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捏合機恒溫供水系統設計與實現
發布時間：
2021-09-15
本文簡述了BMC模塑料的混合原理，介紹了雙臂捏合機的三種攪拌槳葉的結構與形式，推薦使用180° 單螺旋式和班布里(Banbury type)型式的槳葉更能適應高強度的分散、高效率的混和、少玻纖損傷的BMC模塑料的制備要求。
摘要：本文簡述了BMC模塑料的混合原理，介紹了雙臂捏合機的三種攪拌槳葉的結構與形式，推薦使用180° 單螺旋式和班布里(Banbury type)型式的槳葉更能適應高強度的分散、高效率的混和、少玻纖損傷的BMC模塑料的制備要求。
關鍵詞：BMC模塑料 捏合機 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
以不飽和聚酯樹脂為基體的纖維增強團狀模塑料成型制品自問世以來，已有近60年的歷史，其典型應用于汽車前照燈的反射鏡，中低壓電器裝置的絕緣殼架，家用電器中傳動用微型電機的定子包覆等，短期內暫時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，良好的表觀質量、質輕成本又較低、優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組成分中各項原材料的選購、儲存、質檢與配方設計; 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混合用雙臂高強度捏合機中的攪拌槳葉的若干問題，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樹脂，礦物填充料，低收縮添加劑，引發劑，顏料，脫模劑，和短切玻纖。屬于高固態/低液態的混合{1}，其高固態中不僅包含各種不同粒徑的粉體，還包括不同長度的玻纖片料。撇開成型工藝技術不說，模塑制品的性能取決于優良的原料，合理的配方設計，當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，粉狀填料團塊被打散，充分地被液態樹脂浸潤和包覆。而干態的玻纖表面更要被粘稠的糊料來浸漬，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。在捏合機中發生如下的物理混合：第一：液相和固相外界面的物理剪切，由結塊顆粒表面同液體直接摩擦而得到分離。第二：固相內部的動力剪切，由粒子～粒子的接觸，使得結塊分離，并希望有一定的碾碎效應。第三：玻纖片料被高粘度糊料擠壓、推拉、摩擦從而得到浸潤與分散。影響混合和分散的其它因素是物料攪動的程度、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，捏合機按照所設計的輸出能力來分類：低強度(每Kw出60～120Kg混和料)，中強度(每Kw出5～10Kg)，高強度(每Kw出1～1.8Kg)，國內早期的BMC捏合機是沿用制筆工業的鉛芯捏合機，大多配制小的電動機，一臺500升的捏合機配置7.5Kw的電機，混合強度明顯偏低，填充料的團塊不能打碎，且必須的內部動力剪切也不可能發生，加入玻纖后往往產生悶車，玻纖不能被快速浸漬，只能延長時間，引起玻纖折斷。近年國內不少BMC廠家新添置的捏合機，標準配置是500升配30Kw的電機，滿足中強度的混合機的配置，與國外同類的500升機器配置25～40Kw電機相當。這類新投產的捏合機的運轉，不僅縮短了捏合時間、分散質量與混合效率大為提高。
2) 雙臂捏合機的基本布置 圖1所示的雙臂捏合機的基本布置，由攪拌槳葉、混合室及驅動裝置等組成?；旌鲜沂且粋€W形底部的鋼槽{2} 圖一，雙臂捏合機的基本布置{3} 攪拌槳葉在混合室的安裝形式有兩種，見圖二 相切式安裝的攪拌作用 兩個槳葉速度不同，一般3：2左右,旋轉時，糊料在兩槳葉相切時受到強烈剪切擠壓拉動和攪動作用。有二個分散混合區：轉子之間相切區域和轉子外緣與混合室壁間的區域。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 兩個槳葉只能同速轉動，對物料的剪切作用發生在轉子外緣與混合室壁間的小間隙內，兩個轉子所在部位的物料形成交叉流動，對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) 雙臂捏合機的槳葉類型
3.1 Sigma型槳葉，見圖三 這在食品工業、制筆化工和橡膠工藝中應用較為普遍，國內早期的BMC捏合機大多采用這種槳葉，設計與制作比較規范和定型。適應于強力混合和精確分散的場合。缺點是死角多，制造時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°單螺旋型槳葉見圖四 這是一種比較新型的槳葉形狀，已有工廠仿照英國公司的原形設計制造出BMC捏合機，國內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 參見圖一 結構，形狀相對較為簡潔，但具有高的混合強度，有效的剪切分散作用，正因為如此，當高強度混合引起物料過度溫升時，這種結構的槳葉軸中央鉆有中心孔，可通冷卻水，降低物料的溫升。國內的日資BMC工廠采用此類結構，圖一中的捏合機名義容積600L，混合出料每釜達300Kg，配置了75Kw的傳動電機，出料強度達到4Kg/Kw，超出中等強度混合器的范圍。一個混合周期大致在15～18分鐘。
4 各種槳葉型式的實際捏合效果，參見表一： 表一：三種不同槳葉捏合機的工況對照表 槳葉型式 180°單螺旋型 班布里型 Sigma 新機 Sigma老機 公稱容積 (升) 1000 500 500 500 每次滿負荷出料(公斤) 450 250 250 250 主電機功率 (千瓦) 37 30 32 7.5 每次混合總工時(分) 55 38 45 220 每千瓦的出料量(kg/kw) 12.2 8.3 7.8 33.3 每小時的出料量(kg/h) 490 395 330 68
注： 1，液體組份先經高速攪拌機打漿混和后投入。 2，隨著BMC配方的變化，總工時略有變化。
小結： 國內的BMC捏合機，從原來老的配置，提升主電機功率以后，Sigma槳葉的捏合效率，明顯改善，加上引入兩種新的槳葉型式，進一步提升了混和的作業效果，對提升BMC的制備品質有一定促進作用。而180°單螺旋型式和班布里(Banbury)型式的槳葉更能適應高強度分散、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： [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：“塑料混和及設備” 中國輕工業出版社，1992年。 [3] 日本 Moriyama Company LTD.產品樣本。 [4] 美國 Littleford Day 公司產品樣本。 [5] Raymond W.Meyer：“Handbook of Polyester Molding Compounds and Molding Technology” 1987。固態劑marg
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