高速混合機是PVC制品加工行業(yè)應用最廣泛的輔助設備之一，主要用于原料混合及改性等領域，在混合過程中將塑料原料與熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、增塑劑、著色劑等各種助劑放在混合鍋里經(jīng)高速混合攪拌至一定溫度，使各添加組分與樹脂之間充分混合、滲透與吸收。實際上，混合過程不僅是物理過程同時也是復雜的化學過程，在高速混合機工作時，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪借助表面與物料的摩擦力和側(cè)面對物料的推力，使物料沿葉輪切向運動。同時，由于離心力的作用又被拋向混合鍋內(nèi)壁，并且沿壁面上升，當升到一定高度時由于重力作用又落回到葉輪中心，接著又被拋起。這種上升運動與切向運動的結(jié)合，使物料處于連續(xù)的螺旋狀上下運動狀態(tài)。由于葉輪轉(zhuǎn)速很高，物料運動速度也很快，物料在高速翻騰過程中，快速運動著的物料粒子間相互碰撞摩擦，并進行交叉混合，物料與鍋壁及物料與葉輪之間的高速摩擦也使物料溫度上升，從而使PVC樹脂與助劑間充分混合、滲透與吸收，富通新能源生產(chǎn)銷售小型飼料攪拌機、雙軸調(diào)質(zhì)機等攪拌混合機械設備。
由于高速混合機主要應用于原料處理與準備階段，所以往往不被人們所重視，實際上混合質(zhì)量的好壞直接影響到最終制品的質(zhì)量。目前國內(nèi)混合機制造企業(yè)，已超過100多家，但大多生產(chǎn)規(guī)模很小，且還停留在測繪、仿制的水平上，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，與世界先進水平相比差距較大。由于國產(chǎn)混合機價格較低，因此在國內(nèi)仍有非常大的銷售空間。
隨著經(jīng)濟全球化進程加快，我國已加入WTO，塑料制品及塑機行業(yè)都將面臨更加激烈的市場競爭，面臨企業(yè)重組，優(yōu)存劣汰的局面。不斷提高混合機品質(zhì)，全面壯大企業(yè)實力是混合機制造企業(yè)的必然選擇。
與國外先進企業(yè)相比，國產(chǎn)混合機無論在理論設計、制造技術(shù)、材料技術(shù)、能耗指標、配套器材等方面都存在較大的差距，國內(nèi)混合機制造企業(yè)要不斷壯大，必須研究混合機的技術(shù)現(xiàn)狀和技術(shù)差距，采取有效措施，不斷縮小差距，追趕世界先進水平。
下面重點討論國產(chǎn)混合機的技術(shù)現(xiàn)狀，并對如何提高技術(shù)水平提出一些淺見。
2、國產(chǎn)塑料混合機的技術(shù)現(xiàn)狀及差距
下面從塑料混合機的技術(shù)標準、設計、制造技術(shù)水平、關(guān)鍵材料及配套器件、控制水平等方面淺析國產(chǎn)混合機的技術(shù)現(xiàn)狀，并以300L、500L、1 0001等部分混合機為例與Plas-mec公司的產(chǎn)品標準進行比較分析。
2.1 我國混合機行標JB/T7669-1995的部分產(chǎn)品基本參數(shù)與Plas-mec部分產(chǎn)品的比較
(1)JB/T7669-1995部分產(chǎn)品參數(shù)
該標準中規(guī)定的熱混機和冷混機的主要參數(shù)見表l和表2。
(2)Plas-mec公司部分產(chǎn)品的基本參數(shù)
該公司熱混機和立式冷混機的主要參數(shù)見表3和表4。
2.2行標JB/T7669-1995與Plas-mec混合機單位電功率產(chǎn)量比較
(1)熱混機單位電功率產(chǎn)量兩類熱混機單位電功率的產(chǎn)量見表5。(2)冷混機單位電功率產(chǎn)量兩類冷混機的單位電功率產(chǎn)量見表6。
2.3混合機基本參數(shù)比較分析
從以上各種基本參數(shù)可以看出，行標JB/T7669-1995的參數(shù)與plas-mec的參數(shù)存在差異的部分差異還很大，我們大致可以作出如下判斷。
(l)plas-mec熱混機的主電機功率大于國家行業(yè)標準規(guī)定的電機功率。Plas-mec的電機功率配置可以滿足混合機在滿負載條件下高速啟動的要求。實際上這也是混合機設計的基本原則之一，其目的是保證電機有足夠的安全運行裕度。而國產(chǎn)混合機的電機功率較小，在滿負荷高速啟動時電機易過載，安全運行裕度小，這也是設計指導思想上存在的差異。事實上小功率配置并未減少電耗，對降低整機的綜合費用也不利。這些結(jié)果還可以從下面的分析中看出。
(2)從表5、表6中可以看出，相同容量的熱混合機，plas-mec的單位電功率產(chǎn)量比JB/T7669-1995的指標高20%，相同容量的冷混機，plas-mec單位電功率產(chǎn)量是行標的2～3倍。應該指出的是plas-mec的排料溫度比行標還要低15℃。這說明plas-mec冷混機冷卻效果好，電能消耗低。
(3)相同容量的熱混機，plas-mec機每小時的產(chǎn)量是國產(chǎn)機的1.3倍，生產(chǎn)率較高。所以熱混機配置較大功率電機，不僅增加了電機運行的安全度，而且有利于提高設備的產(chǎn)量。
(4)冷混機排料溫度，plas-mec機定為45℃，行標JB/T7669-1995定為60℃。生產(chǎn)實踐證明較低的排料溫度有利于混合物料中可揮發(fā)性化學氣體和水氣排出，從而對提高制品質(zhì)量有利，又有利于減少物料在冷混鍋中的結(jié)塊傾向。
國產(chǎn)冷混機的換熱效率低，若降低排料溫度，勢必又要引起生產(chǎn)率下降，單位電功率產(chǎn)量下降，這又是我們不愿意看到的結(jié)果。
國產(chǎn)冷混機換熱效率低，是國產(chǎn)混合機技術(shù)指標落后的最為重要的表征。國產(chǎn)機換熱效率低的原因是什么？分析如下。
冷混機換熱效果因果圖如附圖所示。
附圖所示影響冷混機換熱效果的因素有6個，其中B、C，D、E大致相同。國產(chǎn)機與國外機的主要差異出現(xiàn)在A、F因素上。
影響缸壁傳熱效果的因素A有3個，其中缸壁材料厚度和材料導熱率又相同。而缸壁殘料粘附差別就太大了。國產(chǎn)機壁面粘附較為嚴重。粘附層形成一隔熱層，嚴重影響熱交換效果。造成壁面粘附的主要原因是國產(chǎn)機缸壁表面粗糙度大，一般為0.8而國外機壁面經(jīng)噴玻璃珠精化處理，可達到鏡面效果，故不易粘料。
附圖中的因素F，鍋底殘留料厚度是由漿葉與鍋壁的間隙決定的。制造精度、裝配精度、鍋體及漿葉變形等因素決定了鍋底間隙。當漿葉運轉(zhuǎn)時，理想的情況應該是底部無殘留，從而實現(xiàn)良好的熱交換，如存在一殘留層就是形成了一隔熱層，它愈厚，傳熱效果越差。國產(chǎn)冷混機對此控制不嚴也是造成換熱效率低的重要原因。
(5)從混合機容量來看，國外標準機型，熱混機容量達2 0001，臥式冷混機達60001，立式冷混機達3 600L，國產(chǎn)機容量就相對小得多了。
國內(nèi)塑料制品生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍較小，是小而全的生產(chǎn)模式，因而對大型混合機的需求極少。而在西歐等發(fā)達地區(qū)，混合料已實現(xiàn)集約化生產(chǎn)供料，因而大型混合機市場較好，而且混合物料的品質(zhì)由于實現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，從而容易得到控制和提高。
2.4制造技術(shù)
在制造技術(shù)上，國內(nèi)在以下幾個方面存在較大差距。
(1)缸壁的鏡面化制造技術(shù)
國產(chǎn)熱混機、冷混機的缸壁粗糙度通常要求為0.8rpa，而國外混合機的缸壁相當光滑，特別是冷混機缸壁經(jīng)噴玻璃球冷作硬化后經(jīng)精拋處理，表面達鏡面，因而對克服缸壁粘料極為有利。國內(nèi)混合機企業(yè)應盡快開發(fā)缸壁鏡面化技術(shù)，提高混合機品質(zhì)。
(2)精密機加工
精密機加工技術(shù)主要用于主軸傳動系統(tǒng)部分零件制造。進口混合機漿葉基孔精度通常高于6級，國產(chǎn)漿葉基孔精度為7級。軸承孔及軸頸制造精度，國產(chǎn)機型也較低。降低制造精度的原因不在于制造技術(shù)，主要受制造成本的制約。
(3)構(gòu)件應力消除技術(shù)
為了保持鑄造鋁合金缸蓋及鍋體尺寸的穩(wěn)定性，應對鑄造、焊接應力大的構(gòu)件進行消除應力的處理，其主要方法是通過熱處理時效消除內(nèi)應力，也可采用振動時效技術(shù)來達到消除內(nèi)應力的目的。而國內(nèi)很多混合機制造廠家沒有采取這些有效措施，致使一些大容量的混合機缸蓋、缸體變形過大，并在使用過程中繼續(xù)變形，造成密封性能差，粉塵外泄。鍋體變形也將增大排料殘留量，從而也降低了混合機的換熱效果。
2.5混合機的設計
由于混合機的設計技術(shù)難度不大，國內(nèi)企業(yè)多為仿制，所以從總體上說，實用設計技術(shù)與國外相差不大，但由于國內(nèi)混合機市場處于一種低價促銷的非正常市場競爭環(huán)境中，企業(yè)只得采用降低設計技術(shù)要求來達到降低制造成本的目的。只有在市場競爭規(guī)范，又有較高要求的行業(yè)技術(shù)標準的條件下，混合機的設計質(zhì)量才能得到全面提高。
從目前的現(xiàn)實情況來看，混合機的設計技術(shù)上存在的差距，主要表現(xiàn)為：
(1)國產(chǎn)混合機表面涂裝要求低；
(2)國外機型輔助配套裝置較多，功能較全，如HESCHI公司的熱混機配有多種清潔系統(tǒng)，如除塵裝置，側(cè)壁及頂蓋刮板裝置等；
(3)傳動系統(tǒng)的設計精度要求較低，缸壁表面質(zhì)量要求低；
(4)國外先進的混合機組及單機多采用模擬屏電控技術(shù)，國內(nèi)應用甚少。
2.6材料及配套器材
隨著塑料改性技術(shù)的快速發(fā)展，玻璃纖維、玻璃微珠、碳酸鈣等硬質(zhì)填充劑的填充量越來越大。特別是無機剛性粒子增韌技術(shù)漸趨成熟，硬質(zhì)填充料的應用將出現(xiàn)大的飛躍。這就對高速混合機的漿葉和缸筒提出了更高的耐磨要求。在許多場合，采用lCr18Ni9Ti來制造漿葉和缸壁已不能滿足用戶的需要。
國外廠家為了提高漿葉的耐用度，開發(fā)了高耐磨合金和硬質(zhì)合金噴涂技術(shù)，在國內(nèi)混合機制造廠家中，張家港市輕工機械有限公司開發(fā)的高鉻不銹鋼耐磨漿葉，其耐磨性能是普通ICr18Ni9Ti鑄件的4倍，大大提高了其使用壽命，可廣泛應用于CaC03、玻璃微珠、鐵氧體及陶瓷等改性領域，該漿葉已用于生產(chǎn)，可向市場供貨，噴涂硬質(zhì)合金漿葉技術(shù)正在開發(fā)中。目前我們正在嘗試鍋體內(nèi)壁氮化處理和低溫碳氮共滲等表面處理工藝，以提高鍋壁的耐磨性和使用壽命，并已取得了明顯的效果，估計不久即能供應市場滿足一些客戶的特殊要求�？傊谀湍ゲ牧虾湍湍ゼ夹g(shù)上國內(nèi)和國外先進技術(shù)相比仍有相當差距。缸壁抗磨蝕技術(shù)是國內(nèi)塑料混合機企業(yè)急待解決的問題�；旌蠙C漿葉、缸筒磨蝕不僅降低了設備的使用壽命，而且其磨耗微粒將造成塑料污染，如黑色金屬污染將加速PVC塑料降解老化。
混合機配套器材主要包括：溫度傳感器、濕度傳感器、料位器、電磁閥、氣動元件、電機、減速器、電控元件、軸承等�？偟膩碚f，這些配套件，國產(chǎn)件與進口件相比，無論是技術(shù)水平或可靠性、電耗等方面都存在很大差距，它是制約國產(chǎn)高質(zhì)量混合機的瓶頸。為了保證混合機的質(zhì)量，目前國內(nèi)混合機制造廠家使用的關(guān)鍵配套器材都采用進口件。但主電機由于價格昂貴，基本都采用國產(chǎn)電機，要全面提高混合機質(zhì)量，又要使制造成本保持在一個不高的水平上，國內(nèi)配套廠家要努力提高自身配套產(chǎn)品的品質(zhì)。
2.7電機控制方面
目前在國內(nèi)高速混合機用的電機主要采用雙速電機，以實現(xiàn)漿葉高低速轉(zhuǎn)換，對小規(guī)格設備的電機控制主要采用直接啟動的方式，對于200L以上的大容量混合機，電機控制一般采用自耦降壓啟動以減少電流沖擊，但即使這樣效果也不很理想，在電機啟動瞬間和高低速轉(zhuǎn)換時電流峰值可達到100A以上，對用戶電網(wǎng)沖擊較大甚至影響其它設備的正常運行。現(xiàn)在我們已開發(fā)成功電機軟啟動器控制、變頻調(diào)速控制和直流調(diào)速等多個控制系統(tǒng)，經(jīng)上海高橋石化，大慶威泰，深圳石化等單位使用反映良好，一方面解決了電機啟動時電流沖擊的難題，另一方面可大幅降低能耗約30%，為企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟效益。
上面討論了國產(chǎn)塑料混合機的技術(shù)現(xiàn)狀及如何縮小和趕超國外混合機的先進技術(shù)，這是擺在國內(nèi)混合機制造企業(yè)面前既現(xiàn)實又迫切的問題。
3、提高國產(chǎn)塑料混合機技術(shù)水平的幾點建議
根據(jù)目前國產(chǎn)混合機的技術(shù)和行業(yè)現(xiàn)狀，提出如下建議：
(1)由行業(yè)組織和行業(yè)主管部門牽頭，對原有的行業(yè)標準進行增補、修訂，參照國外先進企業(yè)標準，結(jié)合我國塑料行業(yè)實際情況，制訂出更加先進、科學的行業(yè)標準。
標準是產(chǎn)品設計、制造、驗收的依據(jù)，只有標準先進、科學，具有很強的實用性和可操作性，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，用戶的利益才能得到保證。
從上面的分析可以看出行標JB/T7669-1995與國外混合機技術(shù)標準存在較大的差異，應組織有關(guān)人員認真研討分析，除這些問題外，有些問題也需進一步完善。比如冷混機是否應按立式冷混和臥式冷混分別制訂標準？對于熱混機、冷混機及它們的不同規(guī)格其噪聲指標都規(guī)定為85dB(A)是否合理？混合機產(chǎn)量計算的前題條件不充分，標準中4.1.9條溫升的含義不明確等�？傊赂�5年之后，國內(nèi)混合機行業(yè)得到很大發(fā)展，技術(shù)上也取得了很大進步，積累了很多經(jīng)驗。適時地對老標準進行修訂是非常必要的。
(2)由行業(yè)組織混合機主要配套件制造廠家共同研討如何提高配套器材的品質(zhì)，以滿足混合機制造廠家的需求。
(3)混合機制造企業(yè)要改變營銷理念
傳統(tǒng)的營銷理念是用戶需要什么企業(yè)生產(chǎn)什么，新的營銷理念應為：使用戶在市場競爭中始終保持優(yōu)勝地位。制造企業(yè)的經(jīng)營者和科技人員應圍繞這種理念來規(guī)化自身的工作和企業(yè)行為，作好廣義的、深層次的、全方位的服務工作。只有在這種理念指導下，企業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)才能真正得到提高。
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