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捏合機(jī)恒溫供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間：
2021-09-15
本文簡(jiǎn)述了BMC模塑料的混合原理，介紹了雙臂捏合機(jī)的三種攪拌槳葉的結(jié)構(gòu)與形式，推薦使用180° 單螺旋式和班布里(Banbury type)型式的槳葉更能適應(yīng)高強(qiáng)度的分散、高效率的混和、少玻纖損傷的BMC模塑料的制備要求。
摘要：本文簡(jiǎn)述了BMC模塑料的混合原理，介紹了雙臂捏合機(jī)的三種攪拌槳葉的結(jié)構(gòu)與形式，推薦使用180° 單螺旋式和班布里(Banbury type)型式的槳葉更能適應(yīng)高強(qiáng)度的分散、高效率的混和、少玻纖損傷的BMC模塑料的制備要求。
關(guān)鍵詞：BMC模塑料 捏合機(jī) Sigma槳葉。
The agitators selection of BMC double arm mixer for domestics BMC Boming Kuang (Wuxi Xinhongtai Electrical Apparatus Co.,Ltd.) Abstract: This article describes the mix principle of Bulk Molding Compound—three types of agitators construction and pattern used in the double arm mixer. The 180°spiral agitator and The Banbury agitator are recommend for its high dispensations, effective mix-up with less damage of the glass fibre to the BMC material, which are the concerns in the BMC manufacturing Key word: BMC; Double arm mixer; Sigma agitator
以不飽和聚酯樹(shù)脂為基體的纖維增強(qiáng)團(tuán)狀模塑料成型制品自問(wèn)世以來(lái)，已有近60年的歷史，其典型應(yīng)用于汽車(chē)前照燈的反射鏡，中低壓電器裝置的絕緣殼架，家用電器中傳動(dòng)用微型電機(jī)的定子包覆等，短期內(nèi)暫時(shí)找不到有替代這種熱固性塑料的材料。這主要取決于BMC固化后的制品具有較高的工作溫度，良好的表觀質(zhì)量、質(zhì)輕成本又較低、優(yōu)越的電性能與難燃性等等。未固化的BMC可以很容易地壓制、傳遞模塑或注塑成型。
BMC制品的制造步驟大致是： A. BMC組成分中各項(xiàng)原材料的選購(gòu)、儲(chǔ)存、質(zhì)檢與配方設(shè)計(jì); B. BMC模塑料的制備，即BMC模塑料的捏合與混練; C. BMC模塑料的熟化、存放與運(yùn)輸; D. BMC模塑料的模塑成型，包括壓制，傳遞模塑和注塑成型等; E. BMC制品的后整理，二次加工或表面涂裝等。二次加工或表面涂裝等。
本文僅討論BMC混合用雙臂高強(qiáng)度捏合機(jī)中的攪拌槳葉的若干問(wèn)題，從而尋求混合效率高，玻纖損傷、降解小的均相BMC模塑料。
1) BMC模塑料的混合原理 BMC模塑料包含UP樹(shù)脂，礦物填充料，低收縮添加劑，引發(fā)劑，顏料，脫模劑，和短切玻纖。屬于高固態(tài)/低液態(tài)的混合{1}，其高固態(tài)中不僅包含各種不同粒徑的粉體，還包括不同長(zhǎng)度的玻纖片料。撇開(kāi)成型工藝技術(shù)不說(shuō)，模塑制品的性能取決于優(yōu)良的原料，合理的配方設(shè)計(jì)，當(dāng)然也取決于這近十種組成份的充分混合和分散。BMC模塑料的制備要求是有分散良好的拌和，粉狀填料團(tuán)塊被打散，充分地被液態(tài)樹(shù)脂浸潤(rùn)和包覆。而干態(tài)的玻纖表面更要被粘稠的糊料來(lái)浸漬，趕出玻纖界面的空氣并均勻地分散在粘稠的膏狀糊料之中。在捏合機(jī)中發(fā)生如下的物理混合：第一：液相和固相外界面的物理剪切，由結(jié)塊顆粒表面同液體直接摩擦而得到分離。第二：固相內(nèi)部的動(dòng)力剪切，由粒子～粒子的接觸，使得結(jié)塊分離，并希望有一定的碾碎效應(yīng)。第三：玻纖片料被高粘度糊料擠壓、推拉、摩擦從而得到浸潤(rùn)與分散。影響混合和分散的其它因素是物料攪動(dòng)的程度、粒子間的引力、液體的粘度與比重和固體粒子的自然親合力等。 一般而言，捏合機(jī)按照所設(shè)計(jì)的輸出能力來(lái)分類(lèi)：低強(qiáng)度(每Kw出60～120Kg混和料)，中強(qiáng)度(每Kw出5～10Kg)，高強(qiáng)度(每Kw出1～1.8Kg)，國(guó)內(nèi)早期的BMC捏合機(jī)是沿用制筆工業(yè)的鉛芯捏合機(jī)，大多配制小的電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)500升的捏合機(jī)配置7.5Kw的電機(jī)，混合強(qiáng)度明顯偏低，填充料的團(tuán)塊不能打碎，且必須的內(nèi)部動(dòng)力剪切也不可能發(fā)生，加入玻纖后往往產(chǎn)生悶車(chē)，玻纖不能被快速浸漬，只能延長(zhǎng)時(shí)間，引起玻纖折斷。近年國(guó)內(nèi)不少BMC廠家新添置的捏合機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)配置是500升配30Kw的電機(jī)，滿(mǎn)足中強(qiáng)度的混合機(jī)的配置，與國(guó)外同類(lèi)的500升機(jī)器配置25～40Kw電機(jī)相當(dāng)。這類(lèi)新投產(chǎn)的捏合機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅縮短了捏合時(shí)間、分散質(zhì)量與混合效率大為提高。
2) 雙臂捏合機(jī)的基本布置 圖1所示的雙臂捏合機(jī)的基本布置，由攪拌槳葉、混合室及驅(qū)動(dòng)裝置等組成?；旌鲜沂且粋€(gè)W形底部的鋼槽{2} 圖一，雙臂捏合機(jī)的基本布置{3} 攪拌槳葉在混合室的安裝形式有兩種，見(jiàn)圖二 相切式安裝的攪拌作用 兩個(gè)槳葉速度不同，一般3：2左右,旋轉(zhuǎn)時(shí)，糊料在兩槳葉相切時(shí)受到強(qiáng)烈剪切擠壓拉動(dòng)和攪動(dòng)作用。有二個(gè)分散混合區(qū)：轉(zhuǎn)子之間相切區(qū)域和轉(zhuǎn)子外緣與混合室壁間的區(qū)域。適用于高粘度糊料，尤其適用于有片狀物料的混合。 相交式安裝的攪拌作用 兩個(gè)槳葉只能同速轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)物料的剪切作用發(fā)生在轉(zhuǎn)子外緣與混合室壁間的小間隙內(nèi)，兩個(gè)轉(zhuǎn)子所在部位的物料形成交叉流動(dòng)，對(duì)取得更均勻的混合料很有效。適用于較低粘度的粉料為主的物料混合。 圖二，槳葉在混合室中的不同安裝方式{4}
3) 雙臂捏合機(jī)的槳葉類(lèi)型
3.1 Sigma型槳葉，見(jiàn)圖三 這在食品工業(yè)、制筆化工和橡膠工藝中應(yīng)用較為普遍，國(guó)內(nèi)早期的BMC捏合機(jī)大多采用這種槳葉，設(shè)計(jì)與制作比較規(guī)范和定型。適應(yīng)于強(qiáng)力混合和精確分散的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是死角多，制造時(shí)槳葉不易全部都打磨得十分光滑平整，故易造于局部粘料，清理比較困難。
3.2 180°單螺旋型槳葉見(jiàn)圖四 這是一種比較新型的槳葉形狀，已有工廠仿照英國(guó)公司的原形設(shè)計(jì)制造出BMC捏合機(jī)，國(guó)內(nèi)的美資工廠選用這種槳葉，且易整體鑄造成不銹鋼的槳葉，剛性大增。從混合效果來(lái)看，更適宜于片狀短切紗的混合和分散，玻纖的折斷與損傷小。
3.3 班布里型槳葉 參見(jiàn)圖一 結(jié)構(gòu)，形狀相對(duì)較為簡(jiǎn)潔，但具有高的混合強(qiáng)度，有效的剪切分散作用，正因?yàn)槿绱?，?dāng)高強(qiáng)度混合引起物料過(guò)度溫升時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的槳葉軸中央鉆有中心孔，可通冷卻水，降低物料的溫升。國(guó)內(nèi)的日資BMC工廠采用此類(lèi)結(jié)構(gòu)，圖一中的捏合機(jī)名義容積600L，混合出料每釜達(dá)300Kg，配置了75Kw的傳動(dòng)電機(jī)，出料強(qiáng)度達(dá)到4Kg/Kw，超出中等強(qiáng)度混合器的范圍。一個(gè)混合周期大致在15～18分鐘。
4 各種槳葉型式的實(shí)際捏合效果，參見(jiàn)表一： 表一：三種不同槳葉捏合機(jī)的工況對(duì)照表 槳葉型式 180°單螺旋型 班布里型 Sigma 新機(jī) Sigma老機(jī) 公稱(chēng)容積 (升) 1000 500 500 500 每次滿(mǎn)負(fù)荷出料(公斤) 450 250 250 250 主電機(jī)功率 (千瓦) 37 30 32 7.5 每次混合總工時(shí)(分) 55 38 45 220 每千瓦的出料量(kg/kw) 12.2 8.3 7.8 33.3 每小時(shí)的出料量(kg/h) 490 395 330 68
注： 1，液體組份先經(jīng)高速攪拌機(jī)打漿混和后投入。 2，隨著B(niǎo)MC配方的變化，總工時(shí)略有變化。
小結(jié)： 國(guó)內(nèi)的BMC捏合機(jī)，從原來(lái)老的配置，提升主電機(jī)功率以后，Sigma槳葉的捏合效率，明顯改善，加上引入兩種新的槳葉型式，進(jìn)一步提升了混和的作業(yè)效果，對(duì)提升BMC的制備品質(zhì)有一定促進(jìn)作用。而180°單螺旋型式和班布里(Banbury)型式的槳葉更能適應(yīng)高強(qiáng)度分散、高效率混和及小玻纖損傷的BMC模塑料的制備要求。
參考文獻(xiàn)： [1] Thomass A.Resing：“Mixing Glass Reinforced Polyester Bulk Molding Compounds” 43th Annual SP1-RP Conference, Session 13-A。 [2] 耿孝正 張沛：“塑料混和及設(shè)備” 中國(guó)輕工業(yè)出版社，1992年。 [3] 日本 Moriyama Company LTD.產(chǎn)品樣本。 [4] 美國(guó) Littleford Day 公司產(chǎn)品樣本。 [5] Raymond W.Meyer：“Handbook of Polyester Molding Compounds and Molding Technology” 1987。固態(tài)劑marg
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