捏合机

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利斯特单轴捏合机

捏合机Kneader reactor)是一种混合搅拌机,通常用于高粘度体系下的反应,混合,干燥等工艺,尤其适用于高分子材料,即塑料制品的制备与加工。捏合机的作用是将各种组分进行混合,通过机械搅拌和外界加热,使各组分相互反应,或将轻质组分分离。

历史[编辑]

捏合机是由海因茨·利斯特(Heinz List)英语Heinz List发展而来的,该技术在处理工业上一经出现就变得相当流行。1966年海因茨·利斯特用自己的名字命名在瑞士阿里斯多夫(Arisdorf)创立了世界上第一家捏合机制造工程公司LIST AG。 2016年利斯特公司被约科布·缪勒公司(Jakob Müller)全资收购,更名为LIST Technology AG。

在1966年,利斯特曾说“在操作过程中,高浓度物料要比低浓度有效,同时也更加经济”。利斯特认为处理高浓度的物料,意味着溶剂较少甚至没有溶剂,这样可以最大限度的提高每单位体积的工序收益。处理高浓度物料本身是一个非常复杂,并且具有挑战性的工作,为了更好的处理高浓度物料,需要发展新技术。于是,他开始开发可靠的、并且能够在高浓度物料中处理相变的工艺技术。

应用范围[编辑]

捏合机反应器用于高粘度材料,比如:口香糖,生面团,太妃糖,纺丝溶液 (如芳纶,莱塞尔纤维等)橡皮泥,橡胶硅酮粘合剂,树脂制品和其他高分子产品。反应物可以是液体,粉末,固体(泥浆),这些物料的粘度大约是1000000cps,并且反应过程中,反应物不经过物理相变。捏合机主要用于塑料制品的本体聚合反应,脱挥,挤出造粒过程,将树脂和各种助剂混合,在机械搅拌和给物料加热的条件下,将各组分混合均匀,再经过塑炼等过程后,制成便于加工成型的紧密的球形、圆柱形、立方形颗粒。

分类形式[编辑]

  • 根据类型不同,可分为单轴捏合机和双轴捏合机。
  • 根据用途不同,可分为炭素捏合机、硅橡胶捏合机、纤维素溶解机、真空捏合机、芳纶溶解机等。
  • 根据温度不同,可以制成常温型捏合机、普通加热型捏合机、高温型捏合机三种。
  • 根据加热形式不同,可制成电加热型捏合机、油加热型捏合机等。
  • 根据加工量不同,可分为实验室捏合机、生产型捏合机、特大型捏合机等[1]

选择[编辑]

针对不同物料相区特性捏合机可分为单轴和双轴捏合机两大类。 当过程中出现相变时,传统技术需要用稀释液。稀释液或者溶剂能够减小反应物的粘度,使其在反应器中混合,并且容易控制反应温度。捏合机是一种可以允许浓相合成的技术解决方案,减少或消除溶剂的使用量,增强过程本身。

工作原理[编辑]

捏合机是利用机械搅拌,即叶片的搅拌和对物料加热,将各种组分混合均匀,但不同类型的捏合机工作原理不完全相同。

  • 利斯特捏合机工作原理:搅拌器由一根或两根搅拌轴组成,主轴转速为20-200 r/min, 副轴做为清洁轴,清理粘附在主搅拌轴上的物料,以便更好的混合搅拌。物料在混合室的侧壁上翻,在混合室不断沿轴向前推,与此同时混合轴与内壁上的刮刀或清洁轴作用,使物料在径向充分混合,并且物料不粘附在工艺腔室内,最终使物料混合均匀,形成了均匀分散的体系
  • Z型捏合机工作原理:搅拌器转动时,两轴转速度不同,主轴转速为20-40r/min,副轴为10-20 r/min。通过搅拌器的转动,物料在混合室的侧壁上翻,在混合室的中间下落,实现了物料的位置交换,如此重复交换位置,从而使物料混合均匀,形成了均匀分散的体系
  • 高速捏合机工作原理:物料从加料孔加入到混合室中,通过搅拌桨的高速搅拌作用,搅拌桨表面和物料产生摩擦力,同时,搅拌桨侧面施加给物料一个推力,在这两个力的作用下,物料沿搅拌桨做切向运动。于此同时,因为有离心力的作用,物料被抛向混合室内部,并沿着壁面上升,升到一定高度后,在重力的作用下,物料降回到搅拌桨的中心,接着又受到两个力的作用,做切向运动被抛起,如此循环,使物料螺旋状的不停运动,从而达到混合均匀的目的[2]

主要结构[编辑]

捏合机主要由混合室、机座部分、搅拌装置、排料装置、加热装置、传动装置等组成。捏合机类型不同,结构会有不同程度的差别[3]

  • 利斯特捏合机:主要由进料系统,带有夹套的混合室,内壁刮刀,单轴或一对搅拌轴,齿轮箱,下料螺杆,汽包以及传动装置等组成。
  • Z型捏合机:主要部分有:鞍型底的混合室和一对形状为Z型的搅拌器。
  • 高速捏合机:主要由回转盖、混合室、搅拌桨、折流板、排料装置、加热装置以及传动装置等组成。混合室是圆筒形,包括内层、加热夹套、绝缘层,以及外套。内层具有很高的耐磨性,上边与回转盖相连,下面接有排料口。流线型的折流板挂在回转盖上,内部是空腔,通常含有热电偶。

作用特点[编辑]

对于一些粘度较高、流动性较差的浆体,如面团和蜂蜜等,以及塑料固体等用一般搅拌机和混合机不能加工的物料,用捏合机加工效果较好。捏合机一般先对物料进行局部混合,再使其整体混合,具有捏合、糅合和调合的作用。捏合机必须给予物料一定的挤压力、剪切力、折叠力等作用,才能使物料混合均匀,因此,捏合机的叶片格外坚固,必须可以承受巨大的作用力,容器的壳体也因此具有足够的强度和刚度。

捏合机是双桨平行的卧式结构,为了保证物料的化学性能不变,凡是与物料接触的零部件,如拌桨、墙板等必须是不锈钢制件,具有耐腐蚀[4]

相关条目[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 周凤举. 差速捏合机原理及应用[J]. 有机氟工业, 2000, (4): 11-12
  2. ^ 奇贵亮. 塑料挤出成型技术[M]. 北京:机械工业出版社, 2012.
  3. ^ 奇贵亮. 塑料挤出成型技术[M]. 北京:机械工业出版社, 2012
  4. ^ 张丽叶. 挤出成型[M]. 化学工业出版社:材料科学与工程出版中心, 2002.