有机硅密封胶生产方式的革新

张启发(佛山市金银河智能装备股份有限公司，广东 佛山 528000)

0 引言

有机硅密封胶已经广泛应用于建筑、电子、汽车、太阳能、航空宇航工业和医疗卫生等行业，但国内生产的有机硅密封胶都是采用间歇式转缸工艺生产，生产效率低，产品质量也容易波动，成本高，其生产工艺流程如图1所示。

图1 间歇法流程图

现着重介绍由我司自身研制并实现产业化的一种有机硅密封胶全自动生产线供同行参考。

1 全自动生产线工艺流程

文章介绍的有机硅密封胶全自动生产线，其生产工艺流程及说明如图2所示。

图2 系统结构示意图

(1)3个高位粉料仓用于贮存粉料，通过螺旋机送料到粉料计量斗；

(2)粉料计量斗安装高精度失重式电子秤计量，再通过螺旋机连续给料到侧喂料入料斗；

(3)粉料及液体基胶再通过积木式强制喂料机送入该积木式强制喂料机下游的积木式主螺杆机进行物料分散、混合；

(4)液体基胶分别进入上述的积木式强制喂料机及积木式主螺杆机；

(5)在积木式主螺杆机上多处设置分散和混合产生的副产品带负压的排空口；

(6)积木式主螺杆机可根据工艺要求随便增加填充料；

(7)积木式主螺杆机可根据工艺要求，重新组合积木结构而达到最佳的分散、混合效果；

(8)液体基胶是采用精密高黏度泵的恒定流量来计量，并连续供给积木式主螺杆机；

(9)从积木式主螺杆机出来的混合基料经过列管式高效换热器冷却降温，进入该列管式高效换热器下游的积木式助剂分散混合螺杆机；

(10)助剂在列管式高效换热器和积木式助剂分散混合螺杆机之间的基料管道上或第二阶主螺杆上适当位置注射定量连续加入系统；

(11)积木式助剂分散混合螺杆机设置1～2个负压排空口，将分散混合产生的副产品排走；

(12)出来的产品经过高效换热器冷却后，进入多工位物料压力蓄能器缓冲储存；

(13)在高压带定量的混合设备与色浆充分混合；

(14)最后连接分装机设备将产品分装为成品硅密封胶。

2 全自动生产线原理介绍

全自动生产线主要由双螺杆混合器、自动物料计量输送和预混系统、中控及自动化控制系统、冷却系统、自动灌装系统等辅助单元构成。双螺杆混合器作为主体设备，通过配套的精密计量及控制等系统，使粉体、液体、助剂等原料精确连续加入双螺杆机中，依靠双螺杆优良的挤压、剪切、分散及研磨性能，快速对物料进行升温、脱水、混合等工序，从而生产出高性能有机硅密封胶[1]。

(1)自动物料计量输送和预混系统通过高精度失重式计量称、可调节的计量输送装置、自主研发的一种新型粉体加压输送装置等对液体、粉体、高黏度流体、助剂、色浆等原料进行精确的自动计量投料，并可以根据工艺要求对物料进行预混合，使各种物料达到理想的配比状态进入双螺杆混合器。

(2)双螺杆混合器通过同向双螺杆强制啮合挤出作用，匹配温控装置和抽真空装置，对物料进行分散、捏合、研磨、加热升温、抽真空脱低分子挥发物等工序。双螺杆混合器的加料方式、加料量、螺杆构型、螺杆转速、各加热区温度等操作参数可灵活控制，具有非常大的适应性。

(3)冷却系统通过采用自主研发的一种冷却高黏度流体的装置，能够根据工艺要求分段快速控制物料温度，提高硅密封胶的品质和性能。

(4)中控及自动化控制系统对各个生产单元进行在线控制。通过中间取样、表征数据采集与分析系统、DCS中控系统，实现配料计量、温度控制、抽真空、产品冷却、胶料配制及分装等各系统的有机统一，实现整条生产线的自动控制和在线调节。并开发出稳定可靠、人机界面友好的智能化控制系统。

(5)采用自有技术高性能静态混合机对半成品、助剂、色浆进行精细混合，进一步提高产品的性能。

(6)由静态混合机出来的成品胶通过一种匹配异步设备的物料缓冲系统进行配比输送，灌装系统完成对最终产品的灌装、分拣、喷码和装箱。

整个生产过程从原材料输入到产品装箱实现了全连续、全密封、自动化，代替了以往间歇式、开放式、人工投料和转缸的生产方式。高性能连续法双螺杆密封胶自动成套生产线已形成了建筑用密封胶全密封自动生产线的生产方法(专利号ZL 200810167396.3)、硅酮胶的生产方法及生产线(专利号ZL 201010105344.0)等多个专利，是制备有机硅密封胶的高效、高质、高技术含量全新型先进设备。

3 技术创新点

本全自动生产线填补了国内有机硅密封胶先进设备技术空白，其与传统间歇法生产方式对比，具有以下突破性创新：

(1)以连续式生产方法替代了该行业一直沿用的间歇式生产方法。通过将各个系统的整合、系统匹配与协同机理，实现有机硅密封胶连续化生产，大大提高了生产效率。(2)革新性地采用双螺杆混合方式。传统生产方法需要使用捏合机、行星搅拌机、分散机等多种设备来实现捏合、研磨、分散、剪切等工艺，通过使用优化设计的双螺杆混合器可以实现更有效率和更好效果的混合，所生产的胶质量优良稳定，无批次波动，质量明显优于使用间歇式生产方法所生产的密封胶。(3)实现整个生产过程的自动化控制和在线调节。通过智能化控制系统对各个复杂生产单元进行在线控制，实现配料计量、温度控制、抽真空、产品冷却、胶料配制及分装等各系统的有机统一，整个生产过程从原材料输入到产品装箱实现了自动化，减少了人工操作，降低了劳动强度。(4)整个生产过程为全密封环境。避免半成品与空气中的杂质粉尘接触而影响胶的质量，还使生产环境整洁，无扬尘、无漏胶、气味少，极大减少了生产工人的职业病危害。(5)设备自洁性能好，节省原材料。不存在料缸壁残留的半成品胶，而且重新开机即可挤出余料，余料可以重新投料使用。可以减少清洗工序，减少使用溶剂清洁，有益环保。同时能够节省大量原材料，投入产出比比间歇法高出2%～3%左右，每套生产线每年10 000 t产能计算，每年可节约200～300 t胶[2]。

4 结语

该全自动生产线已实现有机硅密封胶的整个制备过程从原材料输入到产品装箱全连续、全密封、自动化，代替了以往间歇式、开放式、人工投料和转缸的生产方式，大幅度提高产品质量和生产效率。目前，该全自动生产线已在国内有机硅密封胶生产客户中普遍应用，已成功销售100多套，改变了行业的生产模式，该生产线在我司已形成SLG75、SLG96、SLG120等系列化产品，并实现销售超10亿元，利润2亿元以上，该生产线已获国家授权发明专利17件，其中发明专利ZL 201010105344.0“硅酮胶的生产方法及生产线”荣获中国专利优秀奖。利用该生产线的机理，我司已成功研制出全自动高温胶生产线、全自动液体硅胶生产线、全自动太阳能胶生产线、全自动电子胶生产线等，填补了国内空白，为振兴民族工业作出了贡献。