Introducción a la tecnología de mezcla de PVC

En la tecnología de procesamiento de PVC (cloruro de polivinilo), la tecnología de mezcla juega un papel vital como primer proceso en la producción de productos de PVC. Sin embargo, muchas empresas a menudo no prestan suficiente atención al proceso de mezcla, lo que genera malentendidos entre los trabajadores sobre la tecnología de mezcla, pensando que basta con mezclar los materiales de manera uniforme. Este artículo presentará en detalle la función, el principio y el proceso de mezcla de PVC para ayudar a los lectores a comprender completamente la tecnología de mezcla de PVC.

1. El principio básico de la mezcla de PVC.

Los productos de PVC están hechos de un sistema polidisperso que consta de resina de PVC, estabilizador, modificador, relleno, colorante y otros aditivos, que se mezclan y luego se usan para moldear. El objetivo principal de la mezcla es mezclar estas materias primas de manera uniforme para formar una mezcla seca con alta densidad aparente, buena fluidez, sequedad y soltura.

El proceso de mezcla incluye dos significados: mezcla y dispersión:

1. Mezclar: Cambiar la distribución de dos o más componentes en el espacio. Mediante la mezcla, los materiales de diferentes componentes se pueden distribuir uniformemente, asegurando la consistencia y estabilidad del procesamiento posterior.

2. Dispersión: se refiere al cambio en las propiedades físicas de uno o más componentes de la mezcla, como reducción del tamaño de partículas o disolución en otros componentes. La dispersión ayuda a que los componentes entren en contacto y reaccionen completamente, y mejora el rendimiento del producto.

La mezcla y la dispersión generalmente se llevan a cabo y completan al mismo tiempo. Durante el proceso de mezcla, mediante acciones mecánicas como trituración y molienda, el tamaño de las partículas del material mezclado se reduce continuamente para lograr el propósito de una dispersión uniforme.

2. Proceso de mezcla de PVC

El proceso de mezcla de PVC incluye principalmente dos procesos: mezcla en caliente y mezcla en frío.

1. Tecnología de mezcla en caliente

1.1 Definición de mezcla en caliente

El papel de la mezcla en caliente de PVC es crucial. La mezcla en caliente es un proceso en el que el material se dispersa rápidamente a lo largo de la pared interna del mezclador y cae desde el centro bajo el empuje de la paleta agitadora giratoria de alta velocidad, formando un movimiento similar a un vórtice. Bajo el efecto de cizallamiento causado por la colisión y fricción entre el material y la paleta y la pared interior del mezclador, el material se transforma de un estado sólido, monofásico, no homogéneo a un estado multifásico, homogéneo, parcialmente gelificado, y la temperatura del material continúa aumentando.

1.2 Funciones principales de la mezcla en caliente

• El material produce un cierto grado de gelificación (preplastificación): muchas sustancias con puntos de fusión bajos (como lubricantes, etc.) se funden y penetran o se adhieren a la superficie del PVC.

• El material obtiene un buen efecto inicial de gelificación y dispersión.

• El material obtiene una mayor densidad aparente y mejora su fluidez: favorece su transporte y mejora la eficiencia de extrusión.

• Eliminar la humedad y los componentes poco volátiles de las materias primas: eliminar el impacto de estos componentes en la calidad del producto.

La temperatura final de la mezcla en caliente es un factor clave que afecta la calidad de la mezcla. Después de experimentos y exploraciones a largo plazo, la temperatura final de mezcla en caliente más adecuada es actualmente de 110 a 120 ℃. Si la temperatura de mezcla en caliente es demasiado baja, el material de PVC se plastifica de manera desigual y la materia volátil no se puede eliminar por completo, lo que afecta el rendimiento; si la temperatura de mezclado en caliente es demasiado alta, el material de PVC consume más estabilizadores en el tanque de mezclado, lo que es propenso a degradarse e incluso pegarse, lo que afecta la producción.

1.3 Proceso de Mezclado en Caliente

El proceso de mezcla en caliente incluye tres procesos: difusión, convección y cizallamiento. La difusión hace que la distribución entre los componentes del material sea más uniforme; la convección y el corte utilizan fuerza mecánica para dispersar uniformemente los componentes del material. A medida que la temperatura continúa aumentando, las partículas de PVC continúan absorbiendo estabilizadores, lubricantes, etc., y gradualmente quedan recubiertas por varios componentes. Cuando la temperatura del material aumenta a aproximadamente 100°C, es fácil eliminar la humedad y otras sustancias volátiles en la resina de PVC y los aditivos; cuando el material se eleva a 110-120°C, se puede formar un polvo mezclado seco uniforme y estable.

La mezcla en caliente es también el proceso de gelificación de la mezcla de PVC. La resina de PVC sin mezclar tiene diferentes tamaños de partículas a temperatura ambiente, con partículas más pequeñas, lo que fácilmente puede causar una plastificación desigual durante el moldeo por extrusión. Durante el proceso de mezcla en caliente, la resina de PVC se funde, plastifica y recristaliza gradualmente para formar una estructura de morfología de red. Cuando la temperatura del material alcanza los 115°C, las pequeñas partículas de resina de PVC se vuelven grandes y uniformes, las pequeñas partículas desaparecen gradualmente y los bordes de las partículas se vuelven transparentes y translúcidos debido a la gelificación parcial.

1.4 Temperatura de descarga de la mezcla caliente

La temperatura de descarga de la mezcla en caliente determina el proceso de plastificación uniforme del material de PVC. En términos generales, la mayoría de los fabricantes de productos de PVC utilizan 120 ℃ como índice de temperatura nominal para la mezcla en caliente. Cuando la cantidad de carbonato de calcio es grande, la temperatura de descarga de la mezcla caliente se puede aumentar apropiadamente para facilitar la adsorción equilibrada del carbonato de calcio por el material de PVC y los componentes de bajo punto de fusión, aumentando así la densidad aparente.

1.5 Tiempo de mezcla en caliente

El tiempo de mezclado en caliente también es un parámetro importante que debe controlarse. Cuando se mezcla continuamente, si el tiempo para que la mezcla en caliente llegue a la descarga es corto (por ejemplo, menos de 7 minutos), se debe extender el intervalo entre cada lote de materiales; Cuando el mezclador se utiliza durante mucho tiempo, si la temperatura aumenta demasiado lentamente (por ejemplo, después de más de 12 minutos aún no se puede alcanzar la temperatura de descarga), se puede descargar a tiempo y se puede verificar si el termopar y el medidor de temperatura fallan. También es necesario comprobar periódicamente el desgaste de las palas de la batidora y sustituirlas a tiempo si están muy desgastadas.

1.6 Orden de adición de mezcla en caliente

El orden de adición de la mezcla en caliente tiene cierta influencia en la calidad de la mezcla y en el desgaste del tanque de mezcla. El orden de adición habitual es: añadir resina de PVC y estabilizador térmico a baja velocidad; agregue modificador de impacto, auxiliar de procesamiento, lubricante interno a alta velocidad y 60 ℃; agregue relleno, dióxido de titanio, ultramar, lubricante externo, polvo UV, masterbatch, antioxidante, etc. a alta velocidad y 80 ℃.

1.7 Volumen de mezcla

El volumen de mezcla también es un factor que no se puede ignorar. Generalmente, cada lote de materiales debe controlarse a aproximadamente el 75% del volumen del tanque de mezcla caliente para evitar que el tiempo de mezcla sea demasiado largo (o demasiado corto), lo que resultaría en una plastificación excesiva (o plastificación desigual) del material.

2. Tecnología de mezcla en frío

Los principios de funcionamiento de la mezcla en frío y la mezcla en caliente son diferentes. El barril del mezclador en frío tiene una capa intermedia por la que fluye agua de refrigeración; y el volumen del mezclador frío es generalmente aproximadamente 3 veces mayor que el del mezclador caliente. El material mezclado caliente que ingresa al mezclador frío se encuentra en un ambiente relativamente espacioso y las cuchillas giratorias se agitan y giran constantemente. Su calor es absorbido por el agua de refrigeración en la capa intermedia de la pared interior del barril y se enfría gradualmente.

Los materiales de PVC deben mezclarse en frío inmediatamente después de la mezcla en caliente para evitar que el material mezclado en caliente se almacene a alta temperatura durante mucho tiempo y se degrade. Al mismo tiempo, si el material mezclado en caliente no se mezcla en frío, es fácil reabsorber la humedad cuando se enfría en estado natural, lo que tendrá un efecto adverso en la extrusión. La mezcla en frío no solo puede prevenir el fenómeno de absorción de agua y retorno de humedad cuando los materiales de PVC se enfrían a altas temperaturas, sino que también es el proceso de expulsar aún más la humedad entre las moléculas de los materiales de PVC durante el proceso de liberación de calor.

La temperatura nominal de la descarga de mezcla en frío es generalmente de 40 ℃ y la temperatura del agua de refrigeración generalmente se controla entre 13 y 15 ℃.

Resumen: La tecnología de mezcla de PVC es un eslabón importante en el proceso de procesamiento de PVC. Al comprender profundamente la función, el principio y el proceso de mezcla de PVC, se puede optimizar el proceso de mezcla y mejorar la calidad del producto y la eficiencia de la producción. Espero que este artículo pueda ser útil para los lectores y contribuir al desarrollo de la industria procesadora de PVC.

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