Einführung in die PVC-Mischtechnologie

In der Verarbeitungstechnologie von PVC (Polyvinylchlorid) spielt die Mischtechnik als erster Prozess bei der Herstellung von PVC-Produkten eine entscheidende Rolle. Allerdings widmen viele Unternehmen dem Mischprozess oft nicht genügend Aufmerksamkeit, was dazu führt, dass es bei den Mitarbeitern zu Missverständnissen über die Mischtechnik kommt, weil sie denken, dass es ausreicht, die Materialien nur gleichmäßig zu mischen. In diesem Artikel werden die Rolle, das Prinzip und der Prozess des PVC-Mischens im Detail vorgestellt, um den Lesern ein umfassendes Verständnis der PVC-Mischtechnologie zu vermitteln.

1. Das Grundprinzip des PVC-Mischens

PVC-Produkte bestehen aus einem polydispersen System bestehend aus PVC-Harz, Stabilisator, Modifikator, Füllstoff, Farbstoff und anderen Zusatzstoffen, die gemischt und dann zum Formen verwendet werden. Der Hauptzweck des Mischens besteht darin, diese Rohstoffe gleichmäßig zu vermischen, um eine Trockenmischung mit hoher scheinbarer Dichte, guter Fließfähigkeit, Trockenheit und Lockerheit zu bilden.

Der Mischvorgang umfasst zwei Bedeutungen: Mischen und Dispergieren:

1. Mischen: Verändern Sie die Verteilung von zwei oder mehr Komponenten im Raum. Durch das Mischen können Materialien verschiedener Komponenten gleichmäßig verteilt werden, wodurch die Konsistenz und Stabilität der nachfolgenden Verarbeitung gewährleistet wird.

2. Dispersion: bezieht sich auf die Änderung der physikalischen Eigenschaften einer oder mehrerer Komponenten in der Mischung, wie z. B. die Verringerung der Partikelgröße oder die Auflösung in anderen Komponenten. Die Dispersion trägt dazu bei, dass die Komponenten vollständig in Kontakt kommen und reagieren, und verbessert die Leistung des Produkts.

Mischen und Dispergieren werden im Allgemeinen gleichzeitig durchgeführt und abgeschlossen. Während des Mischvorgangs wird durch mechanische Einwirkungen wie Zerkleinern und Mahlen die Partikelgröße der gemischten Materialpartikel kontinuierlich reduziert, um das Ziel einer gleichmäßigen Dispersion zu erreichen.

2. PVC-Mischprozess

Der PVC-Mischprozess umfasst hauptsächlich zwei Prozesse: Heißmischen und Kaltmischen.

1. Heißmischtechnologie

1.1 Definition von Heißmischen

Die Rolle des Heißmischens von PVC ist von entscheidender Bedeutung. Heißmischen ist ein Prozess, bei dem das Material schnell entlang der Innenwand des Mischers verteilt wird und unter dem Druck des schnell rotierenden Rührblatts aus der Mitte fällt und eine wirbelartige Bewegung erzeugt. Unter der Scherwirkung, die durch die Kollision und Reibung zwischen dem Material und der Klinge und der Innenwand des Mischers entsteht, wandelt sich das Material von einem festen, einphasigen, inhomogenen Zustand in einen mehrphasigen, homogenen, teilweise gelierten Zustand um die Materialtemperatur steigt weiter an.

1.2 Hauptfunktionen des Heißmischens

• Das Material erzeugt einen gewissen Grad an Gelierung (Vorplastifizierung): Viele Substanzen mit niedrigem Schmelzpunkt (z. B. Schmierstoffe usw.) schmelzen und dringen in die PVC-Oberfläche ein oder haften daran.

• Das Material erzielt eine gute anfängliche Gelierungs- und Dispergierwirkung.

• Das Material erhält eine größere scheinbare Dichte und verbessert seine Fließfähigkeit: Es erleichtert den Transport und verbessert die Extrusionseffizienz.

• Entfernen Sie Feuchtigkeit und schwerflüchtige Bestandteile aus den Rohstoffen: Beseitigen Sie den Einfluss dieser Bestandteile auf die Produktqualität.

Die Endtemperatur des Heißmischens ist ein entscheidender Faktor, der die Qualität der Mischung beeinflusst. Nach Langzeitexperimenten und Untersuchungen liegt die am besten geeignete Heißmisch-Endtemperatur derzeit bei 110–120 °C. Wenn die Heißmischtemperatur zu niedrig ist, wird das PVC-Material ungleichmäßig plastifiziert und die flüchtigen Bestandteile können nicht vollständig entfernt werden, was die Leistung beeinträchtigt; Wenn die Heißmischtemperatur zu hoch ist, verbraucht das PVC-Material mehr Stabilisatoren im Mischtank, was zur Zersetzung und sogar zum Verkleben neigt, was sich negativ auf die Produktion auswirkt.

1.3 Heißmischprozess

Der Heißmischprozess umfasst drei Prozesse: Diffusion, Konvektion und Scherung. Durch die Diffusion wird die Verteilung zwischen den Materialkomponenten gleichmäßiger; Konvektion und Scherung nutzen mechanische Kraft, um die Materialkomponenten gleichmäßig zu verteilen. Mit steigender Temperatur nehmen die PVC-Partikel weiterhin Stabilisatoren, Gleitmittel usw. auf und werden nach und nach von verschiedenen Komponenten umhüllt. Wenn die Materialtemperatur auf etwa 100 °C ansteigt, können Feuchtigkeit und andere flüchtige Substanzen im PVC-Harz und in den Additiven leicht entfernt werden. Wenn das Material auf 110–120 °C ansteigt, kann ein gleichmäßiges und stabiles trockenes Mischpulver gebildet werden.

Beim Heißmischen handelt es sich auch um den Gelierungsprozess der PVC-Mischung. Ungemischtes PVC-Harz hat bei Raumtemperatur unterschiedliche Partikelgrößen, wobei es mehr kleine Partikel gibt, die beim Extrusionsformen leicht zu einer ungleichmäßigen Plastifizierung führen können. Während des Heißmischprozesses schmilzt, plastifiziert und rekristallisiert PVC-Harz allmählich, um eine Netzwerkmorphologiestruktur zu bilden. Wenn die Materialtemperatur 115 °C erreicht, werden die kleinen PVC-Harzpartikel groß und gleichmäßig, die kleinen Partikel verschwinden allmählich und die Kanten der Partikel werden aufgrund der teilweisen Gelierung transparent und durchscheinend.

1.4 Austrittstemperatur der Heißmischung

Die Austrittstemperatur des Heißgemisches bestimmt den gleichmäßigen Plastifizierungsprozess des PVC-Materials. Im Allgemeinen verwenden die meisten Hersteller von PVC-Produkten 120 °C als Nenntemperaturindex für das Heißmischen. Wenn die Menge an Kalziumkarbonat groß ist, kann die Austrittstemperatur der heißen Mischung entsprechend erhöht werden, um die ausgewogene Adsorption von Kalziumkarbonat durch das PVC-Material und die Komponenten mit niedrigem Schmelzpunkt zu erleichtern und dadurch die scheinbare Dichte zu erhöhen.

1,5 Heißmischzeit

Auch die Heißmischzeit ist ein wichtiger Parameter, der kontrolliert werden muss. Wenn beim kontinuierlichen Mischen die Zeit, die das Heißmischen bis zum Auslass benötigt, kurz ist (z. B. weniger als 7 Minuten), sollte der Abstand zwischen den einzelnen Materialchargen verlängert werden. Wenn der Mischer über einen längeren Zeitraum verwendet wird und die Temperatur zu langsam ansteigt (z. B. mehr als 12 Minuten, kann die Entladungstemperatur immer noch nicht erreicht werden), kann er rechtzeitig entladen werden und das Thermoelement und die Temperaturanzeige können auf Fehler überprüft werden. Auch der Verschleiß der Rührflügel muss regelmäßig überprüft und bei starkem Verschleiß rechtzeitig ausgetauscht werden.

1.6 Reihenfolge der Heißmischungszugabe

Die Reihenfolge der Heißmischzugabe hat einen gewissen Einfluss auf die Mischqualität und den Mischbehälterverschleiß. Die übliche Zugabereihenfolge ist: PVC-Harz und Wärmestabilisator bei niedriger Geschwindigkeit zugeben; Fügen Sie Schlagzähmodifikator, Verarbeitungshilfsmittel und internes Schmiermittel bei hoher Geschwindigkeit und 60 °C hinzu. Fügen Sie Füllstoff, Titandioxid, Ultramarin, externes Schmiermittel, UV-Pulver, Masterbatch, Antioxidans usw. bei hoher Geschwindigkeit und 80 °C hinzu.

1.7 Mischvolumen

Auch das Mischvolumen ist ein nicht zu vernachlässigender Faktor. Im Allgemeinen sollte jede Materialcharge auf etwa 75 % des Volumens des heißen Mischtanks eingestellt werden, um eine zu lange (oder zu kurze) Mischzeit zu vermeiden, die zu einer übermäßigen Plastifizierung (oder ungleichmäßigen Plastifizierung) des Materials führen würde.

2. Kaltmischtechnologie

Die Wirkprinzipien des Kaltmischens und des Heißmischens sind unterschiedlich. Der Zylinder des Kaltmischers verfügt über eine Zwischenschicht, in der Kühlwasser fließt; und das Volumen des Kaltmischers beträgt im Allgemeinen etwa das Dreifache des Volumens des Heißmischers. Das heiße gemischte Material, das in den Kaltmischer gelangt, befindet sich in einer relativ geräumigen Umgebung und die rotierenden Schaufeln rühren und taumeln ständig. Seine Wärme wird vom Kühlwasser in der Zwischenschicht der Fassinnenwand aufgenommen und kühlt allmählich ab.

PVC-Materialien sollten unmittelbar nach dem Heißmischen kalt gemischt werden, um zu verhindern, dass das heiß gemischte Material längere Zeit bei hohen Temperaturen gelagert wird und sich zersetzt. Wenn das heiß gemischte Material nicht kalt gemischt wird, nimmt es beim Abkühlen im natürlichen Zustand leicht wieder Feuchtigkeit auf, was sich negativ auf die Extrusion auswirkt. Kaltes Mischen kann nicht nur das Phänomen der Wasseraufnahme und Feuchtigkeitsrückführung verhindern, wenn PVC-Materialien auf hohe Temperaturen abgekühlt werden, sondern ist auch der Prozess des weiteren Ausstoßens von Feuchtigkeit zwischen Molekülen von PVC-Materialien während des Wärmeabgabeprozesses.

Die Nenntemperatur des Kaltmischaustrags beträgt im Allgemeinen 40 °C, und die Kühlwassertemperatur wird normalerweise auf 13–15 °C geregelt.

Zusammenfassung: Die PVC-Mischtechnik ist ein wichtiges Glied im PVC-Verarbeitungsprozess. Durch ein tiefes Verständnis der Rolle, des Prinzips und des Prozesses des PVC-Mischens kann der Mischprozess optimiert und die Produktqualität und Produktionseffizienz verbessert werden. Ich hoffe, dass dieser Artikel den Lesern hilfreich sein und zur Entwicklung der PVC-verarbeitenden Industrie beitragen kann.

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