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塑料機械2016-10-10李建玲
塑料加工工業中所用的各類機械和裝置的總稱。某些流體和固體輸送、分離、破碎、磨碎以及干燥等通用性機械和設備，在塑料加工工業中也占有重要地位，所以常列為塑料機械。現代塑料機械的設計和制造，除有賴于機械工程和材料科學的發展外，特別與塑料工程理論研究的進展密切相關。 按塑料制品生產過程，塑料機械可分為塑料配混機械、塑料成型機械、塑料二次加工機械和塑料加工輔助機械或裝置等四大類。塑料配混機械用于各種形式的塑料配混料的制造，包括捏合機、煉塑機（開煉機和密煉機）、切粒機、篩選機、破碎機和研磨機等。塑料成型機械又稱塑料一次加工機械，用于塑料半制品或制品的成型，包括壓塑機、注塑機、擠塑機、吹塑機、壓延機、滾塑機、發泡機等。塑料二次加工機械用于塑料半制品或制品的再加工和后處理，包括熱成型機、焊接機、熱合機、燙印機、真空蒸鍍機、植絨機、印刷機等。金屬加工機床也常用于塑料二次加工。塑料加工輔助機械或裝置用以實現塑料加工過程的合理化，包括自動計量供料裝置、邊角料自動回收裝置、注塑制品自動取出裝置、注塑模具快速更換裝置、注塑模具冷卻機、自動測厚裝置以及原材料輸送和貯存設備等。這類輔助機械或裝置，已成為現代化塑料加工過程自動化所不可缺少的部分。 塑料機械的完善程度直接影響塑料半制品或制品的質量、產量和成本，因而必須能適應塑料配混和加工過程的溫度和應力的變化，以及由此而引起的熔融物料性能變化，并適應化學腐蝕和機械磨損等特殊條件。近年來，塑料品級的專用化，工程塑料的發展，復合材料的出現，塑料產品結構大型化、輕量化和薄壁化等技術的發展要求塑料機械達到:針對制品生產目的而成套化;高速、省力、自動化，以提高制品生產效率；保證產品規格和質量誤差最小的精密程度；能耗低，占地少，操作維護便易而安全。 密煉機全稱密閉式煉塑機。是塑料配混用的主要設備之一。按工作原理可分為間歇式和連續式兩類。密煉機的主要結構參數為轉子的轉速、直徑、長度及密煉機總容量。圖1 為橢圓形轉子式間歇式密煉機的結構。它由密煉室、轉子、上頂栓（壓料裝置）、下頂栓（卸料裝置）、加熱冷卻裝置以及傳動系統等組成。其工作原理是：混合料由加料斗進入密煉室，在兩個相對旋轉的轉子的間隙、轉子與密煉室內壁間隙、轉子與上下頂栓的間隙中，受到不斷變化的剪切、捏煉和摩擦作用，使塑料生熱而塑化，并混合均勻。間歇式密煉機已趨于標準化和系列化。市售密煉機按總容量有 4、25、50、75、150、250、380l等規格。 由于間歇式密煉機不適用于連續生產，60年代研制出連續式密煉機。較常用的有轉子式連續密煉機和雙螺桿混煉機。雙螺桿混煉機種類很多。一般具有物料強制輸送能力，混煉功能強，物料在雙螺桿中的停留時間短，而且雙螺桿的自潔性能好，能及時消除積料，減少物料降解現象,故應用日益普及。圖2 為雙螺桿混煉－切粒機。 注塑機 又稱注射成型機。其工作循環見圖3。按物料塑化方式可分為螺桿式和柱塞式注塑機，60年代后，柱塞式注塑機逐步被螺桿式注塑機取代。按注射裝置的位置可分為臥式、立式和角式注塑機。各式注塑機的規格,國際上采用注射容量(cm)/合模力(t)表示法。例如，SI-190／90,即表示注塑機注射容量為190cm，合模力為90t。螺桿式注塑機由4部分組成（圖4）：
①注射裝置：由料筒、螺桿、噴嘴、料斗、計量裝置、螺桿傳動裝置、注塑壓缸和注射座移動壓缸等部件組成。其主要作用是使塑料熔融并塑化均勻，再在一定壓力和溫度作用下將定量的熔融料注入注塑模中。 ②合模裝置：又稱鎖模裝置。由合模壓缸、動模板、定模板、合模機構、拉桿、脫模裝置安全柵門等組成。其主要作用是保證模具按規定程序和速度開啟和閉合，并保證有足夠的合模力使模具緊密閉合。合模裝置分液壓式、機械式和液壓／機械混合式三大類。 ③液壓傳動和電氣控制系統：保證注塑機按注塑工藝所規定程序的壓力、速度、溫度和時間準確無誤地工作。液壓傳動系統由動力油泵、方向閥、節流閥、壓力閥和油箱等組成。電氣控制系統由動力控制、動作程序控制和加熱控制等系統組成。 除通用的熱塑性塑料注塑機外，還有熱固性塑料注塑機、發泡注塑機、排氣式注塑機和反應注塑機等專用品種。 擠塑機又稱擠出機。通常按螺桿數目分為單螺桿擠塑機、雙螺桿擠塑機和多螺桿擠塑機，以前兩者居多。單螺桿擠塑機(圖5 )由塑化系統、加熱與冷卻系統、傳動系統和電氣控制系統 4部分組成。塑化系統的主要部件是螺桿,根據塑料及其制品的品種,選擇不同結構的螺桿。常用擠塑機的螺桿直徑為30～250mm，轉速為30～300r/min。螺桿長度通常為直徑的20～25倍，最大為30倍。擠塑機機筒多用電加熱器加熱，多用水或空氣冷卻。擠塑機所用的傳動機多為整流子電動機或直流電動機。 以擠塑機為中心配合各種供料和后續設備 (如引出、定型、冷卻、卷取、截斷等設備),即可組成生產板、膜、管、帶、絲等制品的生產線。擠塑機也可用于塑料配混。 吹塑機又稱中空制品成型機。可分為擠出吹塑機、注射吹塑機和特殊結構吹塑機三大類。拉伸吹塑機可歸屬于上述每一類中。 擠出吹塑機是擠出機與吹塑機和合模機構的組合體（圖6）,由擠出機及型坯模頭、吹脹裝置、合模機構、型坯厚度控制系統和傳動機構組成。型坯模頭是決定吹塑制品質量的重要部件之一，通常有側進料型模頭和中央進料型模頭(圖7 )。大型制品吹塑時多采用蓄料缸式型坯模頭。蓄料缸容積最小為1kg，最大可達240kg。型坯厚度控制裝置用于控制型坯壁厚,控制點最多達128點，一般為20～30點。擠出吹塑機可生產容積范圍為2.5ml～10l的空心制品。
注射吹塑機是注塑機與吹塑機構的組合體，包括塑化機構、液壓系統、控制電器及其他機械部件。常見的類型有三工位注射吹塑機（圖8 ）和四工位注射吹塑機。三工位機有預制型坯、吹脹和脫模三個工位,每工位相隔120°。四工位機則多一預成型工位，每工位相隔90°。此外,還有工位間相隔180°的雙工位注射吹塑機。注射吹塑機生產的塑料容器尺寸精確，無需二次加工，但模具費用較高。 特殊結構吹塑機是用片材、熔融料和冷坯為型坯吹塑具有特殊形狀和用途的空心體的吹塑機。由于生產的制品的形狀和要求不同，吹塑機的結構也各異。 壓延機將預熱至加工溫度的熱塑性塑料，經過至少兩個異向旋轉的壓輥的輥隙，使其成為連續薄膜或片材的塑料加工機械。通常和物料輸送、篩析、計量、捏合和塑煉等先導裝置，引離、牽引、壓花、冷卻、測厚、卷取、截斷等后續裝置，以及傳動、監控和加熱裝置等組成完整的壓延生產線，生產軟硬薄膜、片材、人造革、墻紙和鋪地卷材等產品。壓延機按壓輥數分為二輥、三輥、四輥和五輥等類型。按壓輥排列形式可分為F、Z、S和L等型（圖9）。 壓延機由機架、壓輥及其調節裝置、傳動系統和加熱系統等部分組成（圖10）。機架通常用鑄鐵制成,直接安裝在鑄鐵或鑄鋼機座兩側,用以支承壓輥軸承、軸交叉或壓輥預彎曲裝置、壓輥調節裝置、潤滑裝置和其他輔助裝置。壓輥由冷硬鑄鐵、鑄鋼制成，其長徑比根據壓輥材料的彎曲強度選定，約為2.6～3.5。為了補償壓輥受力產生的彎曲變形而造成制品厚度不勻的缺陷，壓輥多制成腰鼓形，還可利用輥交叉裝置和輥預彎曲裝置消除制品的厚度不勻。每個壓輥采用單獨電動機傳動。壓輥加熱一般采用水蒸氣或過熱水，要求兩端溫差不超過 1℃。每個壓輥均有獨立的自動加熱系統。現代壓延機都使用滾柱軸承代替傳統的滑動軸承，以節約能量，提高軸承壽命和制品厚度的精度。 根據壓延機規格的不同，所產軟聚氯乙烯薄膜厚度為50～1000μm，硬聚氯乙烯薄膜的最小厚度為60μm。 熱成型機用于熱塑性塑料片材的成型機基本上有兩種形式：片卷供料式和單片供料式。片卷供料式熱成型機以卷筒形片材供料，或直接與片材擠出機連成流水生產線。單片供料式熱成型機則因送入的預截片料而得名。 連續式片卷供料式熱成型機（圖11）頗為流行，能以高速生產優質制品，
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