在PVC擠出加工行業(yè)中，傳統(tǒng)的配混料方法是：熱混、冷混加人工配料和輸送。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這種方法已不能滿足大批量生產(chǎn)的需要。

 

目前，一種較好的解決方案是：以電腦控制的自動配料系統(tǒng)為核心，輔以氣力輸送，再與熱、冷混合機(jī)相結(jié)合，從而構(gòu)成一套完整的PVC配料、混料生產(chǎn)線。與傳統(tǒng)方法相比，新的方案具有很多明顯優(yōu)勢，包括：

1. 由電腦控制的自動配料系統(tǒng)提高了配料精度，解決了人工配料的繁雜、物料的損失以及對操作者的化學(xué)危害等問題。

2. 高效的氣力輸送系統(tǒng)替代了大批物料搬運(yùn)過程的繁重勞動，提高了生產(chǎn)效率。

3. 物料處理過程完全在封閉的管道中進(jìn)行，避免了粉塵對車間環(huán)境的污染和對工人的危害。

4. 物料準(zhǔn)備和處理過程更集中、更高效，產(chǎn)出量更高，完全可以滿足大批量生產(chǎn)的需要。

 

正壓氣力輸送系統(tǒng)

 

PVC自動配料混料系統(tǒng)設(shè)備的配料過程

根據(jù)*終制品的不同，通常需要向PVC樹脂中加入各種固體或液體助劑，如熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、增塑劑和著色劑等,并在一定的溫度下使各組分與樹脂充分混合、吸收,以獲得配比準(zhǔn)確、混合均勻且吸收充分的物料，這是生產(chǎn)高質(zhì)量制品的前提。顯然，配料過程是整個物料準(zhǔn)備過程中耗時多、技術(shù)復(fù)雜且要求嚴(yán)格的階段。因此，在現(xiàn)代配料技術(shù)中，都毫無例外地采用了由電腦控制的多組分自動稱量計(jì)量系統(tǒng)。

實(shí)際上，配料過程就是要處理好各組分量的比例問題，因此，物料的計(jì)量是配料的核心。一般，計(jì)量方式有體積計(jì)量和重量計(jì)量兩種。其中，重量計(jì)量由于采用了高精度的重量傳感器對物料進(jìn)行直接計(jì)量，因而更**、可靠，應(yīng)用較為廣泛。根據(jù)稱重原理的不同，重量計(jì)量又可分為3種類型，即：分批次累加計(jì)重、失重式計(jì)重和流動過程物料的連續(xù)計(jì)重。其中，*適合PVC配混的是分批次累加計(jì)重，因?yàn)檫@種方式與混合機(jī)分批次混料的工作方式非常諧調(diào)。分批次累加計(jì)重的原理如圖1所示。圖中，A、B、C和D分別代表4種不同的組分（實(shí)際組分可以多于4種）。

在此所介紹的工業(yè)級重量傳感器的靜態(tài)精度可達(dá)1/1000以上，實(shí)際在配料系統(tǒng)中應(yīng)用時的動態(tài)精度也可達(dá)到3/1000甚至更高，因此完全可以滿足 PVC配料工藝的要求。但需要說明的是，在大多數(shù)配方中，由于PVC樹脂和CaCO3所占比重較大，而其他各種助劑所占比重很小，因此，如果使用同一臺稱重裝置，在較大的傳感器量程內(nèi)，易出現(xiàn)相對精度的下降，從而造成稱量助劑時超差。為此，一般的做法是采用兩臺不同量程的稱重裝置分別稱量，*后再匯總。

稱重開始前，稱重料斗4下面的閥門呈關(guān)閉狀態(tài)，A、B、C和D各組分依次在螺旋加料器的作用下被加入料斗4中。當(dāng)然，加入的量已事先在控制器6中設(shè)定完畢，因此，當(dāng)每種組分被加到量時，控制器會將相應(yīng)的電機(jī)停掉。*后，控制器將各組分的重量累加在一起，使其滿足配方要求。稱重結(jié)束后，控制器6會等待外界的控制信號，打開料斗4下面的閥門，以將物料放入下游設(shè)備。

控制器6的功能是將傳感器的電信號還原為重量數(shù)值，并在電腦顯示屏中顯示。同時，根據(jù)要求對本系統(tǒng)中的電機(jī)和閥門等進(jìn)行邏輯控制。除此之外，它還帶有各種輸入、輸出接口，既可以接受其他部分的控制信號以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動，又可以將自身的稱重?cái)?shù)據(jù)實(shí)時地送到主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。一般，該稱重控制器同傳感器一起，由專門的生產(chǎn)廠家供應(yīng)。稱重控制器和傳感器除了具備上述*基本的功能外，有的還具有自動溫度補(bǔ)償、加料電機(jī)的變速控制、加料懸浮值的自動糾正以及自動校秤等功能。

 

 

 

圖3 硬制品配混料的基本工藝流程

PVC的混合

PVC和助劑的混合一般由高速混合機(jī)和冷卻混合機(jī)共同完成，部分軟制品的生產(chǎn)也可只采用高速混合機(jī)。隨產(chǎn)品的不同，混合時間和混合溫度也各不相同。一般，混料溫度在80~130℃之間，硬制品會高些（110~130℃），軟制品則相對較低（80~100℃）。每批料的混合時間以8~10min為宜。

在PVC和助劑的混合中，通常以高速混合機(jī)為主。混合過程不僅是物料小顆粒的分散過程，也是各組分之間在一定溫度下相互滲透和吸收的過程。因此，混合機(jī)內(nèi)溫升的均勻性是確保獲得高質(zhì)量混料的關(guān)鍵。在此，合理的攪拌漿設(shè)計(jì)以及對攪拌漿端部線速度的*佳控制顯得非常重要。

一般，高的混合速度有利于物料的分散，但速度過高也會造成混合機(jī)內(nèi)局部區(qū)域過熱，造成物料溫升不勻而影響混合料的質(zhì)量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，*好將高速混合機(jī)攪拌漿的端部線速度控制在35m/s以內(nèi)。此外，由于在混合過程中會產(chǎn)生大量的水汽，這些水汽凝結(jié)成水后又會落到混合機(jī)內(nèi)，從而影響混合料的質(zhì)量，因此，為混合機(jī)設(shè)計(jì)一個合理的排氣系統(tǒng)也非常必要。

PVC自動配料混料系統(tǒng)設(shè)備，要想檢驗(yàn)混合料的質(zhì)量，可采用下述方法：

1. 視覺觀察：質(zhì)量好的混合料顏色正常，無雜質(zhì)，無結(jié)塊。

2. 堆密度測量：正確的混料過程會使物料的堆積密度增加。

3. 物料的流動性：準(zhǔn)備一漏斗，在出料端裝上插板閥。將一定量的干混料樣品裝入漏斗，打開插板閥，計(jì)算漏斗中物料完全排光所用的時間，時間越短意味著流動性越好。

4. 流動性能檢測：好的混合料，其流動性也較好。

5. 顏色檢驗(yàn)：一般應(yīng)采用色度計(jì)檢測顏色（尤其是白色），檢測可分別在日光、紫外線、熒光和白光下進(jìn)行。同時檢測樣品和標(biāo)準(zhǔn)品，即可測出樣品是否合格。

6. 擠出樣品：將干混料樣品在一小型試驗(yàn)擠出機(jī)上擠出成試樣，并檢測：擠出過程中試樣的尺寸穩(wěn)定性；試樣的表面和截面顏色；試樣的表面質(zhì)量；試樣的抗沖擊性能；擠出流動速率（單位時間的擠出重量）；試樣中是否含有雜質(zhì)、異物；試樣表面及截面是否有氣孔。

在PVC加工行業(yè)中，通常可使用流變儀來測試干混料的質(zhì)量，它可以測出扭矩和溫度隨時間變化的趨勢曲線。利用專門的分析軟件，可以推斷出物料的流變特性、熱穩(wěn)定性、液體組分的吸收情況及增塑劑的吸收情況等。與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較，即可找出干混料樣的上述特性的偏離情況。由此，即可預(yù)先得知該干混料在擠出機(jī)中的加工特性，這對于控制*終制品的質(zhì)量十分有利。

一般，由性能穩(wěn)定的自動配料、混料系統(tǒng)生產(chǎn)出來的干混料，不要求對每一批料都做上述檢測。對于白色型材，顏色的檢驗(yàn)至關(guān)重要。

氣力輸送系統(tǒng)

在PVC的配料和混合過程中，以及在混合后向擠出機(jī)供料的過程中，采用氣力輸送來完成物料的搬運(yùn)和傳遞是一種較好的方法。其優(yōu)點(diǎn)是：輸送量大、距離遠(yuǎn)、不受空間限制且易于實(shí)現(xiàn)自動化。

用于粉狀物料的氣力輸送，按氣流和氣源的相對位置不同可分為壓送式與吸引式兩種，即常說的正壓和負(fù)壓。正壓可以將物料從一處送往多處，負(fù)壓則可以將物料從多處集中到一處。按氣流狀態(tài)的不同，氣力輸送也有兩種方式：低壓稀相輸送和高壓密相輸送，它們的原理截然不同。

低壓稀相輸送是采用低壓（幾十kPa）高速氣流（20m/s或更高）對物料進(jìn)行輸送。物料在輸送管道中呈分散的懸浮狀，并隨氣流向前流動。其缺點(diǎn)是：因氣壓較低，導(dǎo)致輸送距離有限；對輸送管道的布置有一定的要求；由于氣流速度較高，因此對輸送尾氣的處理也有較高的要求。因此，它**于在輸送量不大的情況下使用（5t/h以下）。其優(yōu)點(diǎn)是：技術(shù)要求簡單，設(shè)備維修方便且造價低。

高壓密相輸送采用的是高壓（0.1MPa以上）低速的壓縮空氣。物料在輸送管道中呈一段一段的塞狀，并被壓縮空氣頂著向前低速運(yùn)動。在要求較高的情況下，比如物料粘性較大、顆粒較小時，還應(yīng)考慮采用帶夾層的輸送管道，并在夾層中補(bǔ)充壓縮空氣。其優(yōu)點(diǎn)是：輸送距離遠(yuǎn)，輸送量大（可輕易達(dá)到10t/h以上），對尾氣處理的要求較低。缺點(diǎn)是：技術(shù)難度較大，設(shè)備不易維修，造價也較高。

總之，上述兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，可視生產(chǎn)需要而決定采用哪種方式。

圖2所示為典型的正壓輸送系統(tǒng)示意圖。圖中，物料通過旋轉(zhuǎn)閥（旋轉(zhuǎn)供料器）被放入輸送管道中，然后被風(fēng)機(jī)帶來的氣流吹送到目標(biāo)料倉。目標(biāo)料倉上安裝有過濾器，用于排出干凈的空氣，并將物料留在料倉內(nèi)。

物料的倉儲

在大規(guī)模的物料處理過程中,倉儲必不可少。PVC配混過程中的倉儲可分為3種類型：樹脂及各種助劑在混合前的倉儲、混合過程中的倉儲以及混合后、加工前的倉儲。

樹脂和各種助劑在混合前由于各自的物理特性不同，因此對倉儲的要求也不同。卸料困難是倉儲過程可能碰到的*大問題，涉及到卸料時物料的流動形式。理想的流動形式是整體流動，即出料口打開時，所有的物料顆粒都開始移動。能否形成整體流動取決于物料的特性和料倉底部的設(shè)計(jì)。一般，由于PVC樹脂的流動性較好，顆粒較大，所以只要將料倉底部的錐角控制在60°范圍之內(nèi)，并盡量使料倉內(nèi)表面平滑就可以形成整體流動。但需要注意的是各種助劑的卸料問題。一般，放料過程中會形成中心空洞，或者起拱（架橋），這種狀態(tài)通常會嚴(yán)重影響后續(xù)流程的進(jìn)行。為此，除了要合理地設(shè)計(jì)料倉結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)配備強(qiáng)制破拱設(shè)施。常用的破拱方式包括：氣動式、振動式和機(jī)械卸料器。

氣動式破拱裝置有多種，如：在料倉的彈性夾層中通入脈沖壓縮空氣，或者直接將壓縮空氣導(dǎo)入到可能產(chǎn)生架橋的部位。振動破拱方式也有多種，*常用的是 “倉底活化器”式，即通過料倉底部的整體振動達(dá)到破拱的目的。對于特別難以排放的物料，則可以采用專用的、安裝于料倉內(nèi)部的機(jī)械卸料器。

混合過程中的倉儲除了要注意上述問題外，還應(yīng)考慮流量平衡。要合理設(shè)計(jì)料倉容積，既不能過大造成浪費(fèi)，也不能過小造成斷流。

混合后、加工前物料的倉儲也有嚴(yán)格的規(guī)定。在容積的設(shè)計(jì)上，要充分考慮生產(chǎn)工藝的需求，同時還要防止物料的結(jié)塊和離析（粒度不均的物料進(jìn)入料倉后，會出現(xiàn)粗細(xì)顆粒分層的現(xiàn)象）。

工藝流程設(shè)計(jì)

以上簡要介紹了全自動配混料系統(tǒng)的各主要組成部分。在實(shí)際生產(chǎn)中，還要考慮如何將這幾大部分有機(jī)地結(jié)合起來，以構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，這就涉及到工藝流程的設(shè)計(jì)問題。

工藝流程的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是，在保證*佳配混生產(chǎn)的同時，還應(yīng)根據(jù)使用者的資金和場地條件，做出合理安排。因此，工藝流程設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)用戶的不同需求而量身訂制。需要說明的是：要想建立一個成功的配料混料系統(tǒng)，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)試過程中，買賣雙方應(yīng)保持密切的溝通和交流。圖3所示是硬制品配混料的基本工藝流程。

總之，隨著我國塑料工業(yè)的發(fā)展，以及企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，先進(jìn)的物料預(yù)處理系統(tǒng)必將得到廣泛應(yīng)用，相信國內(nèi)的設(shè)備制造廠一定能夠?yàn)榇祟悜?yīng)用提供先進(jìn)可靠的設(shè)備。