剂混入胶料之后，通过切割翻炼操作（捣胶），以及打三角包和薄通等手法，提高配合剂的分散和作用效果。翻炼01开炼机的工艺过程混炼效果在一定时间内会逐渐提高，但超过一定时间则无明显变化，反而会破坏胶料的分子结构，使分子量下降，力学性能劣化。混炼时间要根据物料的特性加料，一般的加料原则是用量少、难分散的配合剂先加，用量大、易分散的后加，容易受热发生物理化学变化的一般最后加入。以橡胶配方为例，通常加料顺序为：塑炼胶、再生胶、母炼胶→固体软化剂→促进剂、活性剂、防老剂→补强、填充剂→液体软化剂→硫黄、超速促进剂。加料顺序02开炼机规范操作02开炼机规范操作铜刮刀安全制动装置开炼机台面操作准备首先，准备铜刮刀（油灰刀）、手套和接料盘；

然后，在确保断电的情况下，清理辊筒表面、机台台面和接料区；最后，检查空气开关和设备电源，接通电源后检查安全制动装置（急停反转开关）是否正常工作（辊筒翻转）。开机预热启动加热，在前后辊的温度控制面板中设定混炼所需温度参数值，等待一段时间直至实际温度达到设定值。（塑料树脂一般需要加热才能塑化，若是橡胶则在常温下进行混合，可跳过该步骤。）温度控制面板启动加热02开炼机规范操作投料包辊待辊筒温度稳定后，将辊距调小至合适距离（树脂不从辊隙掉落），然后启动辊筒转动，将树脂投放到两个辊筒中间，使树脂在温度和剪切力双重作用下塑化包辊。启动辊筒转动02开炼机规范操作助剂混合（吃粉）待树脂以一定黏度紧包前辊并保留适量堆积胶后，按顺序投入助剂，由辊筒转动带入混合，吃粉完毕后通过翻胶和打三角包薄通等操作提高助剂的分散效果，缩短混合时间。投入助剂翻胶打三角包薄通02开炼机规范操作下片待混合均匀后，先用刮刀混合好的树脂完全割下，借辊筒转动成片拉出，然后适当调大辊距，将树脂过辊压型，压成厚度适中的片材存放，并停止辊筒转动。停止辊筒转动02开炼机规范操作停机清理设备依次关闭加热、设备开关和空气开关，将开炼机的辊筒表面、机台台面、接料区和周围地面清理干净，整理好工具和物料，并再次检查空气开关是否关闭。02开炼机规范操作业精于勤荒于嬉模块2原料混合设备3.1密炼机的设备理论01密炼机的作用01密炼机的作用密闭式练胶机简称密炼机，又称捏炼机。主要用于天然橡胶及其他高聚物弹性体的塑炼、混炼，也用于塑料、沥青料、油毡料、搪瓷料及各种合成树脂料的混炼。小试生产密炼机二次防尘密炼机大型生产密炼机02密炼机的工作过程02密炼机的工作过程密炼机工作时，两转子相对回转，物料加入到混炼室后，通过转子与转子间隙以及转子与上、下顶拴、密炼室内壁间隙的挤压，而受到强烈剪切和挤压作用。同时，转子表面凸棱使胶料沿转子做轴向运动，起到搅拌混合作用，使物料混合均匀。密炼机混炼过程中的机械作用及产生的原因包括：（1）转子突棱顶与密炼室内壁间隙的捏炼作用；（2）两个转子之间的搅拌作用；（3）两个转子之间的折卷作用；（4）两个转子轴向的往返切割作用。由于密炼机混炼时胶料受到的剪切作用比开炼机大得多，炼胶温度高，使得密炼机炼胶的效率大大高于开炼机。02密炼机的工作过程03密炼机的工艺参数03密炼机的工艺参数每次混炼的胶料容积要根据设备规格和配方特性来确定，通常取密闭室总有效容积的60%～70%为宜。

容量太小，密炼室无法充满，出现胶料打滑和转子空转现象，导致混炼效果差；容量太大，会导致胶料翻转困难，使上顶拴位置不当，一部分胶料在加料口颈处发生滞留溢出密炼室，从而使胶料混合不均匀，设备负载过大。装胶容量03密炼机的工艺参数转子的转速和速比（1）转速是指转子工作时的线速度。（2）速比是指两个转子线速度不同所产生的速度之比。提高转子转速可提高机械剪切效果和混炼速度，混炼速度加快，摩擦生热也会提高，不利于分散。一般密炼机的转速可无级变速调节，而速比是固定不变的，需要在转动的状态下投料和排料。转速调大混炼速度快剪切生热大转速调小混炼速度慢剪切生热小03密炼机的工艺参数密炼室温度密炼室温度是指密炼室内部的加热温度，可通过温度控制面板设定，如果在常温下混炼可不用开启密炼室加热。密炼室温度应根据物料温度特性和混炼时剪切生热情况进行设定，保证树脂的塑化效果且助剂分散均匀。温度过高有利于胶料的塑性流动，加速吃粉过程，但分散效果降低，且容易发生焦烧现象。温度过低有利于机械剪切，提高分散效果，但过低不利于流动吃粉。03密炼机的工艺参数上顶栓压力上顶栓需要将胶料压入密炼室，以增加机械的摩擦剪切作用，促进胶料流动和吃粉，提高分散效果。增加上顶栓对胶料的压力，可以提高胶料中的流体静压力，虽然不直接影响剪切应力，但是由于减少了密炼室内胶料的空隙，使得胶料与混炼室内壁、转子、上、下顶栓等之间，以及胶料内部各种物料之间更加迅速地互相接触和挤压，增大物料之间接触面积，能间接的导致较高的剪切应力，加速分散过程，从而缩短混炼时间，提高了混炼胶质量。业精于勤荒于嬉模块2原料混合设备3.2密炼机的结构01密炼机的整体结构01密炼机的整体结构密炼机的设备整体结构由混炼室转子部分、加料及压料装置部分、卸料装置部分、传动装置部分、加热冷却及气压、液压、电控系统等部分组成。01密炼机的整体结构密炼机的分类按转速慢速密炼机（<20r/min）中速密炼机（～30r/min）快速密炼机（>40r/min）按转子断面形状椭圆形转子密炼机圆筒形转子密炼机三棱形转子密炼机按转子转速可变与否单速密炼机多速密炼机变速密炼机按转子啮合情况转子相切型密炼机转子啮合型密炼机01密炼机的整体结构密炼机的规格型号以混炼室总容积和长转子的转速来表示：XM-80/40型：总容量80L，转子转速为40r/min的橡胶密炼机；XM-270/20×40型：总容量270L，双速密炼机（20r/min、40r/min）；X(S)M型：既适用于橡胶，也适用于塑料。02密炼机的主要零部件02密炼机设备结构转子转子是密炼机的主要零部件，直接影响工作性能、生产效率和炼胶质量。与混炼室一起完成对胶料的混合剪切和捏炼作用。1.具有足够的机械强度、刚度、耐磨性、耐化学腐蚀性和良好的传热性。2.常见的转子结构有双棱转子、四棱转子和其他结构转子。其中，四棱转子比双棱转子的密炼机生产能力高，消耗功率低，混炼效果更好。双棱转子四棱转子ZZ2型转子02密炼机设备结构转子转子内部均铸成空腔，以便通入冷却水进行冷却。常见冷却方式有：1.喷淋式：转子形状复杂，内腔不能加工，传热系数低，冷却效果差。2.螺旋夹套式：虽然转子形状复杂，内腔不能加工，但冷却面积远比喷淋式大，且冷却水更接近工作表面，冷却效果好3.ZZ2型转子：设计了一种带螺旋槽强制循环冷却的结构，且内腔进行了加工，可显著提高转子的冷却效果02密炼机设备结构密炼室混炼室是物料混合的位置，承受强烈的摩擦、挤压和化学腐蚀等作用，会对内壁造成磨损，加大转子与混炼室内壁的间隙，影响混炼效果，甚至会使密炼机无法使用。因此，须在混炼室内壁堆焊一层2～4mm厚的耐磨硬质合金。

常见的密炼室类型有：对开组合式开闭式倾斜式翻转式02密炼机设备结构加料装置加料装置由以下几部分构成：（1）加料斗－由两侧板、前后门、填料箱构成。（2）翻板门－固定在轴上，由气缸带动。（3）后门－固定在侧板上，检修时打开。（4）填料箱－在加料斗上，起上下隔离作用，使混炼室内的粉尘不致飞扬到风筒内。（5）安全销－用于检修时将上顶栓挡住。02密炼机设备结构加压装置加压装置由以下几部分构成：（1）气缸－铸铁件，在气缸顶部和下部设有缓冲装置，主要作用是提供上顶栓上、下运动的动力，提供上顶栓加压物料的压力。如果是高速高压密炼机则采用液压油缸。（2）活塞－其密封方式，有用橡