CN102504334A

CN102504334A - 高含量、通用性广的滑石粉填充母粒及其生产设备和方法

Info

Publication number: CN102504334A
Application number: CN2011103772096A
Authority: CN
Inventors: 唐宇航; 叶南飚; 王大中; 钱永红; 宁凯军; 蔡彤旻
Original assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-11-23
Also published as: CN102504334B

Abstract

本发明公开了一种高含量、通用性广的滑石粉填充母粒及其生产设备和方法。本发明的滑石粉填充母粒是由90～98份滑石粉、1～2份硬脂酸盐、1～3份硅酸钠和3～5份水制备得到。本发明方法得到了滑石粉含量达90～95％的填充母粒，节约大量的熔融塑化的能量，大大降低了生产母粒的成本，同时解决了设备高温给车间带来的高温操作环境问题；滑石粉填充含量高，使得后续使用该母粒时，添加含量低，降低了母粒的添加成本；真正意义上实现了滑石粉填充母粒的通用性，由于上述方法制备的滑石粉母粒不存在塑料树脂，在后续的使用过程中无需考虑基体相容性问题，可在各种滑石粉填充改性塑料的产品中广泛添加使用。

Description

高含量、通用性广的滑石粉填充母粒及其生产设备和方法

技术领域

本发明属于滑石粉生产技术领域，具体涉及一种滑石粉含量达90～95％的、通用性广的滑石粉填充母粒及其生产设备和生产方法。

背景技术

滑石粉是塑料工业中常用的廉价无机填料，它可以有效地提高材料的刚性、模量及其制品的尺寸稳定性，并使其成本大幅降低，在塑料改性行业中被广泛采用。

但滑石粉尤其是超细滑石粉存在堆密度小，在塑料改性生产过程中极易产生粉尘，污染生产车间，严重影响生产员工的身体健康；另外，由于滑石粉的堆密度小，改性塑料在采用螺杆挤出机的加工方式加入滑石粉时，物料较难喂入，严重影响生产效率，因此如何制备滑石粉高填充母粒，对于解决粉尘污染、提高生产效率来说显得非常关键。

目前在生产滑石粉填充母粒时常采用双螺杆挤出机或密炼机等设备，在高温熔融塑化、混炼，再通过冷却及造粒而制备滑石粉填充母粒，此类方法缺陷如下：1)这样制备的滑石粉母粒一般含量很难超过80％以上，而且为了使得树脂与滑石粉分散均匀并形成颗粒，需要预热、熔融、塑化和混炼的过程，然后冷却造粒，这样会大大浪费能源，增加了产品制造的成本，也不适合未来低碳、经济的社会需求；2)此类母粒的制备设备与工艺方法只适合有树脂当基体载体的滑石粉母粒，这样使得制备的滑石粉填充母粒只适合添加到与母粒基体相容的填充产品中，从而造成滑石粉填充母粒的通用性差。例如：中国专利CN101955604A、CN102040774A、CN 1966562A中，所提到为预热高温的密炼机混炼，预热高温的螺杆挤出机挤出、或预热高温的双螺杆挤出机等设备制备母粒，都需要经过一个最高温熔融塑化、冷却造粒的方式制备母粒，且可制备的滑石粉填充母粒的滑石粉含量低于80％。

另外一种方法是将滑石粉填充母粒的原材料按一定比例配比后，在其中加入质量比为15～35％稀释了的粘接剂，再通过特殊的短长劲比的螺杆挤出机，在常温条件下进行直接挤出，并通过在机头处安装一把刮刀，刮断挤出来的物料。例如在中国专利CN101792536A中采用易挥发的醇或酮类稀释剂，将粘接剂稀释到10倍以上，再将稀释后的粘接剂与滑石粉按一定比例预混合后，实现了常温下通过挤出机挤出造粒。但此方法存在以下缺陷：1)稀释剂难以回收，易造成环境污染与物质浪费，而且由于所加稀释剂的比例较高15％～35％，后续的烘干工艺较为困难，增加制造成本；2)采用此类加工方法所得到的粒子的硬度非常低，在后续的运输及使用过程中容易造成二次粉尘污染。3)由于该挤出机设备刮刀不是紧贴在机头面壁上，而是离机头的壁面相差3～5cm的距离，因此料条是被刮刀打断，而不是被刮刀切断，使得所切的产品长短不一，整个粒子的外观非常难看，客户难以接受。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种滑石粉含量达90～95％的、不添加树脂基体材料的、通用性广的滑石粉填充母粒。

本发明的另一目的在于提供上述的高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的生产设备。

本发明的再一目的在于提供上述的高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的生产方法。

本发明的第四个目的在于提供上述的高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种高含量、通用性广的滑石粉填充母粒，是由以下重量份数的成分制备得到：

滑石粉： 90～98份

润滑剂硬脂酸盐：1～2份

硅酸钠： 1～3份

水： 3～5份；

所述滑石粉的粒径为2～70微米，相当于能过200～5000目筛；

所述的硬脂酸盐为硬脂酸锌和/或硬脂酸钙。

一种生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的设备，包括强制喂料机、挤压对辊、造粒辊、弧形筛、成品出口和粉体回收装置；强制喂料机包括强制喂料仓和强制喂料螺杆，强制喂料仓呈上宽下窄的圆锥形，强制喂料螺杆位于强制喂料仓内的中轴位置；强制喂料仓的上开口正对着混合机的出料口，强制喂料仓的下开口正对着挤压对辊，从强制喂料仓出来的物料经过挤压对辊挤压；挤压对辊的下方是造粒辊，造粒辊的下方设置弧形筛，弧形筛的下方是成品出口，物料在挤压对辊经过后去往造粒辊造粒，所得颗粒经过弧形筛筛分后流向成品出口；粉体回收装置的入口端连接于弧形筛的正下方，出口端通过软连接与强制喂料仓相连接，被弧形筛筛分的粉末因此可以通过粉体回收装置再次循环地挤压造粒。通常情况下，该设备可以与混合机配合使用，从混合机出来的物料送往强制喂料机。

所述的挤压对辊为圆柱形，其间隙可以调节，其外径为100～500mm；所述挤压对辊的表面均布半扁球状小穴，穴孔直径位3～5mm；物料经过可调节间隙的挤压对辊后，对辊的凹槽之间的物料形成颗粒，对辊间的物料将凹槽形成的颗粒连成一片。

所述挤压对辊之间的压力为2～10MPa。

所述的造粒辊为圆柱形，其表面沿轴向均布有多排的长度为5～15mm的销钉，销钉之间的距离为5～15mm；在挤压对辊处形成的片状颗粒在造粒辊的搅动下，颗粒之间的薄层物料断裂，形成椭球状的颗粒和部分粉体。

所述弧形筛的筛孔直径为3～8mm；弧形筛将颗粒与粉体分离出来，得到合格的产品。

所述的粉体回收装置，其回收方式为真空吸料方式或震动上料方式或履带输送方式，对造粒过程中形成的粉末进行回收再次挤压造粒。而粉体则通过回收装置再次与补充的新物料一起通过挤压对辊，再次造粒，依次循环。

一种基于上述设备的生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的方法，包括以下步骤：

(1)将硅酸钠溶解于经过预热的水中形成硅酸钠溶液；将滑石粉、硬脂酸盐、硅酸钠溶液依次投入混合机中，混合；

(2)将混合好的物料投入强制喂料机中，物料在挤压对辊经过后去往造粒辊造粒，所得颗粒经过弧形筛筛分后流向成品出口；被弧形筛筛分的粉末通过粉体回收装置再次循环地挤压造粒；然后在成品出口收集粒径为3～5mm、成扁球形的高含量、通用性广的滑石粉填充母粒。

步骤(1)所述的水先预热至50～70℃，热水能提高硅酸钠的溶解速率；

步骤(1)所述的混合是先低速(50～200rpm)混合0.5～1min，然后高速(800～1200rpm)混合5～10min。

上述的高含量、通用性广的滑石粉填充母粒基本不含有基体载体，将该母粒添加到其他产品时，毋须考虑基体相容性问题，因此可广泛用于橡胶、塑料、油漆等化工行业作为强化改质填充剂，可增加产品行状的稳定，增加张力强度，剪切强度，绕曲强度，压力强度，降低变形，伸张率，热膨胀系数。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、与传统的滑石粉填充母粒制备方法(熔融、塑化、再冷却造粒)相比，本发明解决了以下问题：1)常温下得到了滑石粉含量达90～95％的填充母粒，节约大量的熔融塑化的能量，大大降低了生产母粒的成本，同时解决了设备高温给车间带来的高温操作环境问题；2)滑石粉填充含量高，使得后续使用该母粒时，添加含量低，降低了母粒的添加成本；3)真正意义上实现了滑石粉填充母粒的通用性，由于上述方法制备的滑石粉母粒不存在塑料树脂，在后续的使用过程中无需考虑基体相容性问题，可在各种滑石粉填充改性塑料的产品中广泛添加使用。4)本发明制备的滑石粉填充母粒一次成型率高，整个系统运行功率小，投资场地小，工艺过程简单可靠，可在其他类似母粒制备产业中推广使用。

2、与中国专利CN101792536A所述方法相比：1)本发明公开了一种生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的设备；2)本发明采用少量的硅酸钠水溶液做粘合剂，避免了易污染环境的稀释剂的回收难题，同时降低滑石粉填充母粒水分含量，减少滑石粉母粒后续的烘干难度；3)增加滑石粉填充母粒的颗粒粘接强度，减低了滑石粉填充母粒在使用过程中产生的二次粉尘污染；4)提高了滑石粉填充母粒外观规整度，从而更容易满足滑石粉填充母粒的后续使用过程中的喂料要求。

附图说明

图1是本发明的一种生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的设备的结构示意图；其中，1-混合机，2-强制喂料仓，3-强制喂料螺杆，4-挤压对辊，5-造粒辊，6-弧形筛，7-成品出口，8-粉体回收装置。

图2是物料经过挤压对辊后形成的成片颗粒图；左图为成片颗粒的正面视图，右图为成片颗粒的侧面视图。

图3是造粒辊将成片颗粒搅散示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的设备，包括强制喂料机、挤压对辊4、造粒辊5、弧形筛6、成品出口7和粉体回收装置8。

强制喂料机包括强制喂料仓2和强制喂料螺杆3，强制喂料仓2呈上宽下窄的圆锥形，强制喂料螺杆3位于强制喂料仓2内的中轴位置。

强制喂料仓2的上开口正对着混合机1的出料口，从混合机1出来的物料送往强制喂料机。强制喂料仓2的下开口正对着挤压对辊4。挤压对辊4为圆柱形，其间隙可以调节，其外径为100～500mm；挤压对辊4的表面均布半扁球状小穴，穴孔直径位3～5mm。挤压对辊4之间的压力为2～10MPa。从强制喂料仓2出来的物料经过可调节间隙的挤压对辊4后，挤压对辊4的凹槽之间的物料形成颗粒，对辊4间的物料将凹槽形成的颗粒连成一片。

挤压对辊4的下方是造粒辊5。造粒辊5为圆柱形，其表面沿轴向均布有多排的长度为5～15mm的销钉，销钉之间的距离为5～15mm。在挤压对辊4处形成的片状颗粒在造粒辊5的搅动下，颗粒之间的薄层物料断裂，形成椭球状的颗粒和部分粉体。

造粒辊5的下方设置弧形筛6。弧形筛6的筛孔直径为3～8mm。弧形筛6将颗粒与粉体分离出来，颗粒流向成品出口7。

粉体回收装置8的入口端连接于弧形筛6的正下方，出口端通过软连接与强制喂料仓2相连接，被弧形筛6筛分的粉末因此可以通过粉体回收装置8再次循环地挤压造粒。粉体回收装置8的回收方式为真空吸料方式或震动上料方式或履带输送方式，对造粒过程中形成的粉末进行回收再次挤压造粒。而粉体则通过回收装置8再次与补充的新物料一起通过挤压对辊4，再次造粒，依次循环。

实施例2

一种基于实施例1设备的生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的方法，包括以下步骤：

(1)将3份硅酸钠溶解于5份预热至60℃的纯净水中形成硅酸钠溶液；将90份滑石粉、1份硬脂酸锌、1份硬脂酸钙、硅酸钠溶液依次投入混合机中，先低速(100rpm)混合1min，然后高速(1000rpm)混合8min；所述的份数为重量份数；

(2)将混合好的物料投入强制喂料机中，物料在挤压对辊经过后去往造粒辊造粒，所得颗粒经过弧形筛筛分后流向成品出口；被弧形筛筛分的粉末通过粉体回收装置再次循环地挤压造粒；然后在成品出口收集高含量、通用性广的滑石粉填充母粒，所得母粒粒径为3～5mm、成扁球形。

本实施例制备得到的滑石粉填充母粒可用于橡胶、塑料、油漆等化工行业作为强化改质填充剂。

实施例3

(1)将1份硅酸钠溶解于3份预热至50℃的纯净水中形成硅酸钠溶液；将95份滑石粉、1份硬脂酸锌、硅酸钠溶液依次投入混合机中，先低速(200rpm)混合0.5min，然后高速(1200rpm)混合5min；所述的份数为重量份数；

实施例4

(1)将1份硅酸钠溶解于3份预热至70℃的纯净水中形成硅酸钠溶液；将98份滑石粉、1份硬脂酸钙、硅酸钠溶液依次投入混合机中，先低速(50rpm)混合1min，然后高速(800rpm)混合10min；所述的份数为重量份数；

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高含量、通用性广的滑石粉填充母粒，其特征在于：是由以下重量份数的成分制备得到：

滑石粉： 90～98份

硬脂酸盐： 1～2份

硅酸钠： 1～3份

水： 3～5份。

2.根据权利要求1所述的高含量、通用性广的滑石粉填充母粒，其特征在于：所述的硬脂酸盐为硬脂酸锌和/或硬脂酸钙。

3.一种生产权利要求1或2所述的高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的设备，其特征在于：包括强制喂料机、挤压对辊、造粒辊、弧形筛、成品出口和粉体回收装置；

所述的强制喂料机包括强制喂料仓和强制喂料螺杆，强制喂料仓呈上宽下窄的圆锥形，强制喂料螺杆位于强制喂料仓内的中轴位置；

所述的强制喂料仓的下开口正对着挤压对辊，强制喂料仓的上开口正对着所述强制喂料机外部的混合机的出料口；

所述挤压对辊的下方是造粒辊，造粒辊的下方设置弧形筛，弧形筛的下方是成品出口；

所述粉体回收装置的入口端连接于弧形筛的正下方，出口端通过软连接与强制喂料仓相连接。

4.根据权利要求3所述的生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的设备，其特征在于：所述的粉体回收装置为真空吸料式、震动上料式或履带输送式粉体回收装置中的一种。

5.根据权利要求3所述的生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的设备，其特征在于：所述的挤压对辊为圆柱形，其间隙可调，其外径为100～500mm；挤压对辊的表面均布半扁球状小穴，穴孔直径位3～5mm。

6.根据权利要求3所述的生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的设备，其特征在于：所述的造粒辊为圆柱形，其表面沿轴向均布有多排的长度为5～15mm的销钉，销钉之间的距离为5～15mm。

7.根据权利要求3所述的生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的设备，其特征在于：所述弧形筛的筛孔直径为3～8mm。

8.一种基于权利要求3所述设备的生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的方法，其特征在于包括以下步骤：

(2)将混合好的物料投入强制喂料机中，物料在挤压对辊经过后去往造粒辊造粒，所得颗粒经过弧形筛筛分后流向成品出口；被弧形筛筛分的粉末通过粉体回收装置再次循环地挤压造粒；然后在成品出口收集高含量、通用性广的滑石粉填充母粒。

9.根据权利要求8所述的生产高含量、通用性广的滑石粉填充母粒的方法，其特征在于

步骤(1)所述的水先预热至50～70℃；

步骤(1)所述的混合是先在50～200rpm混合0.5～1min，然后800～1200rpm混合5～10min。

10.权利要求1或2任一项所述的高含量、通用性广的滑石粉填充母粒在制作橡胶、塑料或油漆中的应用。