第九讲_粉末涂料生产设备

设计、制造和使用热固性粉末涂料生产设备时涉及到的主要技术问题

东辉粉末设备公司技术总监

太原理工大学教授

陈延康

0，前言

1 热固性粉末涂料的物理特性

（1）粉末涂料的比重（density）

真实比重（Real density）：1200～1400 Kg/m3，

相对（松散）比重（Relative density）：400～550 Kg/m3。

（2）粉末涂料的比热（Specific Heat Rate）

对于标准配方的粉末涂料，比热为：

0.35―0.38 Kcal/Kg℃

2热固性粉末涂料物性随温度的变化

如图0-1所示，粉末涂料的物态随着温度的变化而改变。

图0-1

（1）当温度低于55-70℃，粉末涂料呈固态粉体状，

（2）当温度上升达到或高于70℃，粉末涂料颗粒开始软化，颗粒开始相互粘连。

（3）当温度上升达到或高于120℃，粉末涂料开始熔融。

（4）当温度上升达到或高于150-200℃，粉末涂料开始固化。

粉末涂料物态的变化过程是不可逆的。

3 粉末涂料的可燃烧性

在一定的环境条件下（粉体浓度、颗粒粒径、环境温度、湿度、引爆能量），粉末涂料是可燃烧或可爆炸的。

（1）粉末涂料粉尘是可燃的。其爆炸等级按相应的标准测试确定。

（2）最大爆炸压力P max为0.80 MPa。

（3）爆炸指数K st在10-20 MPa m/s之间。

（4）爆炸等级为ST1。

4 粉末涂料的质量要求

热固性粉末涂料的质量执行化工行业标准《HG/T 2006-2006 热固性粉末涂料》。《HG/T 2006-2006》对粉末涂料质量要求中的一些项目与制粉设备的品质有关。因此，制粉设备的质量标准必须满足《HG/T 2006-2006》的相关规定。

5 粉末涂料制粉生产线的构成

粉末涂料制粉生产线由以下设备构成：

预混合机主要类型有：料罐翻转式自动混合机

高速混合机。

挤出机主要类型有：单螺杆往复阻尼挤出机

双螺杆挤出机。

冷却压片机主要类型有：不锈钢钢带喷淋冷却压片机

滚筒冷却压片机

不锈钢履带风冷压片机

PU带风冷压片机。

微磨粉系统

1，预混合机

1.1 高速混合机（固定式混合机）

图1-1所示为高速混合机的工作原理图。高速混合机在生产线上安装的位置是固定的，不可移动的，在生产线上的功能是非柔性的，称为固定式混合机。

图1-1

高速混合机具有以下技术特征：

●在生产线上安装的位置是固定的，属在线生产设备。

●用于固态物料的冷混（<50ºC）、温混（>50ºC，<90ºC）或热混（<90ºC）。

●混合分散效果较好。

●有可能实现上料/卸料自动化，但是难度较高。

●一般是一台高速混合机只为一条挤出机生产线供料。

●有可能发生挤出机停工待料情况。

●最适于用在不换色或不常换色的生产线。

●清机困难，清机时间长（>60min）。

●价位较低。

1.2 料罐翻转式混合机

图 3

图3所示为料罐翻转式混合机的工作原理图。料罐翻转式混合机的主机在生产车间安装的位置是固定的。每台主机配有3只过更多料罐。当料罐脱离主机时，可以在车间任意移动执行不同功能。因此，料罐翻转式混合机在生产线上的功能是柔性的，是离线生产设备。

料罐翻转式混合机具有以下技术特征：

●按标准配置，每台混合机配备三只料罐。

●料罐具有输送和贮存物料的功能。

●用于固态物料的冷混（<50ºC）、温混（>50ºC，<90ºC）或热混（<90ºC）。

●双浆双速，V1<12m/s，V2>20m/s。

●混合效果优良。

●混色方便，清机时间短（<20min）。

● 上料可实现自动化。

● 一般配备自动化卸料站，直接给挤出机喂料。

订货时可选择：温度监控、粉尘吸出、混合头或浆液水冷、液态助剂注入装置、冲氮环境下混合等附加功能。 ● 实现全过程自动控制。 ● 产能高(6―10罐/h)。 ● 价位较高。 1.3 料罐容积和主机功率计算 料罐容积V 为：

)

/()

/(L Kg Kg q V ρ罐=

L/罐 （1-1）

式中：q —批量（每罐装料量），Kg/罐， ρ—相对（松散）密度，Kg/L

)

/()

/(h n h Kg Q q 罐=

kg/罐 （1-2）

Q —生产纲领要求的产能，Kg/h

n —要求每小时混合的罐数，罐/h 。 主电动机功率P 可按下式估算：

P=(0.25―0.35)q kW （1-3）

举例：生产纲领要求的产能Q=800 Kg/h ， 要求每小时混合的罐数n=6罐/h ， 相对（松散）密度ρ=0.5 Kg/L 1 料罐装满系数η=0.6。

将相关数据带入（1-2）式，每罐装料量q 为：

3.1336800

==

q Kg/罐 考虑装满系数η时，将相关数据带入（1-1）式，料罐的容积V 为：

3.4445

.06.03

.133=⨯=

=

ηρ

q

V

L

按供应商提供的产品样本，选用500L 料罐。

1

L —公升。

重新校核机器的产能： （1）每罐装料量

1503.1333

.444500

=⨯=

q Kg/罐 （2）混合机的产能

9006150=⨯=⨯=n q Q Kg/h

（3）估算主电动机功率

5.3715025.025.0=⨯=⨯=q P kW

可选用37 kW 电动机。

1.4 混合机的技术要求（择要） （1）对整机的要求 整机结构刚度及振动

混合机（包括机架和平台）的设计应具有足够的刚度。整机结构的刚度及振动用振动烈度指标V m 衡量。在额定载荷运行时的振动烈度，对于料罐翻转式自动混合机：V m ≤ 1.8 mm/s ；对于高速混合机：V m ≤ 2.3 mm/s 。振动烈度V m 按式(1-4)计算。

2

2

2

⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫

⎝

⎛=∑∑∑Z

Z Y

Y

X X

m N V N V N

V V …………………………（1-4）

搅拌均匀性

经混合机搅拌的原料应保证粉末涂料产品质量符合HG/T2006-2006的要求。 负载运行时罐内允许温度

搅拌头应设计并安装温度传感器，监视混合过程中的罐内温度。常温负载运行时搅拌罐内物料的允许温度应低于40˚C(环境温度较高时建议加装冷却水套)。

工作噪声

混合机的整机工作噪声应低于83 dB(A)。 密封性能

搅拌头结合面法兰应设计并安装密封件，保证机器运行时无任何粉尘泄漏。 防尘接口装置