紙質澆道管原漿漿料攪拌器的選擇和設計

馬斌悍 王利民 邵亮峰

摘要：紙質澆道管屬于紙漿模塑行業在工業應用領域的又一創新應用，其原漿漿料包含比重較小的纖維和比重較大的耐火材料、改性填料等，在制漿模塑的過程中易發生物料沉降現象，本文就此現象進行分析，經過比對多種不同類型的攪拌器，提出了適用于紙質澆道管原漿漿料的攪拌器。

Abstract： Paper sprue tube belongs to the paper pulp molding industry in another innovative applications in the field of industrial applications. It's virgin pulp contains smaller proportion of fiber and larger proportion of refractories， modification of packing，etc. It's prone to sedimentation in the process of paper pulp molding. This paper analyzes the phenomenon， compares a variety of different types of agitator， and puts forward the suitable pulp agitator for paper sprue tube.

關鍵詞：紙質澆道管；漿料；沉降；攪拌器

Key words： paper sprue tube；pulp；sedimentation；agitator

中圖分類號：TQ320.5+1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0126-02

0 引言

紙質澆道管是代替傳統、落后的陶瓷澆道管的一種綠色環保型的創新型新產品，其優異的性能得到越來越多的鑄造企業的認可。紙質澆道管采用有機纖維、無機纖維、耐火材料、改性填料等原料，通過真空吸附成型，具有鮮明的紙漿模塑特性[1]。和傳統的紙漿模塑產品相比較，紙質澆道管所添加的耐火材料、改性填料比重較大且添加量大，紙質澆道管原漿漿料在配漿后易發生沉降現象，主要發生在漿池死角、攪拌器旋轉軸底部、成型主機漿槽低部等部位。

1 紙質澆道管原漿漿料的沉降

1.1 沉降現象

工業用制品的紙漿模塑生產工藝流程包括：打漿、配漿、送漿、成型、干燥、整型等過程，鑄造用紙質澆道管的生產工藝也包括前面所述過程。經過實際檢測，紙質澆道管原漿漿料的沉降現象主要發生在配漿、成型兩個過程。

回收可再利用的廢紙箱等經過打漿設備打漿后，放入漿池中進行配漿，配漿時將前述耐火材料、改性填料和助劑等加入漿池內，并通過漿池所配備的攪拌裝置進行攪拌混合。為了保證多組分物料能均勻的分布在漿料中，配漿時現將所添加的物料與分散劑按一定比例配成漿料，一般的分散劑選擇為水，紙漿在攪拌裝置攪拌力的作用下在漿池內處于流動狀態，將所配的添加漿料緩慢、均勻的倒入漿池內，并達到均勻混合的狀態。攪拌循環的過程中，漿池的的死角、攪拌器旋轉軸底部，有大量的物料沉降堆積在一起。漿池物料沉降示意圖見圖1。

配漿后的漿料通過漿料循環泵壓送至成型主機漿槽內，待漿料浸滿漿槽后經回流管道回流至漿池內，實現漿料在漿池與漿槽之間的循環。與此同時成型主機的上下模合模后浸入紙漿中，進行紙漿模塑成型過程。此過程中，成型主機槽底部物料沉降堆積在一起，沉降現象要嚴重于漿池中的沉降。成型主機漿槽物料沉降示意圖見圖2。

1.2 沉降原因

漿池中物料受攪拌力的作用作旋轉流動狀態，由于邊界層的存在形成一個二次流，漿料中的填料等物料比重大于水，漿池底部漿料由外壁向中心流動的力使得物料沉降集中在旋轉軸底部，呈現出物料沉降的現象。

漿池中的漿料通過漿料循環泵壓送至成型主機漿槽內，壓送速度過快會溢出漿槽，壓送速度過慢不能將漿槽底部的物料吹起，物料逐漸沉降，沉降現象嚴重于漿池。設備的運轉時間越長，物料沉降越嚴重，會影響成型效果，更嚴重的是堵塞進料口，無法實現漿料在漿池與漿槽之間的循環。

2 攪拌器的選擇和設計

2.1 攪拌器的分類

紙漿模塑行業中，漿池中的攪拌器有循環泵式、渦輪式、螺旋槳式、螺葉式和管泵式等多種形式，分別適用于不同的漿料和漿池。不同攪拌器的適用范圍及特點，詳見表1[2]。

2.2 攪拌器的選擇和設計

紙質澆道管原漿漿料包含比重較輕的紙漿纖維和比重較大的耐火等填料，漿料濃度低但是比重大，故此易發生物料沉降。漿池和成型主機漿槽的沉降原因也不盡相同，需要不同的解決方法。

根據紙質澆道管原漿漿料特性，漿池中的攪拌器選擇為渦輪式或管泵式攪拌器，以破壞漿池中的二次流現象，避免物料沉降，并且提高漿料的混合攪拌效果。

成型主機漿槽中限于漿槽的空間大小，循環泵式攪拌器不能實現漿料很好的混合攪拌，其他如渦輪式、螺旋槳式等攪拌器也不能適用于槽中，需要選擇一種安裝空間、運轉空間小的攪拌器，實現槽中漿料的攪拌循環。

發現將壓縮空氣通入水中，水在壓縮空氣動力及空氣介質的作用下翻滾不斷，呈現不規則的紊流狀態。將其借鑒至成型主機漿槽中漿料的攪拌循環中，向漿料中通入壓縮空氣，破壞物料沉降現象，而且漿料呈現不規則的紊流，使得漿料中物料分布的更加的均勻，而且通入的壓縮空氣裝置不需要運轉，占用空間小，完全適合槽中漿料的攪拌旋轉。試驗證明這種方法完全可行，不僅杜絕了物料的沉降，還提高了紙管成型的效果[3]。漿槽中兩種攪拌器的攪拌效果對比，見表2。

3 結束語

綜上所述，物料沉降是影響紙質澆道管原漿漿料均勻性的因素，針對不同部位的不同特點，選擇設計合理、適當的攪拌器，是解決的漿料攪拌循環的有效方式，本文就漿池、成型主機槽兩處，選擇了兩種攪拌器，分別適用于兩處，有效的解決了物料的沉降現象。

參考文獻：

[1]曹敏道.鑄造用紙質澆道管及其成型工藝：中國.CN101508005[P].2009.08.19.

[2]朱圣光，夏欣.紙漿模塑工藝與技術[M].北京：機械工業出版社，2007：73-77.

[3]李磊，拓凌璽，等.氣動攪拌裝置和磁懸液的制備方法：中國.CN201610314062.9[P].2016.05.13.