第一节　概述

一、研磨设备概述

研磨机类型很多,一类带自由运动的研磨介质,另一类不带研磨介质。前者如砂磨机、球磨机,依靠研磨介质(如玻璃珠、钢球、卵石等)在冲击和相互滚动或滑动时产生的冲击力和剪切力进行研磨分散,通常用于流动性较好的中、低黏度漆浆的生产。后者如辊磨,依靠抹研力进行研磨分散,可用于黏度很高甚至成膏状物料的生产。

球磨机采用旋转摩擦方式。当球磨机旋转时,物料和钢球随球磨筒的转动而运动到一定的高度后下落。物料靠下落钢球的碰撞作用粉碎,靠钢球之间及钢球与球磨筒之间的摩擦作用使料粉细化。

砂磨机采用搅拌研磨方式。当砂磨机的搅拌装置高速旋转时,带动称为“砂”的钢球做涡流运动,即钢球在离心力的作用下沿罐壁从下向上运动,到达液面时再掉下来,循环往复来挤压、研磨、冲撞粉料,起到细化粉料作用。

砂磨机除具有滚动式球磨机冲压、研磨、互相撞击等作用外,还具有以下的特点。

① 搅拌式旋转粉料与介质球,避免研磨死角,使碎粉、料浆混合更加均匀。

② 转速的提高,使研磨效果大大增强。

③ 由于所选用的“砂”径小,砂料比大,增加了相互接触的概率,提高了效率。

由于以上特点使得粉料的粒度分布和平均颗粒尺寸都优于普通滚动球磨机。

实验用砂磨机和球磨机分别研磨分散铁氧体料浆得出的实验结果:砂磨机的效率是球磨机效率的7.8倍,且砂磨机研磨出来的料浆粒度分布更为均匀,砂磨机不论从粉碎时间上还是粉碎的效率上都远远优于球磨机。

涂料油漆行业的湿法分散研磨设备有很多,目前主要应用的有卧式砂磨机、立式砂磨机、篮式砂磨机以及三辊机,这几种各有特色。

下面详细分析一下这几种机器的特点。

篮式砂磨机是近几年发展的一种新型砂磨机,它是将研磨漆料置于搅拌桶内,将装有研磨介质及搅拌刀的篮子深入漆料中进行研磨分散。其特点是:适合小批量、多品种的产品作业;漆料预混合、研磨分散及涂料化可在同一搅拌罐中完成。

缺点是分散效率一般较低,分散时间较长。因此它非常适合小批量产品的色浆制备。砂磨机体积小,占用空间面积小,可连续高速分散,效率高,其结构简单,操作方便,目前在涂料行业中应用最广。其缺点是更换颜色困难,灵活性不强。

目前砂磨机已经从敞开式发展为密闭式,可最大限度减少物料在生产过程中的挥发,同时可在不超过0.3MPa的压力下带压操作,加压操作能适应高触变性和流动性差的色浆,同时可增加浆料中颜料的含量,进一步提高分散效率。

砂磨机又有卧式和立式的区分,卧式砂磨机和立式砂磨机的区别是卧式砂磨机装砂量更大,研磨效率更高,同时拆洗相对方便。目前在涂料行业中采用封闭式卧式砂磨所占的比例逐步提高。

三辊机由三个钢辊组成,在电机的带动下转动,前后辊向前转动,中间辊向后滚动,将漆料放入辊子中间,依靠辊子之间的缝隙来实现对颜料的剪切分散。优点是三辊机剪切力大,非常适合高黏度的漆料生产,缺点是不能连续生产,且生产为敞开式,一般物料挥发大,手工操作劳动强度大,目前应用越来越受到限制。

二、立式砂磨机和卧式砂磨机的区别

1.概述

砂磨机属于湿法超细研磨设备,是从球磨机发展而来。广泛应用在油墨生产过程中的颜料分散及研磨。

砂磨机有不同的分类方式。

① 根据搅拌轴的结构形状可分为盘式、棒式、棒盘式(即凸块式)。

② 根据研磨筒的布置形式可以分为立式、卧式。

③ 根据筒体容积大小可分为实验室、小型、中型、大型、超大型。

④ 根据介质分离方式可分为静态、动态分离砂磨机。

⑤ 根据能量密度(单位体积装机功率)可分为低能量密度砂磨机、高能量密度砂磨机。

生产不同品种的油墨,使用砂磨机的结构形式也不同。大概遵守以下规律:凹版油墨生产一般使用销棒式砂磨机(5~50L)或者盘式砂磨机(10~100L)。轮转胶印油墨一般使用立棒式砂磨机(5~130L)或卧盘式砂磨机(60~500L),而特高黏度单张纸油墨生产经常使用高能量密度的锥形砂磨机或三辊机。喷绘油墨(墨水和颜料溶剂型)一般使用高能量密度的销棒式(卧式或立式)砂磨机和离心涡轮转子(新专利产品)。

2.砂磨机的发展历史

如图4⁃1所示,砂磨机发展大概经历了以下几个阶段。

第一阶段:→立式搅拌磨(底部筛网分离器+棒式研磨原件)

第二阶段:→立式圆盘砂磨机(盘式+顶部筛网分离器)

第三阶段:→立式销棒砂磨机(棒式+顶部缝隙分离器)

第四阶段:→卧式圆盘砂磨机(盘式+动态转子离心分离器)

第五阶段:→卧式销棒循环砂磨机(棒式+超大过滤面积分离器)

砂磨机是在球磨机的基础上发展而来的,很多国内用户至今还将砂磨机称做球磨机,而在国外被称做搅拌式球磨机(由搅拌轴+球磨机组合)。球磨机、搅拌磨和砂磨机三者到底有什么本质差别呢?从破碎原理来看,三者共同点是利用研磨介质之间的碰撞、挤压、摩擦等原理破碎物料。所以,可以将三者归类到介质磨家族。三者不同点可以用表4⁃1的表格说明。

3.立式砂磨机和卧式砂磨机的区别

砂磨机主要是靠研磨介质和物料之间的高速旋转作用来进行研磨工作的。按照外部的形态来看,砂磨机主要可分为立式砂磨机和卧式砂磨机。那么这两者有什么区别呢?

(1)从制造的难度来进行比较　立式砂磨机由于避免了密封方面的问题,在制造上就较为容易,成本造价也就较低,所以立式砂磨机更加适合一些对产品要求比较低,但是需要有高产量的产品制造。相反,卧式砂磨机的制造成本较高,但是它能保证物料的密封性,防止产品的污染,很好地保证了产品的纯度,因而适合生产一些要求高精度和高细度的研磨产品。

(2)从研磨的细度方面来比较　立式砂磨机的磨腔内的研磨介质在受到重力的影响之后,介质填充率较低,而且分布也不均匀,造成了研磨效果不理想。而卧式砂磨机就能很好地克服重力对介质的影响,从而具有较好的研磨效果,能够达到产品对细度的要求。

(3)从使用的成本来进行比较　立式砂磨机在停机的时候,研磨的介质在研磨腔的底部。然后,一开机,叶片就和珠子产生了强大摩擦,由于研磨珠太过于集中,就容易造成碎珠事件的发生。

(4)从材质方面来分析　立式砂磨机一般使用的是普通的材质,而卧式砂磨机一般选用较好的材质,一般卧式砂磨机所使用的材料是碳化钨金属材料。

卧式砂磨机就是把立式砂磨机横过来水平放置而已,由于重力的影响和制造材料的不同,产生了诸多的不同。但是,它们都有各自的用武之地,顾客购买时,只有了解了两者的特点,才能更好地去选择更加适合自己的砂磨机。

4.砂磨机的控制系统与操作系统

以下技术信息仅为其公司智能型全自动依托PLC可编程程序控制器与人机智能操作界面架构的纳米砂磨机,普通型砂磨机操作方式、控制系统、操作系统、检测系统与以下纳米砂磨机完全不同,要注意区分。

(1)砂磨机控制系统　球磨系统整体架构,如图4⁃2分成:

① 输入:包括模拟转数字(A/D)模块、传感器、操作接口;

② 输出:数字转模拟(D/A)模块、附属装置、变频发动机、冷却机;

③ 控制单元:可程控器、冷却机温度控制器、变频发动机驱动器。

(2)砂磨机在线粒径检测模块　本模块为组合黏度与光透过率两特性量测法所设计出的在线检测模块。其是由研究粉末性质与其平均粒径的关系所设计出来的模块。模块的单元可分为传输样本的管路单元、黏度计、光透过管、光收发模块、讯号处理单元、处理器、参数设定、数据输出等。

(3)操作接口

① 装置控制　包括主轴与冷却系统的电源切换、运转开关、球磨槽自动升降、警报指示与复归钮等;还包括循环系统的泵浦、球阀、搅拌器、定位模块与粒径检测模块等的启闭按钮,并以图形方式显示运转状态,以数值的方式显示撷取参数。

a.主控制盘;

b.循环系统控制盘。

② 参数实时撷取与显示　根据一般球磨系统所必须撷取的讯号为考虑,规划五种参数,分别为温度、压力、功率、转速以及粒径的重要讯息,并以数值与趋势图追踪的方式,实时显示于图形上。

③ 程序化运转　设计有单一速度与多段速度两种模式、转速与温度设定、系统自动停止方式设定等。

④ 制程参数储存　在砂磨机的粉碎或分散的过程中,制程参数不只要能够实时提供给使用者,也必须将数据储存,以作为分析或追踪的参考数据。