第一節　概述

一、研磨設備概述

研磨機類型很多,一類帶自由運動的研磨介質,另一類不帶研磨介質。前者如砂磨機、球磨機,依靠研磨介質(如玻璃珠、鋼球、卵石等)在沖擊和相互滾動或滑動時產生的沖擊力和剪切力進行研磨分散,通常用于流動性較好的中、低黏度漆漿的生產。后者如輥磨,依靠抹研力進行研磨分散,可用于黏度很高甚至成膏狀物料的生產。

球磨機采用旋轉摩擦方式。當球磨機旋轉時,物料和鋼球隨球磨筒的轉動而運動到一定的高度后下落。物料靠下落鋼球的碰撞作用粉碎,靠鋼球之間及鋼球與球磨筒之間的摩擦作用使料粉細化。

砂磨機采用攪拌研磨方式。當砂磨機的攪拌裝置高速旋轉時,帶動稱為“砂”的鋼球做渦流運動,即鋼球在離心力的作用下沿罐壁從下向上運動,到達液面時再掉下來,循環往復來擠壓、研磨、沖撞粉料,起到細化粉料作用。

砂磨機除具有滾動式球磨機沖壓、研磨、互相撞擊等作用外,還具有以下的特點。

① 攪拌式旋轉粉料與介質球,避免研磨死角,使碎粉、料漿混合更加均勻。

② 轉速的提高,使研磨效果大大增強。

③ 由于所選用的“砂”徑小,砂料比大,增加了相互接觸的概率,提高了效率。

由于以上特點使得粉料的粒度分布和平均顆粒尺寸都優于普通滾動球磨機。

實驗用砂磨機和球磨機分別研磨分散鐵氧體料漿得出的實驗結果:砂磨機的效率是球磨機效率的7.8倍,且砂磨機研磨出來的料漿粒度分布更為均勻,砂磨機不論從粉碎時間上還是粉碎的效率上都遠遠優于球磨機。

涂料油漆行業的濕法分散研磨設備有很多,目前主要應用的有臥式砂磨機、立式砂磨機、籃式砂磨機以及三輥機,這幾種各有特色。

下面詳細分析一下這幾種機器的特點。

籃式砂磨機是近幾年發展的一種新型砂磨機,它是將研磨漆料置于攪拌桶內,將裝有研磨介質及攪拌刀的籃子深入漆料中進行研磨分散。其特點是:適合小批量、多品種的產品作業;漆料預混合、研磨分散及涂料化可在同一攪拌罐中完成。

缺點是分散效率一般較低,分散時間較長。因此它非常適合小批量產品的色漿制備。砂磨機體積小,占用空間面積小,可連續高速分散,效率高,其結構簡單,操作方便,目前在涂料行業中應用最廣。其缺點是更換顏色困難,靈活性不強。

目前砂磨機已經從敞開式發展為密閉式,可最大限度減少物料在生產過程中的揮發,同時可在不超過0.3MPa的壓力下帶壓操作,加壓操作能適應高觸變性和流動性差的色漿,同時可增加漿料中顏料的含量,進一步提高分散效率。

砂磨機又有臥式和立式的區分,臥式砂磨機和立式砂磨機的區別是臥式砂磨機裝砂量更大,研磨效率更高,同時拆洗相對方便。目前在涂料行業中采用封閉式臥式砂磨所占的比例逐步提高。

三輥機由三個鋼輥組成,在電機的帶動下轉動,前后輥向前轉動,中間輥向后滾動,將漆料放入輥子中間,依靠輥子之間的縫隙來實現對顏料的剪切分散。優點是三輥機剪切力大,非常適合高黏度的漆料生產,缺點是不能連續生產,且生產為敞開式,一般物料揮發大,手工操作勞動強度大,目前應用越來越受到限制。

二、立式砂磨機和臥式砂磨機的區別

1.概述

砂磨機屬于濕法超細研磨設備,是從球磨機發展而來。廣泛應用在油墨生產過程中的顏料分散及研磨。

砂磨機有不同的分類方式。

① 根據攪拌軸的結構形狀可分為盤式、棒式、棒盤式(即凸塊式)。

② 根據研磨筒的布置形式可以分為立式、臥式。

③ 根據筒體容積大小可分為實驗室、小型、中型、大型、超大型。

④ 根據介質分離方式可分為靜態、動態分離砂磨機。

⑤ 根據能量密度(單位體積裝機功率)可分為低能量密度砂磨機、高能量密度砂磨機。

生產不同品種的油墨,使用砂磨機的結構形式也不同。大概遵守以下規律:凹版油墨生產一般使用銷棒式砂磨機(5~50L)或者盤式砂磨機(10~100L)。輪轉膠印油墨一般使用立棒式砂磨機(5~130L)或臥盤式砂磨機(60~500L),而特高黏度單張紙油墨生產經常使用高能量密度的錐形砂磨機或三輥機。噴繪油墨(墨水和顏料溶劑型)一般使用高能量密度的銷棒式(臥式或立式)砂磨機和離心渦輪轉子(新專利產品)。

2.砂磨機的發展歷史

如圖4?1所示,砂磨機發展大概經歷了以下幾個階段。

第一階段:→立式攪拌磨(底部篩網分離器+棒式研磨原件)

第二階段:→立式圓盤砂磨機(盤式+頂部篩網分離器)

第三階段:→立式銷棒砂磨機(棒式+頂部縫隙分離器)

第四階段:→臥式圓盤砂磨機(盤式+動態轉子離心分離器)

第五階段:→臥式銷棒循環砂磨機(棒式+超大過濾面積分離器)

砂磨機是在球磨機的基礎上發展而來的,很多國內用戶至今還將砂磨機稱做球磨機,而在國外被稱做攪拌式球磨機(由攪拌軸+球磨機組合)。球磨機、攪拌磨和砂磨機三者到底有什么本質差別呢?從破碎原理來看,三者共同點是利用研磨介質之間的碰撞、擠壓、摩擦等原理破碎物料。所以,可以將三者歸類到介質磨家族。三者不同點可以用表4?1的表格說明。

3.立式砂磨機和臥式砂磨機的區別

砂磨機主要是靠研磨介質和物料之間的高速旋轉作用來進行研磨工作的。按照外部的形態來看,砂磨機主要可分為立式砂磨機和臥式砂磨機。那么這兩者有什么區別呢?

(1)從制造的難度來進行比較　立式砂磨機由于避免了密封方面的問題,在制造上就較為容易,成本造價也就較低,所以立式砂磨機更加適合一些對產品要求比較低,但是需要有高產量的產品制造。相反,臥式砂磨機的制造成本較高,但是它能保證物料的密封性,防止產品的污染,很好地保證了產品的純度,因而適合生產一些要求高精度和高細度的研磨產品。

(2)從研磨的細度方面來比較　立式砂磨機的磨腔內的研磨介質在受到重力的影響之后,介質填充率較低,而且分布也不均勻,造成了研磨效果不理想。而臥式砂磨機就能很好地克服重力對介質的影響,從而具有較好的研磨效果,能夠達到產品對細度的要求。

(3)從使用的成本來進行比較　立式砂磨機在停機的時候,研磨的介質在研磨腔的底部。然后,一開機,葉片就和珠子產生了強大摩擦,由于研磨珠太過于集中,就容易造成碎珠事件的發生。

(4)從材質方面來分析　立式砂磨機一般使用的是普通的材質,而臥式砂磨機一般選用較好的材質,一般臥式砂磨機所使用的材料是碳化鎢金屬材料。

臥式砂磨機就是把立式砂磨機橫過來水平放置而已,由于重力的影響和制造材料的不同,產生了諸多的不同。但是,它們都有各自的用武之地,顧客購買時,只有了解了兩者的特點,才能更好地去選擇更加適合自己的砂磨機。

4.砂磨機的控制系統與操作系統

以下技術信息僅為其公司智能型全自動依托PLC可編程程序控制器與人機智能操作界面架構的納米砂磨機,普通型砂磨機操作方式、控制系統、操作系統、檢測系統與以下納米砂磨機完全不同,要注意區分。

(1)砂磨機控制系統　球磨系統整體架構,如圖4?2分成:

① 輸入:包括模擬轉數字(A/D)模塊、傳感器、操作接口;

② 輸出:數字轉模擬(D/A)模塊、附屬裝置、變頻發動機、冷卻機;

③ 控制單元:可程控器、冷卻機溫度控制器、變頻發動機驅動器。

(2)砂磨機在線粒徑檢測模塊　本模塊為組合黏度與光透過率兩特性量測法所設計出的在線檢測模塊。其是由研究粉末性質與其平均粒徑的關系所設計出來的模塊。模塊的單元可分為傳輸樣本的管路單元、黏度計、光透過管、光收發模塊、訊號處理單元、處理器、參數設定、數據輸出等。

(3)操作接口

① 裝置控制　包括主軸與冷卻系統的電源切換、運轉開關、球磨槽自動升降、警報指示與復歸鈕等;還包括循環系統的泵浦、球閥、攪拌器、定位模塊與粒徑檢測模塊等的啟閉按鈕,并以圖形方式顯示運轉狀態,以數值的方式顯示擷取參數。

a.主控制盤;

b.循環系統控制盤。

② 參數實時擷取與顯示　根據一般球磨系統所必須擷取的訊號為考慮,規劃五種參數,分別為溫度、壓力、功率、轉速以及粒徑的重要訊息,并以數值與趨勢圖追蹤的方式,實時顯示于圖形上。

③ 程序化運轉　設計有單一速度與多段速度兩種模式、轉速與溫度設定、系統自動停止方式設定等。

④ 制程參數儲存　在砂磨機的粉碎或分散的過程中,制程參數不只要能夠實時提供給使用者,也必須將數據儲存,以作為分析或追蹤的參考數據。