各类产业机械：塑料机械的介绍

         塑料加工工业中所用的各类机械和装置的总称。某些流体和固体输送?分离?破碎?磨碎以及干燥等通用性机械和设备?epe包装在塑料加工工业中也占有重要地位?所以常列为塑料机械。现代塑料机械的设计和制造?除有赖于机械工程和材料科学的发展外?特别与塑料工程理论研究的进展密切相关。 

         按塑料制品生产过程?塑料机械可分为塑料配混机械?塑料成型机械?塑料二次加工机械和塑料加工辅助机械或装置等四大类。塑料配混机械用于各种形式的塑料配混料的制造?包括捏合机?炼塑机(开炼机和密炼机)?切粒机?筛选机?破碎机和研磨机等。塑料成型机械又称塑料一次加工机械?用于塑料半制品或制品的成型?包括压塑机?注塑机?挤塑机?吹塑机?压延机?滚塑机?发泡机等。塑料二次加工机械用于塑料半制品或制品的再加工和后处理?包括热成型机?焊接机?热合机?烫印机?真空蒸镀机?植绒机?印刷机等。金属加工机床也常用于塑料二次加工。塑料加工辅助机械或装置用以实现塑料加工过程的合理化?包括自动计量供料装置?边角料自动回收装置?注塑制品自动取出装置?注塑模具快速更换装置?注塑模具冷却机?自动测厚装置以及原材料输送和贮存设备等。这类辅助机械或装置?已成为现代化塑料加工过程自动化所不可缺少的部分。 

         塑料机械的完善程度直接影响塑料半制品或制品的质量?产量和成本?因而必须能适应塑料配混和加工过程的温度和应力的变化?以及由此而引起的熔融物料性能变化?并适应化学腐蚀和机械磨损等特殊条件。近年来?塑料品级的专用化?工程塑料的发展?复合材料的出现?塑料产品结构大型化?轻量化和薄壁化等技术的发展要求塑料机械达到?针对制品生产目的而成套化?高速?省力?自动化?以提高制品生产效率?保证产品规格和质量误差最小的精密程度?能耗低?占地少?操作维护便易而安全。 

         密炼机 全称密闭式炼塑机。是塑料配混用的主要设备之一。按工作原理可分为间歇式和连续式两类。密炼机的主要结构参数为转子的转速?直径?长度及密炼机总容量。图1 密炼机结构 为椭圆形转子式间歇式密炼机的结构。它由密炼室?转子?上顶栓(压料装置)?下顶栓(卸料装置)?加热冷却装置以及传动系统等组成。其工作原理是?混合料由加料斗进入密炼室?在两个相对旋转的转子的间隙?转子与密炼室内壁间隙?转子与上下顶栓的间隙中?受到不断变化的剪切?捏炼和摩擦作用?使塑料生热而塑化?并混合均匀。间歇式密炼机已趋于标准化和系列化。市售密炼机按总容量有 4?25?50?75?150?250?380l等规格。 

         由于间歇式密炼机不适用于连续生产?60年代研制出连续式密炼机。较常用的有转子式连续密炼机和双螺杆混炼机。双螺杆混炼机种类很多。一般具有物料强制输送能力?混炼功能强?物料在双螺杆中的停留时间短?而且双螺杆的自洁性能好?能及时消除积料?减少物料降解现象?故应用日益普及。图2 双螺杆混炼-切粒机 为双螺杆混炼-切粒机。 

         注塑机 又称注射成型机。其工作循环见图3 注塑机工作循环示意 。按物料塑化方式可分为螺杆式和柱塞式注塑机?60年代后?柱塞式注塑机逐步被螺杆式注塑机取代。按注射装置的位置可分为卧式?立式和角式注塑机。各式注塑机的规格?国际上采用注射容量(cm3)/合模力(t)表示法。例如?SI-190/90?即表示注塑机注射容量为190cm3 ?合模力为90t。螺杆式注塑机由4部分组成(图4 螺杆式注塑机结构 )? 

          注射装置?由料筒?螺杆?喷嘴?料斗?计量装置?螺杆传动装置?注塑压缸和注射座移动压缸等部件组成。其主要作用是使塑料熔融并塑化均匀?再在一定压力和温度作用下将定量的熔融料注入注塑模中。 

          合模装置?又称锁模装置。由合模压缸?动模板?定模板?合模机构?拉杆?脱模装置安全栅门等组成。其主要作用是保证模具按规定程序和速度开启和闭合?并保证有足够的合模力使模具紧密闭合。合模装置分液压式?机械式和液压/机械混合式三大类。 

          液压传动和电气控制系统?保证注塑机按注塑工艺所规定程序的压力?速度?温度和时间准确无误地工作。液压传动系统由动力油泵?方向阀?节流阀?压力阀和油箱等组成。电气控制系统由动力控制?动作过程控制和加热控制等系统组成。

         除通用的热塑性塑料注塑机外?还有热固性塑料注塑机?发泡注塑机?排气式注塑机和反应注塑机等专用品种。

         挤塑机 又称挤出机。通常按螺杆数目分为单螺杆挤塑机?双螺杆挤塑机和多螺杆挤塑机?以前两者居多。单螺杆挤塑机(图5 单螺杆挤塑机 )由塑化系统?加热与冷却系统?传动系统和电气控制系统 4部分组成。塑化系统的主要部件是螺杆?根据塑料及其制品的品种?选择不同结构的螺杆。常用挤塑机的螺杆直径为30～250mm?转速为30～300r/min。螺杆长度通常为直径的20～25倍?最大为30倍。挤塑机机筒多用电加热器加热?多用水或空气冷却。挤塑机所用的传动机多为整流子电动机或直流电动机。 

         以挤塑机为中心配合各种供料和后续设备 (如引出?定型?冷却?卷取?截断等设备)?即可组成生产板?膜?管?带?丝等制品的生产线。挤塑机也可用于塑料配混。 

         吹塑机 又称中空制品成型机。可分为挤出吹塑机?注射吹塑机和特殊结构吹塑机三大类。拉伸吹塑机可归属于上述每一类中。 

         挤出吹塑机是挤出机与吹塑机和合模机构的组合体(图6 挤出吹塑机 )?由挤出机及型坯模头?吹胀装置?合模机构?型坯厚度控制系统和传动机构组成。型坯模头是决定吹塑制品质量的重要部件之一?通常有侧进料型模头和中央进料型模头(图7 两种类型的型坯模头 )。大型制品吹塑时多采用蓄料缸式型坯模头。蓄料缸容积最小为1kg?最大可达240kg。型坯厚度控制装置用于控制型坯壁厚?控制点最多达128点?一般为20～30点。挤出吹塑机可生产容积范围为2.5ml～104l的空心制品。 

         注射吹塑机是注塑机与吹塑机构的组合体?包括塑化机构?液压系统?控制电器及其它机械部件。常见的类型有三工位注射吹塑机(图8 三工位注射吹塑机 )和四工位注射吹塑机。三工位机有预制型坯?吹胀和脱模三个工位?每工位相隔120°。四工位机则多一预成型工位?每工位相隔90°。此外?还有工位间相隔180°的双工位注射吹塑机。注射吹塑机生产的塑料容器尺寸精确?无需二次加工?但模具费用较高。 

         特殊结构吹塑机是用片材?熔融料和冷坯为型坯吹塑具有特殊形状和用途的空心体的吹塑机。由于生产的制品的形状和要求不同?吹塑机的结构也各异。 

         压延机 将预热至加工温度的热塑性塑料?经过至少两个异向旋转的压辊的辊隙?使其成为连续薄膜或片材的塑料加工机械。通常和物料输送?筛析?计量?捏合和塑炼等先导装置?引离?牵引?压花?冷却?测厚?卷取?截断等后续装置?以及传动?监控和加热装置等组成完整的压延生产线?生产软硬薄膜?片材?人造革?墙纸和铺地卷材等产品。压延机按压辊数分为二辊?三辊?四辊和五辊等类型。按压辊排列形式可分为F?Z?S和L等型(图9 压延机压辊排列形式 )。 

         压延机由机架?压辊及其调节装置?传动系统和加热系统等部分组成(图10 塑料压延机 )。机架通常用铸铁制成?直接安装在铸铁或铸钢机座两侧?用以支承压辊轴承?轴交叉或压辊预弯曲装置?压辊调节装置?润滑装置和其它辅助装置。压辊由冷硬铸铁?铸钢制成?其长径比根据压辊材料的弯曲强度选定?约为2.6～3.5。为了补偿压辊受力产生的弯曲变形而造成制品厚度不匀的缺陷?压辊多制成腰鼓形?还可利用辊交叉装置和辊预弯曲装置消除制品的厚度不匀。每个压辊采用单独电动机传动。压辊加热一般采用水蒸气或过热水?要求两端温差不超过 1℃。每个压辊均有独立的自动加热系统。现代压延机都使用滚柱轴承代替传统的滑动轴承?以节约能量?提高轴承寿命和制品厚度的精度。 

         根据压延机规格的不同?所产软聚氯乙烯薄膜厚度为50～1000m?硬聚氯乙烯薄膜的最小厚度为60m。 

         热成型机 用于热塑性塑料片材的成型机基本上有两种形式?片卷供料式和单片供料式。片卷供料式热成型机以卷筒形片材供料?或直接与片材挤出机连成流水生产线。单片供料式热成型机则因送入的预截片料而得名。 

         连续式片卷供料式热成型机(图11 片卷供料式热成型机 )颇为流行?能以高速生产优质制品?并按模合规格供应?最普及的有60×60?90×90?125×106cm等规格。这类热成型机常设计有长度3～4倍于最长模具尺寸的加热炉。大部分加热炉是电加热?并安装在可从片材输送系统移开的架上。烘炉有 C型框式和落门式两种主要形式。热成型系统多采用液压或机械驱动。 

         单片供料式热成型机可分为回转式和梭式两类(图12 单片供料式热成型机工位形式 )。回转式热成型机常用于大量制品生产。常见的有三工位标准热成型机?工位回转度为120°?也有四工位热成型机?即增加一加热工位。梭式热成型机具有一成型工位?片材夹在夹框上?然后在加热炉上方往复移动。也设计成两个成型工位和一个烘炉组成的双工位热成型机。这类热成型机的加工适应性较广。