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捏合机恒温供水系统设计与实现
发布时间：
2021-09-15
本文简述了BMC模塑料的混合原理，介绍了双臂捏合机的三种搅拌桨叶的结构与形式，推荐使用180° 单螺旋式和班布里(Banbury type)型式的桨叶更能适应高强度的分散、高效率的混和、少玻纤损伤的BMC模塑料的制备要求。
摘要：本文简述了BMC模塑料的混合原理，介绍了双臂捏合机的三种搅拌桨叶的结构与形式，推荐使用180° 单螺旋式和班布里(Banbury type)型式的桨叶更能适应高强度的分散、高效率的混和、少玻纤损伤的BMC模塑料的制备要求。
关键词：BMC模塑料 捏合机 Sigma桨叶。
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
以不饱和聚酯树脂为基体的纤维增强团状模塑料成型制品自问世以来，已有近60年的历史，其典型应用于汽车前照灯的反射镜，中低压电器装置的绝缘壳架，家用电器中传动用微型电机的定子包覆等，短期内暂时找不到有替代这种热固性塑料的材料。这主要取决于BMC固化后的制品具有较高的工作温度，良好的表观质量、质轻成本又较低、优越的电性能与难燃性等等。未固化的BMC可以很容易地压制、传递模塑或注塑成型。
BMC制品的制造步骤大致是： A. BMC组成分中各项原材料的选购、储存、质检与配方设计; B. BMC模塑料的制备，即BMC模塑料的捏合与混练; C. BMC模塑料的熟化、存放与运输; D. BMC模塑料的模塑成型，包括压制，传递模塑和注塑成型等; E. BMC制品的后整理，二次加工或表面涂装等。二次加工或表面涂装等。
本文仅讨论BMC混合用双臂高强度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良的原料，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较为普遍，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，但具有高的混合强度，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，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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