有機硅密封膠生產(chǎn)方式的革新

張啟發(fā)(佛山市金銀河智能裝備股份有限公司，廣東 佛山 528000)

0 引言

有機硅密封膠已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑、電子、汽車、太陽能、航空宇航工業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)，但國內(nèi)生產(chǎn)的有機硅密封膠都是采用間歇式轉(zhuǎn)缸工藝生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量也容易波動，成本高，其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 間歇法流程圖

現(xiàn)著重介紹由我司自身研制并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的一種有機硅密封膠全自動生產(chǎn)線供同行參考。

1 全自動生產(chǎn)線工藝流程

文章介紹的有機硅密封膠全自動生產(chǎn)線，其生產(chǎn)工藝流程及說明如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

(1)3個高位粉料倉用于貯存粉料，通過螺旋機送料到粉料計量斗；

(2)粉料計量斗安裝高精度失重式電子秤計量，再通過螺旋機連續(xù)給料到側(cè)喂料入料斗；

(3)粉料及液體基膠再通過積木式強制喂料機送入該積木式強制喂料機下游的積木式主螺桿機進行物料分散、混合；

(4)液體基膠分別進入上述的積木式強制喂料機及積木式主螺桿機；

(5)在積木式主螺桿機上多處設(shè)置分散和混合產(chǎn)生的副產(chǎn)品帶負壓的排空口；

(6)積木式主螺桿機可根據(jù)工藝要求隨便增加填充料；

(7)積木式主螺桿機可根據(jù)工藝要求，重新組合積木結(jié)構(gòu)而達到最佳的分散、混合效果；

(8)液體基膠是采用精密高黏度泵的恒定流量來計量，并連續(xù)供給積木式主螺桿機；

(9)從積木式主螺桿機出來的混合基料經(jīng)過列管式高效換熱器冷卻降溫，進入該列管式高效換熱器下游的積木式助劑分散混合螺桿機；

(10)助劑在列管式高效換熱器和積木式助劑分散混合螺桿機之間的基料管道上或第二階主螺桿上適當(dāng)位置注射定量連續(xù)加入系統(tǒng)；

(11)積木式助劑分散混合螺桿機設(shè)置1～2個負壓排空口，將分散混合產(chǎn)生的副產(chǎn)品排走；

(12)出來的產(chǎn)品經(jīng)過高效換熱器冷卻后，進入多工位物料壓力蓄能器緩沖儲存；

(13)在高壓帶定量的混合設(shè)備與色漿充分混合；

(14)最后連接分裝機設(shè)備將產(chǎn)品分裝為成品硅密封膠。

2 全自動生產(chǎn)線原理介紹

全自動生產(chǎn)線主要由雙螺桿混合器、自動物料計量輸送和預(yù)混系統(tǒng)、中控及自動化控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、自動灌裝系統(tǒng)等輔助單元構(gòu)成。雙螺桿混合器作為主體設(shè)備，通過配套的精密計量及控制等系統(tǒng)，使粉體、液體、助劑等原料精確連續(xù)加入雙螺桿機中，依靠雙螺桿優(yōu)良的擠壓、剪切、分散及研磨性能，快速對物料進行升溫、脫水、混合等工序，從而生產(chǎn)出高性能有機硅密封膠[1]。

(1)自動物料計量輸送和預(yù)混系統(tǒng)通過高精度失重式計量稱、可調(diào)節(jié)的計量輸送裝置、自主研發(fā)的一種新型粉體加壓輸送裝置等對液體、粉體、高黏度流體、助劑、色漿等原料進行精確的自動計量投料，并可以根據(jù)工藝要求對物料進行預(yù)混合，使各種物料達到理想的配比狀態(tài)進入雙螺桿混合器。

(2)雙螺桿混合器通過同向雙螺桿強制嚙合擠出作用，匹配溫控裝置和抽真空裝置，對物料進行分散、捏合、研磨、加熱升溫、抽真空脫低分子揮發(fā)物等工序。雙螺桿混合器的加料方式、加料量、螺桿構(gòu)型、螺桿轉(zhuǎn)速、各加熱區(qū)溫度等操作參數(shù)可靈活控制，具有非常大的適應(yīng)性。

(3)冷卻系統(tǒng)通過采用自主研發(fā)的一種冷卻高黏度流體的裝置，能夠根據(jù)工藝要求分段快速控制物料溫度，提高硅密封膠的品質(zhì)和性能。

(4)中控及自動化控制系統(tǒng)對各個生產(chǎn)單元進行在線控制。通過中間取樣、表征數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)、DCS中控系統(tǒng)，實現(xiàn)配料計量、溫度控制、抽真空、產(chǎn)品冷卻、膠料配制及分裝等各系統(tǒng)的有機統(tǒng)一，實現(xiàn)整條生產(chǎn)線的自動控制和在線調(diào)節(jié)。并開發(fā)出穩(wěn)定可靠、人機界面友好的智能化控制系統(tǒng)。

(5)采用自有技術(shù)高性能靜態(tài)混合機對半成品、助劑、色漿進行精細混合，進一步提高產(chǎn)品的性能。

(6)由靜態(tài)混合機出來的成品膠通過一種匹配異步設(shè)備的物料緩沖系統(tǒng)進行配比輸送，灌裝系統(tǒng)完成對最終產(chǎn)品的灌裝、分揀、噴碼和裝箱。

整個生產(chǎn)過程從原材料輸入到產(chǎn)品裝箱實現(xiàn)了全連續(xù)、全密封、自動化，代替了以往間歇式、開放式、人工投料和轉(zhuǎn)缸的生產(chǎn)方式。高性能連續(xù)法雙螺桿密封膠自動成套生產(chǎn)線已形成了建筑用密封膠全密封自動生產(chǎn)線的生產(chǎn)方法(專利號ZL 200810167396.3)、硅酮膠的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)線(專利號ZL 201010105344.0)等多個專利，是制備有機硅密封膠的高效、高質(zhì)、高技術(shù)含量全新型先進設(shè)備。

3 技術(shù)創(chuàng)新點

本全自動生產(chǎn)線填補了國內(nèi)有機硅密封膠先進設(shè)備技術(shù)空白，其與傳統(tǒng)間歇法生產(chǎn)方式對比，具有以下突破性創(chuàng)新：

(1)以連續(xù)式生產(chǎn)方法替代了該行業(yè)一直沿用的間歇式生產(chǎn)方法。通過將各個系統(tǒng)的整合、系統(tǒng)匹配與協(xié)同機理，實現(xiàn)有機硅密封膠連續(xù)化生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率。(2)革新性地采用雙螺桿混合方式。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法需要使用捏合機、行星攪拌機、分散機等多種設(shè)備來實現(xiàn)捏合、研磨、分散、剪切等工藝，通過使用優(yōu)化設(shè)計的雙螺桿混合器可以實現(xiàn)更有效率和更好效果的混合，所生產(chǎn)的膠質(zhì)量優(yōu)良穩(wěn)定，無批次波動，質(zhì)量明顯優(yōu)于使用間歇式生產(chǎn)方法所生產(chǎn)的密封膠。(3)實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的自動化控制和在線調(diào)節(jié)。通過智能化控制系統(tǒng)對各個復(fù)雜生產(chǎn)單元進行在線控制，實現(xiàn)配料計量、溫度控制、抽真空、產(chǎn)品冷卻、膠料配制及分裝等各系統(tǒng)的有機統(tǒng)一，整個生產(chǎn)過程從原材料輸入到產(chǎn)品裝箱實現(xiàn)了自動化，減少了人工操作，降低了勞動強度。(4)整個生產(chǎn)過程為全密封環(huán)境。避免半成品與空氣中的雜質(zhì)粉塵接觸而影響膠的質(zhì)量，還使生產(chǎn)環(huán)境整潔，無揚塵、無漏膠、氣味少，極大減少了生產(chǎn)工人的職業(yè)病危害。(5)設(shè)備自潔性能好，節(jié)省原材料。不存在料缸壁殘留的半成品膠，而且重新開機即可擠出余料，余料可以重新投料使用。可以減少清洗工序，減少使用溶劑清潔，有益環(huán)保。同時能夠節(jié)省大量原材料，投入產(chǎn)出比比間歇法高出2%～3%左右，每套生產(chǎn)線每年10 000 t產(chǎn)能計算，每年可節(jié)約200～300 t膠[2]。

4 結(jié)語

該全自動生產(chǎn)線已實現(xiàn)有機硅密封膠的整個制備過程從原材料輸入到產(chǎn)品裝箱全連續(xù)、全密封、自動化，代替了以往間歇式、開放式、人工投料和轉(zhuǎn)缸的生產(chǎn)方式，大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。目前，該全自動生產(chǎn)線已在國內(nèi)有機硅密封膠生產(chǎn)客戶中普遍應(yīng)用，已成功銷售100多套，改變了行業(yè)的生產(chǎn)模式，該生產(chǎn)線在我司已形成SLG75、SLG96、SLG120等系列化產(chǎn)品，并實現(xiàn)銷售超10億元，利潤2億元以上，該生產(chǎn)線已獲國家授權(quán)發(fā)明專利17件，其中發(fā)明專利ZL 201010105344.0“硅酮膠的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)線”榮獲中國專利優(yōu)秀獎。利用該生產(chǎn)線的機理，我司已成功研制出全自動高溫膠生產(chǎn)線、全自動液體硅膠生產(chǎn)線、全自動太陽能膠生產(chǎn)線、全自動電子膠生產(chǎn)線等，填補了國內(nèi)空白，為振興民族工業(yè)作出了貢獻。