熔体齿轮泵在丁基密封胶生产中的应用

赵 辉

（科梅林（南京）新材料有限公司，江苏 南京 210061）

熔体齿轮泵在丁基密封胶生产中的应用

赵 辉

（科梅林（南京）新材料有限公司，江苏 南京 210061）

通过增加熔体齿轮泵，增大挤出压力，以改进丁基密封胶的传统灌装工艺，节约了灌装时间，降低了能源消耗，提高了灌装精度，对操作员的职业健康起到了帮助作用。

丁基密封胶；熔体泵；效率

丁基密封胶是一种热塑性弹性体，具有优异的水蒸气渗透阻隔性、出色的惰性气体保持率，卓越的耐老化和耐热性，可以在中空玻璃双道密封中作为第1道密封胶使用[1，2]。由于其不含化学溶剂和低分子化合物，使用过程无VOC排放，自动化程度较高，属于环境友好型胶粘剂，故近年来的市场需求一直持续增长。然而丁基热熔胶的黏度较大，且流动性较差，造成灌装过程缓慢，桶与桶之间的灌装误差也相差较大。本研究通过增加熔体齿轮泵，增大挤出压力，改进了丁基胶的传统灌装工艺，节约了灌装时间，降低了能源消耗，提高了灌装精度，对操作人员的职业健康也大有裨益。

1 熔体齿轮泵

熔体齿轮泵在国内主要用在聚酯、化纤、纺织以及塑胶等化工领域，在塑料或化纤等高黏度聚合物生产过程中，通常将熔体齿轮泵与挤出机配合使用，在熔体输送过程中起到熔体增压作用[3]，有效地减少了出料的波动和不稳定型。在聚合物生产线中引入的熔体增压系统通常包括3部分：熔体齿轮泵的泵头以及减速电机驱动的机械系统，辅助加热控制系统和计量挤出控制系统。其中辅助加热分为保温夹套和电加热棒加热；控制系统通常采用PLC控制模式，可以对压力、温度和流量等进行全面的控制，优化的人机互动界面可以有效保障设备运行的平稳和操作；熔体齿轮泵的泵体是整个系统的核心，齿轮泵的材质、密封以及可耐用性直接决定了生产的稳定和效率。

熔体齿轮增压泵头主要由泵体、主从动齿轮，滑动密封和轴封等部件构成，通过主从动齿轮的相互啮合造成工作容积变化来输送熔体或高黏度熔体，齿轮啮合旋转，从捏合机或者挤出机的挤出段吸入熔体，将熔体加压后从泵的出口挤出，完成对熔体增压、计量和输送[4]。图1为熔体齿轮泵的机械结构图。

图1 熔体齿轮泵的机械结构图Fig.1 Mechanical structure of melt gear pump

2 熔体泵灌装工艺

中空玻璃丁基密封胶是以聚异丁烯﹑丁基橡胶以及增黏树脂为主体，炭黑及碳酸钙等颜填料为补强剂，通过捏合机在200 ℃左右混合挤出而制得。整个生产过程中不添加液体原材料，无VOC排放，成品为100%固体产品。

传统的丁基胶的制造过程包括配料，捏合机剪切分散到均一稳定状态，通过换网器，后面连接灌装机。由于丁基密封胶自身黏度较大，输送管路越长、灌装压力衰减越明显，加上需要通过换网器，导致最终灌装口的压力偏小，且不稳定。

新的生产工艺是在捏合机和换网器之间增加熔体齿轮增压泵，并将增压泵挤出控制系统与捏合机和灌装机联动，通过灌装机的操作平台控制捏合机和熔体泵。图2为新型丁基密封胶生产工艺图。

图2 新型丁基热熔胶生产工艺图Fig.2 Improved production process of butyl hot-melt sealants

3 丁基密封胶新旧生产工艺效果比较

以容积为900 L的捏合机、每批次生产量为800 kg，单桶灌装质量为7 kg的密封胶为例，通过对齿轮泵引入前后对灌装时间，产品灌装误差等指标进行对比，结果如表1所示。系[5]，这是基于熔融流体是不可压缩的，熔体泵的轮齿和熔体不能同时占据同一空间，轮齿的不断啮合为熔体泵出口提供了连续排

表1 丁基密封胶生产新旧工艺效果比较Tab.1 Comparison of butyl hot-melt sealants production processes before and after improvement

4 熔体齿轮泵转速与流量的关系

熔体齿轮泵的转速与流量基本呈线性关量，熔体泵的理论流量QT等于泵的排量乘以转速，但鉴于泵的齿轮与泵体存在间隙，泵进出口压力差较大，熔融态的弹性体在高温下黏度变小，熔体泵后端的换网器是否堵塞等因素会造成泵的泄露[6]，因而导致实际容积效率略小于1。图3为转速与流量的对比图。

图3 熔体齿轮泵转速与流量的对比图Fig.3 Comparison digram of rotating speed and flux of melt gear pump

丁基密封胶灌装过程完毕后，需要再经纸管顶部压离型膜、纸管贴标签和成品码放等工序，流量以700～1 000 kg/h为宜，对应的转速区间在65～90 r/min之间，熔体泵的容积效率为95%左右。

5 熔体泵选型注意事项

因为熔体泵一直在高温高压下输送高黏度和高强度熔体，因此，首先需要考虑的是传送的密封胶弹性体不能腐蚀到泵体（传动轴，轴承和泵壳）；其次丁基密封胶的高粘性和高黏度导致增压挤出的压力非常高，传动轴和轴承要具有优异的耐磨和耐压性能；其次就是熔体泵具有自润滑功能，通过输送的高黏度物流来润滑，泵体的密封性要好。

熔体齿轮泵的引入提高了丁基密封胶的灌装压力和灌装精确度，生产效率明显提升，在节能和职业安全方面也有明显的优势，在丁基密封胶以及类似热熔胶产业中有了更广阔的发展前景。

[1]黄应昌,吕正芸.弹性密封胶与胶黏剂[D].北京:化学工业出版社,2003,9,586-589.

[2]赵辉.非金属暖边系统在中空玻璃行业的应用和发展[J].化工时刊,2016,30(9),38.

[3]郑德.熔体增压泵在工程设计选型中需要考虑的几点工况[J].合成纤维,2014,43(12):45-46.

[4]刘永红,熊伟.熔体齿轮泵国产化的探讨[J].聚酯工业,2003,16(3):12-14.

[5]崴特泵业(上海)有限公司公司,挤塑机用计量齿轮泵,2014.5.

[6]董奇.熔体齿轮泵的设计研发与机理研究[D].北京:北京化工大学,2007,12-13.

Abstract：The melt-pump was introduced to the butyl hot-melt sealants discharging process, the new process showed higher efficiency and the filling time was saved by virtue of the increased extruding pressure, meanwhile, the energy cost was reduced, together with better filling accuracy and process safety.

Key words：butyl hot-melt sealant; melt-pump; efficiency

Application of melt gear pump in production of butyl hot-melt sealants

ZHAO Hui
(Koemmerling (Nanjing) Advanced Materials Co., Ltd., Nanjing, Jiangsu 210061, China)

TQ436+.6

A

1001-5922（2017）08-0052-03

2017-03-06

侯露沙（1989-），女，化学师。研究方向：水性、油性压敏胶的应用。E-mail：Lusha.Hou@azchem.com。

石一峰。E-mail：yifeng.shi@kraton.com。