塑料造粒機   江蘇塑料造粒機

　螺桿的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)有直徑、長徑比、壓縮比、螺槽深度、螺旋角、螺桿與料筒的間隙等其中長徑比（Ｌ／Ｄｓ）對螺桿的工作特性有重大的影響。一般擠出機長徑比為１５～２５，但近年來發(fā)展的擠出機有達４０的，甚至更大。Ｌ／Ｄｓ大，能改善塑料的溫度分布，能使混合更均勻，還可減少擠出時的逆流和漏流，提高擠出機的生產(chǎn)能力。Ｌ／Ｄｓ過小，對塑料的混合和塑化都不利。因此，對于硬塑料、粉狀塑料要求塑化時間長，應(yīng)選較大的。 Ｌ／Ｄｓ大的螺桿適應(yīng)性強，可用于多種塑料的擠出。但Ｌ／Ｄｓ太大，熱敏性塑料會因受熱時間太長而出現(xiàn)分解，同時增加螺桿的自重，使制造和安裝都困難，也會增大擠出機的功率消耗。目前，Ｌ／Ｄｓ以２５居多。

（２）螺桿的壓縮比ε　　螺桿的壓縮比ε是指螺桿加料段第一個螺槽的容積與均化段最后一個螺槽的容積之比，它表示塑料通過螺桿的全過程被壓縮的程度。ε越大，塑料受到擠壓的作用也就越大，排除物料中空氣的能力就大。但ε太大，螺桿本身的機械強度下降。一般壓縮比ε在２～５之間。壓縮比ε的大小取決于擠出塑料的種類和形態(tài)，如粉狀塑料的相對密度小，夾帶空氣多，其壓縮比應(yīng)大于粒狀塑料。另外擠出薄壁狀制品時，壓縮比ε應(yīng)比擠出厚壁制品的大?！　。ǎ常┞莶凵疃龋嚷莶凵疃扔绊懰芰系乃芑皵D出效率，Ｈ較小時，對塑料可產(chǎn)生較高的剪切速率，有利于傳熱和塑化，但擠出生產(chǎn)率降低。因此，熱敏性塑料宜用。Ｈ大的深槽螺桿宜用熔體粘度低和熱穩(wěn)定性較高的塑料。在實際生產(chǎn)中，根據(jù)工藝需要，螺槽深度往往是變化的，根據(jù)螺桿各段的功能不同，螺槽的深度不同，最通用的是漸變螺桿，如：加料段的螺槽深度Ｈｌ是個定值，一般Ｈ１＞０．１Ｄｓ；壓縮段的螺槽深Ｈ２是漸變的，是一個變化值；均化段的螺槽深 Ｈ３是個定值，按經(jīng)驗 Ｈ３＝０．０２～０．０６ Ｄｓ。螺旋角θ是螺紋與螺桿橫截面之間的夾角，隨著θ的增大，擠出機的生產(chǎn)能力提高，但螺桿對塑料的擠壓剪切作用減少。出于機械加工的方便，?。模螅剑蹋?，則θ為１７．２６。為最常用的螺桿?！　。ǎ矗┞輻U與料筒的間隙δ　　螺桿與料筒的間隙δ，其大小影響擠出機的生產(chǎn)能力和物料的塑化。δ值大，熱傳導(dǎo)差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生產(chǎn)效率也不會高。但δ小時，熱傳導(dǎo)和剪切率都相應(yīng)提高。但δ過于小，就易引起物料降解。

塑料加工業(yè)是一項綜合性很強的技術(shù)型產(chǎn)業(yè)。它涉及到高分子化學，高分子物理，界面理論，塑料機械，塑料加工模具，配方設(shè)計原理及工藝控制等方面。擠出理論主要研究塑料在擠出機內(nèi)的運動情況與變化規(guī)律。擠出機中塑料料在一定外力作用下，于不同溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的高聚物的三種物理狀態(tài)，與螺桿結(jié)構(gòu)，塑料性能，加工條件之間的關(guān)系。從而進行合理工藝控制。以達到提高塑料料料料制品產(chǎn)量與質(zhì)量的目的。塑料高分子材料，在恒定的壓力下受熱時，于不同溫度范圍內(nèi)，出現(xiàn)玻璃態(tài)，高彈態(tài)，粘流態(tài)三種物理狀態(tài)。一般塑料的成型溫度在粘流溫度以上擠出成型工藝的控制參數(shù)包括成型溫度，擠出機工作壓力，螺桿轉(zhuǎn)速，擠出速度和牽引速度，加料速度，冷卻定型等。

1．原材料的預(yù)處聚烯烴是非吸水性材料，通常水分含量很低，可以滿足擠出的需要，但當聚烯烴含吸水性顏料，如炭黑時，對濕度敏感。另外，在使用回料及填充料時，含水量會增大。水分不但導(dǎo)致管材內(nèi)外表面粗糙，而且可能導(dǎo)致熔體中出現(xiàn)氣泡。通常應(yīng)對原料進行預(yù)處理。一般采用干燥處理，也可加相應(yīng)的具有除濕功能的助劑。如消泡劑等。PE的干溫度一般在60-90度。在此溫度下，產(chǎn)量可提高10%--25%。2．溫度控制擠出成型溫度是促使成型物料塑料化和塑料熔體流動的必要條件。對物料的塑料化及制品的質(zhì)量和產(chǎn)量有著十分重要的影響。 塑料擠出理論溫度窗口是在粘流溫度和降解溫度之間。對于聚烯烴來說溫度范圍較寬。通常在熔點以上，280度以下均可加工。要正確控制擠出成型溫度，必先了解被加工物料的承溫限度與其物理性能的相互關(guān)系。找出其特點和規(guī)律，才能選擇一個較佳的溫度范圍進行擠出成型。因此，在各段溫度設(shè)定應(yīng)考慮以下幾個方面：一是聚合物本身的性能，如熔點，分子量大小和分布，熔體指數(shù)等。其次考慮設(shè)備的性能。有的設(shè)備，進料段的溫度對主機電流的影響很大。再次，通過觀察管模頭擠出管坯表面是否光滑。有無氣泡等現(xiàn)象來判斷。

擠出溫度包括加熱器的設(shè)定溫度和熔體溫度。加熱溫度是指外加熱器所提供的溫度。熔體溫度是指螺桿前段與機頭連接間物料的溫度。

機筒溫度分布，從喂料區(qū)到模頭可能是平坦分布，遞增分布，遞減分布及混合分布。主要取決于材料物點和擠出機的結(jié)構(gòu)。

切粒機技術(shù)參數(shù)：

塑料造粒機的主機是擠塑機，它由擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)組成。

1.擠壓系統(tǒng)  擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機筒、料斗、機頭、和模具，塑料通過擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所建立壓力下，被螺桿連續(xù)的擠出機頭。

（1） 螺桿：是擠塑機的最主要部件，它直接關(guān)系到擠塑機的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)率，由高強度耐腐蝕的合金鋼制成。

（2） 機筒：是一金屬圓筒，一般用耐熱、耐壓強度較高、堅固耐磨、耐腐蝕的合金鋼或內(nèi)襯合金鋼的復(fù)合鋼管制成。機筒與螺桿配合，實現(xiàn)對塑料的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實，并向成型系統(tǒng)連續(xù)均勻輸送膠料。一般機筒的長度為其直徑的15～30倍，以使塑料得到充分加熱和充分塑化為原則。

（3） 料斗：料斗底部裝有截斷裝置，以便調(diào)整和切斷料流，料斗的側(cè)面裝有視孔和標定計量裝置。

（4） 機頭和模具：機頭由合金鋼內(nèi)套和碳素鋼外套構(gòu)成，機頭內(nèi)裝有成型模具。機頭的作用是將旋轉(zhuǎn)運動的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運動，均勻平穩(wěn)的導(dǎo)入模套中，并賦予塑料以必要的成型壓力。塑料在機筒內(nèi)塑化壓實，經(jīng)多孔濾板沿一定的流道通過機頭脖頸流入機頭成型模具，模芯模套適當配合，形成截面不斷減小的環(huán)形空隙，使塑料熔體在芯線的周圍形成連續(xù)密實的管狀包覆層。為保證機頭內(nèi)塑料流道合理，消除積存塑料的死角，往往安置有分流套筒，為消除塑料擠出時壓力波動，也有設(shè)置均壓環(huán)的。機頭上還裝有模具校正和調(diào)整的裝置，便于調(diào)整和校正模芯和模套的同心度。

擠塑機按照機頭料流方向和螺桿中心線的夾角，將機頭分成斜角機頭（夾角120o）和直角機頭。機頭的外殼是用螺栓固定在機身上，機頭內(nèi)的模具有模芯坐，并用螺帽固定在機頭進線端口，模芯座的前面裝有模芯，模芯及模芯座的中心有孔，用于通過芯線；在機頭前部裝有均壓環(huán)，用于均衡壓力；擠包成型部分由模套座和模套組成，模套的位置可由螺栓通過支撐來調(diào)節(jié)，以調(diào)整模套對模芯的相對位置，便于調(diào)節(jié)擠包層厚度的均勻性。機頭外部裝有加熱裝置和測溫裝置。

2.傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)的作用是驅(qū)動螺桿，供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉(zhuǎn)速，通常由電動機、減速器和軸承等組成。

3.加熱冷卻裝置 加熱與冷卻是塑料擠出過程能夠進行的必要條件。

（1） 現(xiàn)在擠塑機通常用的是電加熱，分為電阻加熱和感應(yīng)加熱，加熱片裝于機身、機脖、機頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內(nèi)的塑料，使之升溫，以達到工藝操作所需要的溫度。

（2） 冷卻裝置是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍而設(shè)置的。具體說是為了排除螺桿旋轉(zhuǎn)的剪切摩擦產(chǎn)生的多余熱量，以避免溫度過高使塑料分解、焦燒或定型困難。機筒冷卻分為水冷與風冷兩種，一般中小型擠塑機采用 風冷比較合適，大型則多采用水冷或兩種形式結(jié)合冷卻；螺桿冷卻主要采用中心水冷，目的是增加物料固體輸送率，穩(wěn)定出膠量，同時提高產(chǎn)品質(zhì)量；但在料斗處的冷卻，一是為了加強對固體物料的輸送作用，防止因升溫使塑料粒發(fā)粘堵塞料口，二是保證傳動部分正常工作。

二、 輔助設(shè)備

塑料造粒機組的輔機主要包括放線裝置、校直裝置、預(yù)熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計米器、火花試驗機、收線裝置。擠出機組的用途不同其選配用的輔助設(shè)備也不盡相同。如還有切斷器、吹干器、印字裝置等。

校直裝置：塑料擠出廢品類型中最常見的一種是偏心，而線芯各種型式的彎曲則是產(chǎn)生絕緣偏心的重要原因之一。在護套擠出中，護套表面的刮傷也往往是由纜芯的彎曲造成的。因此，各種擠塑機組中的校直裝置是必不可少。校直裝置的主要型式有：滾筒式（分為水平式和垂直式）；滑輪式（分為單滑輪和滑輪組）；絞輪式，兼起拖動、校直、穩(wěn)定張力等多種作用；壓輪式（分為水平式和垂直式）等。


冷卻裝置：成型的塑料擠包層在離開機頭后，應(yīng)立即進行冷卻定型，否則會在重力的作用下發(fā)生變形。冷卻的方式通常采用水冷卻，并根據(jù)水溫不同，分為急冷和緩冷。急冷就是冷水直接冷卻，急冷對塑料擠包層定型有利，但對結(jié)晶高聚物而言，因驟熱冷卻，易在擠包層組織內(nèi)部殘留內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致使用過程中產(chǎn)生龜裂，一般PVC塑膠層采用急冷。緩冷則是為了減少制品的內(nèi)應(yīng)力，在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水，使制品逐漸降溫定型，對PE、PP的擠出就采用緩冷進行，即經(jīng)過熱水、溫水、冷水三段冷卻。

預(yù)熱裝置：纜芯預(yù)熱對于絕緣擠出和護套擠出都是必要的。對于絕緣層，尤其是薄層絕緣，不能允許氣孔的存在，線芯在擠包前通過高溫預(yù)熱可以徹底清除表面的水份、油污。對于護套擠出來講，其主要作用在于烘干纜芯，防止由于潮氣（或繞包墊層的濕氣）的作用使護套中出現(xiàn)氣孔的可能。預(yù)熱還可防止擠出中塑料因驟冷而殘留內(nèi)壓力的作用。在擠塑料過程中，預(yù)熱可消除冷線進入高溫機頭，在模口處與塑膠接觸時形成的懸殊溫差，避免塑膠溫度的波動而導(dǎo)致擠出壓力的波動，從而穩(wěn)定擠出量，保證擠出質(zhì)量。擠塑機組中均采用電加熱線芯預(yù)熱裝置，要求有足夠的容量并保證升溫迅速，使線芯預(yù)熱和纜芯烘干效率高。預(yù)熱溫度受放線速度的制約，一般與機頭溫度相仿即可。

三、 控制系統(tǒng)

塑料造粒機的控制系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及工藝參數(shù)測量系統(tǒng)，主要由電器、儀表和執(zhí)行機構(gòu)（即控制屏和操作臺）組成。其主要作用是：控制和調(diào)節(jié)主輔機的拖動電機，輸出符合工藝要求的轉(zhuǎn)速和功率，并能使主輔機協(xié)調(diào)工作；檢測和調(diào)節(jié)擠塑機中塑料的溫度、壓力、流量；實現(xiàn)對整個機組的控制或自動控制。

擠出機組的電氣控制大致分為傳動控制和溫度控制兩大部分，實現(xiàn)對擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、螺桿冷卻、機筒冷卻、制品冷卻和外徑的控制，以及牽引速度、整齊排線和保證收線盤上從空盤到滿盤的恒張力收線控制。

1. 擠塑機主機的溫度控制

電線電纜絕緣和護套的塑料擠出是根據(jù)熱塑性塑料變形特性，使之處于粘流態(tài)進行的。除了要求螺桿和機筒外部加熱，傳到塑料使之融化擠出，還要考慮螺桿擠出塑料時其本身的發(fā)熱，因此要求主機的溫度應(yīng)從整體來考慮，既要考慮加熱器加熱的開與關(guān)，又要考慮螺桿的擠出熱量外溢的因素予以冷卻，要有有效的冷卻設(shè)施。并要求正確合理的確定測量元件熱電偶的位置和安裝方法，能從控溫儀表讀數(shù)準確反映主機各段的實際溫度。以及要求溫控儀表的精度與系統(tǒng)配合好，使整個主機溫度控制系統(tǒng)的波動穩(wěn)定度達到各種塑料的擠出溫度的要求。

2. 擠塑機的壓力控制

為了反映機頭的擠出情況，需要檢測擠出時的機頭壓力，由于國產(chǎn)擠塑機沒有機頭壓力傳感器，一般是對螺桿擠出后推力的測量替代機頭壓力的測量，螺桿負荷表（電流表或電壓表）能正確反映擠出壓力的大小。擠出壓力的波動，也是引起擠出質(zhì)量不穩(wěn)的重要因素之一，擠出壓力的波動與擠出溫度、冷卻裝置的使用，連續(xù)運轉(zhuǎn)時間的長短等因素密切相關(guān)。當發(fā)生異?，F(xiàn)象時，能排除的迅速排除，必須重新組織生產(chǎn)的則應(yīng)果斷停機，不但可以避免廢品的增多，更能預(yù)防事故的發(fā)生。通過檢測的壓力表讀數(shù)，就可以知道塑料在擠出時的壓力狀態(tài)，一般取后推力極限值報警控制。

3. 螺桿轉(zhuǎn)速的控制

螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定是主機傳動的重要工藝要求之一。螺桿轉(zhuǎn)速直接決定出膠量和擠出速度，正常生產(chǎn)總希望盡可能實現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速及實現(xiàn)高產(chǎn)，對擠塑機要求螺桿轉(zhuǎn)速從起動到所需工作轉(zhuǎn)速時，可供使用的調(diào)速范圍要大。而且對轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性要求高，因為轉(zhuǎn)速的波動將導(dǎo)致擠出量的波動，影響擠出質(zhì)量，所以在牽引線速度沒有變化情況下，就會造成線纜外徑的變化。同理如牽引裝置線速波動大也會造成線纜外徑的變化，螺桿和牽引線速度可通過操作臺上相應(yīng)儀表反映出來，擠出時應(yīng)密切觀察，確保優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

4.外徑的控制

如上所述為了保證制品線纜外徑的尺寸，除要求控制線芯（纜芯）的尺寸公差外，在擠出溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、牽引裝置線速度等方面應(yīng)有所控制保證，而外徑的測量控制則綜合反映上述控制的精度和水平。在擠塑機組設(shè)備中，特別是高速擠塑生產(chǎn)線上，應(yīng)配用在線外徑檢測儀，隨時對線纜外徑進行檢測，并且將超差信號反饋以調(diào)整牽引或螺桿的轉(zhuǎn)速，糾正外徑超差。

5. 收卷要求的張力控制


為了保證不同線速下的收線，從空盤到滿盤工作的恒張力要求，希望收排線裝置有貯線張力調(diào)整機構(gòu)，或在電氣上考慮恒線速度系統(tǒng)和恒張力系統(tǒng)的收卷等等。

6. 整機的電氣自動化控制
這是實現(xiàn)高速擠出生產(chǎn)線應(yīng)具備的工藝控制要求，主要是：開機溫度聯(lián)鎖；工作壓力保護與聯(lián)鎖；擠出、牽引兩大部件傳動的比例同步控制；收線與牽引的同步控制；外徑在線檢測與反饋控制；根據(jù)各種不同需要組成部件的單機與整機跟蹤的控制。