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塑料造粒機(jī) 江蘇塑料造粒機(jī)
螺桿的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)有直徑、長(zhǎng)徑比、壓縮比、螺槽深度、螺旋角、螺桿與料筒的間隙等其中長(zhǎng)徑比(L/Ds)對(duì)螺桿的工作特性有重大的影響。一般擠出機(jī)長(zhǎng)徑比為15~25,但近年來(lái)發(fā)展的擠出機(jī)有達(dá)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(shí)的逆流和漏流,提高擠出機(jī)的生產(chǎn)能力。L/Ds過(guò)小,對(duì)塑料的混合和塑化都不利。因此,對(duì)于硬塑料、粉狀塑料要求塑化時(shí)間長(zhǎng),應(yīng)選較大的。 L/Ds大的螺桿適應(yīng)性強(qiáng),可用于多種塑料的擠出。但L/Ds太大,熱敏性塑料會(huì)因受熱時(shí)間太長(zhǎng)而出現(xiàn)分解,同時(shí)增加螺桿的自重,使制造和安裝都困難,也會(huì)增大擠出機(jī)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(gè)螺槽的容積與均化段最后一個(gè)螺槽的容積之比,它表示塑料通過(guò)螺桿的全過(guò)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(jī)械強(qiáng)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(duì)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(shí),壓縮比ε應(yīng)比擠出厚壁制品的大。 (3)螺槽深度H螺槽深度影響塑料的塑化及擠出效率,H較小時(shí),對(duì)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(shí)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(gè)定值,一般H1>0.1Ds;壓縮段的螺槽深H2是漸變的,是一個(gè)變化值;均化段的螺槽深 H3是個(gè)定值,按經(jīng)驗(yàn) 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(jī)的生產(chǎn)能力提高,但螺桿對(duì)塑料的擠壓剪切作用減少。出于機(jī)械加工的方便,取Ds=Ls,則θ為17.26。為最常用的螺桿。 (4)螺桿與料筒的間隙δ 螺桿與料筒的間隙δ,其大小影響擠出機(jī)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(huì)高。但δ小時(shí),熱傳導(dǎo)和剪切率都相應(yīng)提高。但δ過(guò)于小,就易引起物料降解。
塑料加工業(yè)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)型產(chǎn)業(yè)。它涉及到高分子化學(xué),高分子物理,界面理論,塑料機(jī)械,塑料加工模具,配方設(shè)計(jì)原理及工藝控制等方面。擠出理論主要研究塑料在擠出機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況與變化規(guī)律。擠出機(jī)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(jìn)行合理工藝控制。以達(dá)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(shí),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(jī)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(dāng)聚烯烴含吸水性顏料,如炭黑時(shí),對(duì)濕度敏感。另外,在使用回料及填充料時(shí),含水量會(huì)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(duì)原料進(jìn)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(dòng)的必要條件。對(duì)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(duì)于聚烯烴來(lái)說(shuō)溫度范圍較寬。通常在熔點(diǎn)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(diǎn)和規(guī)律,才能選擇一個(gè)較佳的溫度范圍進(jìn)行擠出成型。因此,在各段溫度設(shè)定應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面:一是聚合物本身的性能,如熔點(diǎn),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(jìn)料段的溫度對(duì)主機(jī)電流的影響很大。再次,通過(guò)觀察管模頭擠出管坯表面是否光滑。有無(wú)氣泡等現(xiàn)象來(lái)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(jī)頭連接間物料的溫度。
機(jī)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(diǎn)和擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)。
項(xiàng)目型號(hào) |
SJLZ-65*22-250 |
SJLZ-65-60 |
SJLZ-90-100 |
SJLZ-120-190 |
主機(jī)型號(hào) |
SJSZ-65*22 |
SJ-65 |
SJ90 |
SJ-120 |
主機(jī)名稱 |
錐形雙螺桿擠出機(jī) |
單螺桿擠出機(jī) |
單螺桿擠出機(jī) |
單螺桿擠出機(jī) |
切粒規(guī)格 |
∮3*3 |
∮3*3 |
∮3*3 |
∮3*3 |
切粒速度rpm |
40-200 |
40-200 |
40-200 |
40-200 |
最大產(chǎn)量kg/h |
250 |
120 |
150 |
200 |
送料冷卻方式 |
風(fēng)送 風(fēng)冷 |
風(fēng)送 風(fēng)冷 |
風(fēng)送 風(fēng)冷 |
風(fēng)送 風(fēng)冷 |
總功率kw |
70 |
47.37 |
59.5 |
106 |
機(jī)組重量kg |
4400 |
3800 |
4000 |
4400 |
尺寸L*W*Hmm |
11000*2500*3000 |
10000*2500*300 |
10000*2500*3000 |
12000*2500*3000 |
切粒機(jī)技術(shù)參數(shù):
電源 |
220V/50HZ |
電機(jī)轉(zhuǎn)速 |
1460r/min |
尺寸 |
450Х350Х920mm |
重量 |
45Kg |
電機(jī)功率 |
0.55KW |
刀片尺寸 |
110Х63Х8mm |
刀片數(shù)量 |
6把 |
間隙 |
5-10mm |
塑料造粒機(jī)的主機(jī)是擠塑機(jī),它由擠壓系統(tǒng)、傳動(dòng)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(jī)筒、料斗、機(jī)頭、和模具,塑料通過(guò)擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體,并在這一過(guò)程中所建立壓力下,被螺桿連續(xù)的擠出機(jī)頭。
(1) 螺桿:是擠塑機(jī)的最主要部件,它直接關(guān)系到擠塑機(jī)的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)率,由高強(qiáng)度耐腐蝕的合金鋼制成。
(2) 機(jī)筒:是一金屬圓筒,一般用耐熱、耐壓強(qiáng)度較高、堅(jiān)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(jī)筒與螺桿配合,實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實(shí),并向成型系統(tǒng)連續(xù)均勻輸送膠料。一般機(jī)筒的長(zhǎng)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?cái)嘌b置,以便調(diào)整和切斷料流,料斗的側(cè)面裝有視孔和標(biāo)定計(jì)量裝置。
(4) 機(jī)頭和模具:機(jī)頭由合金鋼內(nèi)套和碳素鋼外套構(gòu)成,機(jī)頭內(nèi)裝有成型模具。機(jī)頭的作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運(yùn)動(dòng),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(jī)筒內(nèi)塑化壓實(shí),經(jīng)多孔濾板沿一定的流道通過(guò)機(jī)頭脖頸流入機(jī)頭成型模具,模芯模套適當(dāng)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(shí)的管狀包覆層。為保證機(jī)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(shí)壓力波動(dòng),也有設(shè)置均壓環(huán)的。機(jī)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(jī)按照機(jī)頭料流方向和螺桿中心線的夾角,將機(jī)頭分成斜角機(jī)頭(夾角120o)和直角機(jī)頭。機(jī)頭的外殼是用螺栓固定在機(jī)身上,機(jī)頭內(nèi)的模具有模芯坐,并用螺帽固定在機(jī)頭進(jìn)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(guò)芯線;在機(jī)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(guò)支撐來(lái)調(diào)節(jié),以調(diào)整模套對(duì)模芯的相對(duì)位置,便于調(diào)節(jié)擠包層厚度的均勻性。機(jī)頭外部裝有加熱裝置和測(cè)溫裝置。
2.傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是驅(qū)動(dòng)螺桿,供給螺桿在擠出過(guò)程中所需要的力矩和轉(zhuǎn)速,通常由電動(dòng)機(jī)、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(guò)程能夠進(jìn)行的必要條件。
(1) 現(xiàn)在擠塑機(jī)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(jī)身、機(jī)脖、機(jī)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(dá)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(shuō)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(guò)高使塑料分解、焦燒或定型困難。機(jī)筒冷卻分為水冷與風(fēng)冷兩種,一般中小型擠塑機(jī)采用 風(fēng)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(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量;但在料斗處的冷卻,一是為了加強(qiáng)對(duì)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(dòng)部分正常工作。
二、 輔助設(shè)備
塑料造粒機(jī)組的輔機(jī)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(jì)米器、火花試驗(yàn)機(jī)、收線裝置。擠出機(jī)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(jiàn)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(hù)套擠出中,護(hù)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(jī)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(dòng)、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(kāi)機(jī)頭后,應(yīng)立即進(jìn)行冷卻定型,否則會(huì)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(duì)塑料擠包層定型有利,但對(duì)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(guò)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(duì)PE、PP的擠出就采用緩冷進(jìn)行,即經(jīng)過(guò)熱水、溫水、冷水三段冷卻。
預(yù)熱裝置:纜芯預(yù)熱對(duì)于絕緣擠出和護(hù)套擠出都是必要的。對(duì)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(guò)高溫預(yù)熱可以徹底清除表面的水份、油污。對(duì)于護(hù)套擠出來(lái)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(hù)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(guò)程中,預(yù)熱可消除冷線進(jìn)入高溫機(jī)頭,在模口處與塑膠接觸時(shí)形成的懸殊溫差,避免塑膠溫度的波動(dòng)而導(dǎo)致擠出壓力的波動(dòng),從而穩(wěn)定擠出量,保證擠出質(zhì)量。擠塑機(jī)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(jī)頭溫度相仿即可。
三、 控制系統(tǒng)
塑料造粒機(jī)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(cè)量系統(tǒng),主要由電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即控制屏和操作臺(tái))組成。其主要作用是:控制和調(diào)節(jié)主輔機(jī)的拖動(dòng)電機(jī),輸出符合工藝要求的轉(zhuǎn)速和功率,并能使主輔機(jī)協(xié)調(diào)工作;檢測(cè)和調(diào)節(jié)擠塑機(jī)中塑料的溫度、壓力、流量;實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)組的控制或自動(dòng)控制。
擠出機(jī)組的電氣控制大致分為傳動(dòng)控制和溫度控制兩大部分,實(shí)現(xiàn)對(duì)擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、螺桿冷卻、機(jī)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(jī)主機(jī)的溫度控制
電線電纜絕緣和護(hù)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(jìn)行的。除了要求螺桿和機(jī)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(shí)其本身的發(fā)熱,因此要求主機(jī)的溫度應(yīng)從整體來(lái)考慮,既要考慮加熱器加熱的開(kāi)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(cè)量元件熱電偶的位置和安裝方法,能從控溫儀表讀數(shù)準(zhǔn)確反映主機(jī)各段的實(shí)際溫度。以及要求溫控儀表的精度與系統(tǒng)配合好,使整個(gè)主機(jī)溫度控制系統(tǒng)的波動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到各種塑料的擠出溫度的要求。
2. 擠塑機(jī)的壓力控制
為了反映機(jī)頭的擠出情況,需要檢測(cè)擠出時(shí)的機(jī)頭壓力,由于國(guó)產(chǎn)擠塑機(jī)沒(méi)有機(jī)頭壓力傳感器,一般是對(duì)螺桿擠出后推力的測(cè)量替代機(jī)頭壓力的測(cè)量,螺桿負(fù)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(dòng),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(dòng)與擠出溫度、冷卻裝置的使用,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的長(zhǎng)短等因素密切相關(guān)。當(dāng)發(fā)生異常現(xiàn)象時(shí),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(jī),不但可以避免廢品的增多,更能預(yù)防事故的發(fā)生。通過(guò)檢測(cè)的壓力表讀數(shù),就可以知道塑料在擠出時(shí)的壓力狀態(tài),一般取后推力極限值報(bào)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(jī)傳動(dòng)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(shí)現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速及實(shí)現(xiàn)高產(chǎn),對(duì)擠塑機(jī)要求螺桿轉(zhuǎn)速?gòu)钠饎?dòng)到所需工作轉(zhuǎn)速時(shí),可供使用的調(diào)速范圍要大。而且對(duì)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性要求高,因?yàn)檗D(zhuǎn)速的波動(dòng)將導(dǎo)致擠出量的波動(dòng),影響擠出質(zhì)量,所以在牽引線速度沒(méi)有變化情況下,就會(huì)造成線纜外徑的變化。同理如牽引裝置線速波動(dòng)大也會(huì)造成線纜外徑的變化,螺桿和牽引線速度可通過(guò)操作臺(tái)上相應(yīng)儀表反映出來(lái),擠出時(shí)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(cè)量控制則綜合反映上述控制的精度和水平。在擠塑機(jī)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(cè)儀,隨時(shí)對(duì)線纜外徑進(jìn)行檢測(cè),并且將超差信號(hào)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(jī)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(jī)的電氣自動(dòng)化控制
這是實(shí)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(kāi)機(jī)溫度聯(lián)鎖;工作壓力保護(hù)與聯(lián)鎖;擠出、牽引兩大部件傳動(dòng)的比例同步控制;收線與牽引的同步控制;外徑在線檢測(cè)與反饋控制;根據(jù)各種不同需要組成部件的單機(jī)與整機(jī)跟蹤的控制。