泡沫陶瓷过滤板上浆机的研究

摘 要：本文简单介绍了泡沫陶瓷过滤板上浆机的上浆原理，研发出一种多辊（5辊及以上）对辊上浆的方式。通过对比手工上浆、普通上浆和5辊上浆三种上浆方式对工作效率、坯体及制品性能的影响，得到采用多辊（5辊及以上）对辊上浆的方式，可明显提高上浆工序的效率、改善干燥后坯体质量及产品性能。

关键词：泡沫陶瓷；多辊；上浆机

1 前 言

随着有色金属铸造行业的飞速发展，泡沫陶瓷过滤板（器）得到越来越广泛的应用。据2010年的统计数据，铝制品铸造有约8000万吨的产量，铸造时使用的过滤板（器）80%来自国内产品，按1m3泡沫陶瓷过滤板（器）过滤1500t铝水，那么2010年铝行业对氧化铝泡沫陶瓷过滤板（器）的需求量约为4.3万m3，这个数字确实令人振奋。

随着国内工业的持续发展，2011年对泡沫陶瓷过滤板的需求还将进一步增加。但对于泡沫陶瓷生产厂家而言，改进泡沫陶瓷生产工艺、改善产品性能，成为企业争夺市场的关键。上浆是泡沫陶瓷生产过程中的一道重要工艺，上浆程度的好坏直接影响着陶瓷过滤器产品外观、通孔率及强度等性能。所谓上浆，是指将泡沫陶瓷前驱体（聚氨酯网状多孔海绵）浸渍于配好的浆料中，通过手工或机械设备将浆料均匀地附着在多孔海绵的网络上。同时，通过控制上浆后的重量来保证产品的通孔率和强度。

传统的上浆方法是把多孔海绵浸渍在配好的浆料中，通过操作人员不断地揉捏，使浆料依附在海绵的经络上；然后用木辊棒在其表面来回滚动，直到浆料均匀分布在海绵经络上。此方法的缺点是劳动强度高、效率低且浆料分布不均匀。目前厂家采用较多的是机械上浆法，但大多上浆机为三辊上浆，此上浆机在操作过程中的缺陷是过机次数较多、大件产品过机困难、过机后的重量不易控制等。本研究的目的在于提供一种能够较好地解决此类问题的设备。

2 泡沫陶瓷上浆工序

泡沫陶瓷的上浆特点在于其载体为多孔网状聚氨酯海绵，网孔呈三维立体状，如图1所示。上浆目的是将配制好的浆料均匀地挂在海绵网孔的经络上，如图2所示。

海绵载体会在后期的烧成工序中挥发，而海绵经络上的浆料则被高温烧结成瓷。因此，上浆的好坏直接影响着产品的使用性能，也是保证产品强度和通孔率的前提。

3 上浆设备的结构和工作原理

泡沫陶瓷上浆机是参考食品类加工机械改造而制成的，没有特定的行业标准或规范。因此，生产泡沫陶瓷过滤板的厂家所使用的上浆机一般都自制或委外订制，所以都不完全一样，但是大体相仿。

3.1上浆设备组成

通过对已有泡沫陶瓷上浆机的研究，并在此基础上做进一步的改造，发明了图3所示的5辊对辊上浆机，其机构组成见图3。

3.2上浆设备的工作原理

由齿轮减速电动机带动下辊筒（主动辊），下辊筒通过齿轮带动上辊筒（从动辊）实现对辊，将浸渍挂浆海绵从上、下辊筒中间进入，完成挤压上浆工序。

由于泡沫陶瓷过滤板规格较多，长宽及厚度要求的不同，上浆量要求也不一样，转速的快慢直接影响着上浆后坯体的性能，需根据海绵网孔及尺寸大小的不同，通过变频器来调节选择合适的辊筒转速。还可通过间距调节螺栓来调节上、下辊筒间距，从而调节挤压程度，控制上浆量，使上浆均匀，提高产品通孔率、强度、密度等。

由于氧化铝泡沫陶瓷和碳化硅泡沫陶瓷等浆料都呈酸性，要求上浆机的耐酸腐蚀性良好，若机身（尤其是辊筒）被腐蚀而生锈，锈迹便会带入浆料中而造成后期的产品出现锈斑，所以在设计制作时，要求对上、下辊筒进行表面镀铬处理，浆料储放箱采用不锈钢材质。

4 多辊对辊泡沫陶瓷上浆机的优缺点

4.1优点

相比于传统的手工挫揉工艺和原有的普通上浆设备，本文所改造的5辊泡沫陶瓷上浆机具有较为显著的优点：它不仅提高了生产效率，拓宽了上浆机的适用范围，生产出来的泡沫陶瓷产品也具有很好的一致性。并且产品的通孔率、强度及密度等性能都有很大改善。

生产同种规格的过滤板，采用手工上浆、普通上浆和五辊上浆三种方式，对应的工作效率、干燥后坯体质量及最终的产品性能的比较见表1。

4.2缺点

虽然现有泡沫陶瓷上浆机具有上述诸多的优点，但是其明显的缺点是横向辊间距固定，使尺寸小于200mm的过滤板无法达到均匀上浆的效果，因此建议在生产小规格过滤板时，在下辊筒安装防滑传送带，避免上浆效果不佳的问题，但操作方法比较烦琐，有待进一步提高。（下转第49页）

5 结 论

在泡沫陶瓷上浆过程中，上浆机起着极为重要的作用，新研发改造的5辊对辊上浆机在同等条件下，其工作效率为3.5 h/m3产品，干燥后坯体强度为0.4 MPa，产品通孔率为87%，产品密度为0.45 g/cm3，产品抗折强度为0.7 MPa，较好地满足了提高生产效率、改善上浆质量及产品性能的目的。今后，随着泡沫陶瓷过滤板生产工艺的不断成熟，上浆机也将实现智能机械化和自动化。

参考文献

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[3] 王少怀.机械设计师手册[M].北京：机械工业出版社，1989.

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