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电加热捏合机参数
- 2019-07-09 -

   本文仅讨论BMC混合用双臂电加热捏合机中的搅拌桨叶的若干问题,从而寻求混合效率高,玻纤损伤、降解最小的均相BMC模塑料。

  1) BMC模塑料的混合原理 BMC模塑料包含UP树脂,矿物填充料,低收缩添加剂,引发剂,颜料,脱模剂,和短切玻纤。属于高固态/低液态的混合{1},其高固态中不仅包含各种不同粒径的粉体,还包括不同长度的玻纤片料。撇开成型工艺技术不说,模塑制品的性能取决于优质的原料,合理的配方设计,当然也取决于这近十种组成份的充分混合和分散。BMC模塑料的制备要求是有分散良好的拌和,粉状填料团块彻底被打散,充分地被液态树脂浸润和包覆。而干态的玻纤表面更要被粘稠的糊料来浸渍,赶出玻纤界面的空气并均匀地分散在粘稠的膏状糊料之中。在捏合机中发生如下的物理混合:第一:液相和固相外界面的物理剪切,由结块颗粒表面同液体直接摩擦而得到分离。第二:固相内部的动力剪切,由粒子~粒子的接触,使得结块分离,并希望有一定的碾碎效应。第三:玻纤片料被高粘度糊料挤压、推拉、摩擦从而得到浸润与分散。影响混合和分散的其它因素是物料搅动的程度、粒子间的引力、液体的粘度与比重和固体粒子的自然亲合力等。 一般而言,捏合机按照所设计的输出能力来分类:低强度(每Kw出60~120Kg混和料),中强度(每Kw出5~10Kg),高强度(每Kw出1~1.8Kg),国内早期的BMC捏合机是沿用制笔工业的铅芯捏合机,大多配制小的电动机,一台500升的捏合机配置7.5Kw的电机,混合强度明显偏低,填充料的团块不能打碎,且必须的内部动力剪切也不可能发生,加入玻纤后往往产生闷车,玻纤不能被快速浸渍,只能延长时间,引起玻纤折断。近年国内不少BMC厂家新添置的捏合机,标准配置是500升配30Kw的电机,满足中强度的混合机的配置,与国外同类的500升机器配置25~40Kw电机相当。这类新投产的捏合机的运转,不仅缩短了捏合时间、分散质量与混合效率大为提高。

  2) 双臂捏合机的基本布置 图1所示的双臂捏合机的基本布置,由搅拌桨叶、混合室及驱动装置等组成。混合室是一个W形底部的钢槽{2} 图一,双臂捏合机的基本布置{3} 搅拌桨叶在混合室的安装形式有两种,见图二 相切式安装的搅拌作用 两个桨叶速度不同,一般3:2左右,旋转时,糊料在两桨叶相切时受到强烈剪切挤压拉动和搅动作用。有二个分散混合区:转子之间相切区域和转子外缘与混合室壁间的区域。适用于高粘度糊料,尤其适用于有片状物料的混合。 相交式安装的搅拌作用 两个桨叶只能同速转动,对物料的剪切作用发生在转子外缘与混合室壁间的小间隙内,两个转子所在部位的物料形成交叉流动,对取得更均匀的混合料很有效。适用于较低粘度的粉料为主的物料混合。 图二,桨叶在混合室中的不同安装方式{4}

  3) 双臂捏合机的桨叶类型

  3.1 Sigma型桨叶,见图三 这在食品工业、制笔化工和橡胶工艺中应用极为普遍,国内早期的BMC捏合机大多采用这种桨叶,设计与制作比较规范和定型。适应于强力混合和精确分散的场合。缺点是死角多,制造时桨叶不易全部都打磨得十分光滑平整,故易造于局部粘料,清理比较困难。

  3.2 180°单螺旋型桨叶见图四 这是一种比较新型的桨叶形状,已有工厂仿照英国公司的原形设计制造出BMC捏合机,国内的美资工厂选用这种桨叶,且易整体铸造成不锈钢的桨叶,刚性大增。从混合效果来看,更适宜于片状短切纱的混合和分散,玻纤的折断与损伤最小。

  3.3 班布里型桨叶 参见图一 结构,形状相对较为简洁,但具有最高的混合强度,最有效的剪切分散作用,正因为如此,当高强度混合引起物料过度温升时,这种结构的桨叶轴中央钻有中心孔,可通冷却水,降低物料的温升。国内的日资BMC工厂采用此类结构,图一中的捏合机名义容积600L,混合出料每釜达300Kg,配置了75Kw的传动电机,出料强度达到4Kg/Kw,超出中等强度混合器的范围。一个混合周期大致在15~18分钟。

  4 各种桨叶型式的实际捏合效果,参见表一: 表一:三种不同桨叶捏合机的工况对照表 桨叶型式 180°单螺旋型 班布里型 Sigma 新机 Sigma老机 公称容积 (升) 1000 500 500 500 每次满负荷出料(公斤) 450 250 250 250 主电机功率 (千瓦) 37 30 32 7.5 每次混合总工时(分) 55 38 45 220 每千瓦的出料量(kg/kw) 12.2 8.3 7.8 33.3 每小时的出料量(kg/h) 490 395 330 68

注: 1,液体组份先经高速搅拌机打浆混和后投入。 2,随着BMC配方的变化,总工时略有变化。

小结: 国内的BMC捏合机,从原来老的配置,全面提升主电机功率以后,Sigma桨叶的捏合效率,明显改善,加上引入两种新的桨叶型式,进一步提升了混和的作业效果,对全面提升BMC的制备品质有一定促进作用。而180°单螺旋型式和班布里(Banbury)型式的桨叶更能适应高强度分散、高效率混和及最小玻纤损伤的BMC模塑料的制备要求。

参考文献: [1] Thomass A.Resing:“Mixing Glass Reinforced Polyester Bulk Molding Compounds” 43th Annual SP1-RP Conference, Session 13-A。 [2] 耿孝正 张沛:“塑料混和及设备” 中国轻工业出版社,1992年。 [3] 日本 Moriyama Company LTD.产品样本。 [4] 美国 Littleford Day 公司产品样本。 [5] Raymond W.Meyer:“Handbook of Polyester Molding Compounds and Molding Technology” 1987。固态剂marg

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