中空吹塑機生產(chǎn)線的輔助設備與智能化生產(chǎn)線構(gòu)成（上）

邱睿 邱建成

前言

擠出中空吹塑機的輔助設備對于提高主機的生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，減輕操作工人勞動強度，組成智能化吹塑機生產(chǎn)線等方面都起著十分重要的作用。

擠出吹塑中空成型機的輔助設備主要有：原料上料與干燥設備、空氣壓縮設備及壓縮空氣冷卻干燥設備、模具冷卻與除濕設備、回料粉碎設備、模內(nèi)貼標設備與產(chǎn)品檢測設備、模具冷卻水的水處理設備，以及吹塑制品后加工設備等。目前，國產(chǎn)擠出吹塑中空成型機的各類輔助設備已經(jīng)與主機進行聯(lián)機，組成高速吹塑生產(chǎn)線，并已經(jīng)實現(xiàn)電氣自動化控制。

1. 原料混合、計量、上料系統(tǒng)與干燥系統(tǒng)

1.1 原料混合設備

塑料混合機的名稱較多，還有：塑料混色機、塑料攪拌機、色母混色機、塑料混料機、塑料攪料機、塑料拌料機等名稱。其實只是在各行各業(yè)應用中的命名不同而已，實際上都是一種攪拌、混色、拌料設備，因為這是針對塑料行業(yè)而設計的一款產(chǎn)品，主要用于塑料顏色混合，是利用攪料葉片旋渦式高速運轉(zhuǎn)，使塑料粒（或樹脂粉）高速翻滾碰撞磨擦發(fā)熱，使物料在混色的同時也使水份從排氣口或是排氣管快速蒸發(fā)而達到干燥的目的。

1.1.1 塑料混合機用途：

在塑料行業(yè)中用于塑料顆?；旌?，使不同塑料混合均勻，采用高速電機，混合的過程中不產(chǎn)生物料的溶解、揮發(fā)或變質(zhì)。

塑料混合機的品種、型號較多，介紹一些在中空吹塑工藝中有代表性的塑料混合機，供參考。

1.1.2 塑料混合機結(jié)構(gòu)特征：

a. 整體機座，結(jié)構(gòu)堅固、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，攪拌槳葉撥片及物料接觸處全用不銹鋼制成，有良好的耐腐蝕性，保持物料的質(zhì)量和清潔，不致變色。

b. 傳動機構(gòu)采用高速電機帶動蝸桿的立式攪拌槳葉撥片直接傳動，使用時無過大響聲，并有足夠的儲油量，能得到良好的潤滑。

1.1.3 塑料混合機的構(gòu)造說明：

如圖1 為一種混合機的簡圖。

圖1 一種混合機簡圖

1） 減速器系為混合機之主要傳動結(jié)構(gòu)，它位于桶體的底部，工作時裝置在機座機內(nèi)，軸為直立狀態(tài)并裝有固定鍵，能使塑料立式混合機的攪拌槳自由裝拆。

2） 桶體為立體型，采用不銹鋼制造，內(nèi)裝立式攪拌槳葉片，置于在塑料混合機的高速旋轉(zhuǎn)軸上。

3） 機座及電動機裝置為一整體結(jié)構(gòu)，電動機裝在桶底最低部，電動機經(jīng)過減速機直接帶動攪拌槳葉運轉(zhuǎn)，保持傳動力。

4） 電器箱是控制機器運轉(zhuǎn)的裝置，它一般位于桶體的右側(cè)。常見小型立式混合機見圖2。

圖2 兩種小型塑料混合機外觀圖

1.1.4 塑料混合機使用說明及注意事項：

1） 使用前應進行一次空運轉(zhuǎn)試車，在試機前應先檢查塑料混合機全部連接件的堅固程度，減速機內(nèi)的潤滑油油量和電器設備的完整性，然后閉合總開關，通入電源，進行空運轉(zhuǎn)試機。

2） 空運轉(zhuǎn)試驗。在未發(fā)現(xiàn)不正常的響聲等不良現(xiàn)象的情況下，才可使塑料混合機投入生產(chǎn)。

3） 在運轉(zhuǎn)中如需鏟刮機內(nèi)桶壁物料，應用竹木器工具，切不可用手，以免造成傷手事故。

4） 在使用中如發(fā)現(xiàn)機器震動異常或發(fā)出不正常怪聲，應立即停機并且進行全面檢查。

5） 使用負荷不要過大，如超過負荷應立即減少混合容量。

6） 攪拌槳葉的兩端軸封應保持清潔，以免造成塑料發(fā)黑、變質(zhì)，應完好，切勿使塑料混合機發(fā)生堵塞，防止?jié)櫥鸵绯龆雇皟?nèi)物料發(fā)黑、變質(zhì)。

7） 操作人員必須熟悉塑料混合機的技術(shù)性能、內(nèi)部構(gòu)造、控制結(jié)構(gòu)及使用原理。運轉(zhuǎn)期間不得離開工作地點，防止發(fā)生故障而損壞機件，以保證安全生產(chǎn)為前提，機器運轉(zhuǎn)如果發(fā)生意外，應該及時關機。

1.1.5 塑料高速混合機保養(yǎng)說明：

1） 定期檢查機件，每月1～2 次，檢查項目為蝸桿、軸承、軸封等各活動部分是否轉(zhuǎn)動靈活以及磨損情況，發(fā)現(xiàn)缺陷應及時修復，以便正常使用。

2） 電器控制零件，應保持清潔、靈敏，發(fā)現(xiàn)故障應及時修復。

3） 一次使用完畢或停工時，應在塑料混合機內(nèi)放出剩余物料，刷清機器各部分的殘余余料。如停用時間較長，必須將機器全部擦干凈，并用蓬布罩好。

4） 塑料高速混合機的攪拌槳葉裝拆時應輕拆、穩(wěn)裝、輕放，以免變形損壞。

圖3 為一種大型塑料混合機，電機裝在頂部，帶動攪拌槳葉撥片高速旋轉(zhuǎn)，需要一次混合較多原料時可選用此類型的塑料混合機。

圖3 大型塑料混合機簡圖與實物圖

1.2 原料計量裝置

原料計量裝置一般是將幾種輔助原料和主原料同時按一定比例進入混料器中，然后再攪拌均勻。計量的關鍵就是一個“準”字。計量方式一般采用稱重式計量方式。根據(jù)不同的稱重方法，又可分為分批次累加計重、失重式計重和流動過程物料的連續(xù)計重三種。如圖4 為兩種稱重式計量機示意圖。

1.2.1 稱重式計量機計量步驟：

1） 首先將機器各儲料桶儲存滿各種原料，然后根據(jù)生產(chǎn)需求設定好比例；

2） 當1 號料筒的閥門打開，該原料會依所設定的比例參數(shù)計量投料進入計量筒；

3） 1 號料筒的閥門完成計量后會自動關閉，接著2 號料筒的閥門會跟著打開；

4） 其余的料筒計量加料原理相同；

5） 最好控制器的屏幕上會顯示出投遞的原料的總重量，本批次計量動作完成；

6） 然后攪拌電機開啟，將原料攪拌均勻，同時稱重倉計量開始添加；

圖4 兩種稱重式計量機示意圖

7） 充分攪拌均勻后擋料閥門開啟，原料進入設備出口。

1.2.2 稱重式計量機自動控制原理：

料位計檢測到缺料信號時，稱重倉閥門開啟，放料進入攪拌倉，攪拌器開始攪拌，若干時間后，停止攪拌，擋料閥打開，放料進入下一環(huán)節(jié)；擋料閥關閉，稱重倉放料，進入下一循環(huán)；若料位計檢測有料，稱重倉閥門不打開。見圖4 兩種稱重式計量機示意圖右圖。

1.3 原料上料系統(tǒng)

1.3.1 塑料上料機的分類

塑料上料機的種類有多種，根據(jù)塑料上料機的工作原理不同可分為真空氣流輸送式上料機和機械輸送式上料機。真空氣流輸送式上料機又可分為上吸式上料機、下吹式上料機等；機械輸送式上料機又可分為螺旋式上料機、帶式上料機等。

1.3.1.1 真空吸料式自動上料機的工作原理：

采用漩渦氣泵（或是其他真空泵），將上料機料斗進行抽真空形成負壓，再利用空氣流動的特性實現(xiàn)塑料原料的流動而進行上料。當擠出機料斗中的塑料原料料位下降時，料斗中的料位傳感器或料位開關發(fā)出上料信號，漩渦氣泵得到上料指令后自動啟動并抽空料斗中的空氣形成負壓，塑料原料在大氣壓的作用下通過輸送管道將塑料送入料斗中，當達到預設料位時，漩渦氣泵得到滿料的指令并停止轉(zhuǎn)動，這時負壓消失上料動作停止。但當擠出機上料斗中的塑料原料料位又下降到需要上料時，上料機又開始起動并進入下一循環(huán)。

目前使用較多的真空泵是漩渦氣泵，它相對耗用功率小，效率高，能較好地完成此類工作。（需要注意的是：在高原地區(qū)使用真空式上料機時，由于大氣壓力的降低，其上料機的上料高度會受到相應的影響，也會有所降低。）

由于擠出吹塑中空成型機成型工藝的特殊性，使用的原料中必然會有較多的回用料，所以與設備配套的自動上料機與注塑機的上料機會有所不同，應注意克服塑料粉末的影響，防止其影響正常上料。

與中空成型機配套的真空吸料式自動上料機一般都應設有除塵裝置，目前國內(nèi)少數(shù)廠家制造的真空上料機設置有壓縮空氣自動除塵裝置，能在每個上料周期里進行自動除塵。自動除塵裝置不僅能提高上料速度，還能降低能耗。真空吸料式自動上料機上料垂直高度可達8 m 左右，其上料量一般可達600 kg/h 以上。它能很好地實現(xiàn)上料機的連續(xù)性工作和上料的正常運行，從而能很好地實現(xiàn)保障中空成型機組的連續(xù)運行。

一般來說，隨著漩渦氣泵功率的加大，其上料量會增加。上料量為600 kg/h，上料高度低于8 m 時，漩渦氣泵功率約為7.5～9 kw 左右。

圖5 左圖所示為一種真空吸料式自動上料機結(jié)構(gòu)示意圖，右圖為一種脈沖式上料機外觀圖。

圖5 脈沖式上料機的原理圖與外觀圖

螺旋管式自動上料機是采用安放在擠出機料斗上的電動機帶動不銹鋼絲螺旋彈簧旋轉(zhuǎn)，將塑料原料提帶到擠出機料斗中的辦法來實現(xiàn)塑料原料上料的。

圖6 所示為兩種螺旋管式自動上料機的外形圖。

圖6 兩種螺旋管式自動上料機外型圖

1.3.1.2 螺旋管式自動上料機的工作原理及過程：

當擠出上料斗中塑料原料料位下降時，料位傳感器或料位開關發(fā)出上料信號，上料電動機得到上料指令后起動，電動機帶動螺旋彈簧運轉(zhuǎn)，將塑料原料帶到擠出機的料斗中，當塑料原料達到預設料位時，料位傳感器發(fā)出停止上料指令，電動機得到指令后停止轉(zhuǎn)動，并進入下一個工作循環(huán)。目前這種上料設備主要用于上料垂直高度為6 m 以下的大型中空機，具有上料穩(wěn)定、產(chǎn)生的粉塵少、對邊廢塑料的顆粒大小要求不是太嚴格等優(yōu)點，但鋼絲螺旋彈簧及塑料軟管比較容易磨損而導致發(fā)生故障，注意不要將輸送角度控制得過小，同時需要平常做好維護和保養(yǎng)工作。

1.3.2 塑料原料集中供料設備

在一些中小型吹塑制品廠家，原料混合設備和上料設備基本上是分別設置的，還沒有實現(xiàn)規(guī)模化和集成化。在一些較大規(guī)模的塑料制品生產(chǎn)廠家，由于生產(chǎn)規(guī)模較大，其設備集成化程度較高，同類設備中基本將混料設備與上料設備連成了一體，并實現(xiàn)了設備的自動控制。隨著塑料加工產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高與自動化程度的提升，塑料輔助設備的使用與需求越來越受到重視。對于達成塑料企業(yè)在生產(chǎn)時原料的輸送一般可采用集中配料、輸送和控制。選擇一套適合的輔助上料設備不僅能提高產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)能，還能較好地降低能耗。從投資角度看，可降低投資成本，提高工作效率，降低人力成本，提高企業(yè)的綜合競爭力。

在塑料原料的輸送中大多是利用氣體輸送方式，即利用氣體流動將原料從某個地點輸送到指定的位置。氣體輸送主要有低速低濃度輸送、高速高濃度輸送和文式管輸送三大類型。

1.3.3 塑料上料機的選擇

從目前國內(nèi)多家吹塑工廠多年使用中空成型機自動上料設備的情況來看，從性價比、維護保養(yǎng)等多方面來考慮，當垂直上料高度在6 m 以下時，可選用真空吸料式自動上料機和螺旋管式自動上料機；當垂直上料高度在6 m 以上時，一般只能選用真空吸料式上料機。選用真空吸料式上料機時，可選用帶吹氣除塵裝置的真空吸料式吹塑上料機，可減少生產(chǎn)現(xiàn)場的粉塵清理工作量。對于具有較大生產(chǎn)規(guī)模的中空吹塑工廠，可選擇集中供料自動系統(tǒng)，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化控制。從保證中空成型機生產(chǎn)穩(wěn)定考慮，選擇塑料上料機時，可選擇2～3 倍容量的上料機或供料系統(tǒng)，以保障生產(chǎn)的順利進行。

圖7 一種集中供料系統(tǒng)的示意圖

1.4 原料干燥系統(tǒng)

塑料分為非吸濕性塑料和吸濕性塑料。對于非吸濕性塑料，水分或濕氣只會粘附在其塑料顆粒的表面，PE、PP、PS 等塑料原料是非吸濕性塑料。吸濕性塑料會把水分和濕氣吸到其顆粒內(nèi)部，當塑料顆粒內(nèi)部的水分沒有排除干凈時，用于生產(chǎn)會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，PET、PC、ABS、PA、TPE、PU 等多數(shù)工程塑料為吸濕性塑料。

擠出吹塑中空成型機加工塑料制品時擠出機與機頭是密閉高壓的，如果塑料顆粒中或表面所含的水分被帶入高溫的擠出機和機頭時，水分的蒸發(fā)會使水蒸氣被壓入到塑料型胚之中。這樣，含有大量水蒸氣氣泡的塑料型坯熔體強度就會大幅度降低，并使塑料制品中出現(xiàn)泡孔、斑紋、條紋等缺陷，同時還會降低塑料制品的沖擊強度，影響到產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。對于PA、PC、ABS 等工程塑料，水分嚴重時還會致使熔體分解，使生產(chǎn)無法正常進行。因此，含有水分的塑料原料在加工前必須經(jīng)過干燥處理，而非吸濕性塑料和吸濕性塑料需要采用不同的干燥裝置來去除水分。

1.4.1 塑料原料干燥機的分類

對擠出吹塑中空成型機而言，目前常用的原料干燥設備主要有熱風干燥機（也稱熱風干燥料斗）、高速混合機、除濕干燥機等。

圖8 兩種熱風干燥機外形圖

熱風干燥機。圖8 所示為兩種熱風干燥機的外形圖。

熱風干燥機的工作原理是：將空氣由鼓風機經(jīng)空氣過濾吸入到機器中后，被壓入加熱的管道而升溫，將高溫空氣送入到裝有塑料原料的干燥料斗中，使其在塑料原料中擴散以去除水分。

1.4.2 高速混合機

高速混合機通常只用于混合塑料原料，但在PVC 制品加工中也常用于干燥原料以去除原料中的水分。它的工作原理是：高速混合機的外殼做成耐壓夾套，夾套中可采用蒸汽加熱，電動機帶動可高速旋轉(zhuǎn)的攪拌槳葉，塑料原料在高速旋轉(zhuǎn)的攪拌槳葉的帶動下高速運轉(zhuǎn)，可自身產(chǎn)生熱量，使塑料顆粒表面和其內(nèi)部的水分很快就被蒸發(fā)排除。一般情況下，不用給夾套加熱就可以干燥顆粒狀的塑料原料。圖9 所示為兩種高速混合機的外形圖。

圖9 兩種高速混合機的外形圖

經(jīng)過多家工廠的實踐證明，采用高速混合機來干燥非吸濕性塑料和吸濕性塑料是可行的。目前，已知可以采用高速混合機干燥的塑料原料主要有PE、PP、PA、ABS、PC 等。

大多數(shù)工程塑料具有吸濕性，當塑料從防潮密封的包裝袋中取出后，暴露在大氣中時，就開始從大氣中吸收濕氣，在氣候潮濕條件下吸濕的速度更快。如果是以一般熱風式料桶干燥機進行塑料干燥，在潮濕的環(huán)境條件下，其干燥效果并不理想，因為這種干燥機是以帶有濕氣的熱空氣去干燥塑料的，所以無法防止塑料繼續(xù)吸收濕氣。隨著工程塑料被廣泛使用，除濕干燥機已逐漸取代傳統(tǒng)的熱風干燥機。

1.4.3 除濕干燥機。

1.4.3.1 除濕干燥機的種類

除濕干燥機的使用可分為單機式與集中式。單機式除濕干燥機通常包括干燥機主機、干燥筒和吸料機，適用于少量多樣的干燥，其優(yōu)點是干燥效率高，且方便快速換料。圖10 所示為單機式除濕干燥機外形圖。

圖10 兩種單機式除濕干燥機外形圖

集中式干燥機包括一部干燥機主機和數(shù)個干燥桶，每個干燥桶有獨立的加熱控制器，可以同時干燥幾種不同的原料，并配合風量調(diào)節(jié)閥來控制每個干燥桶的風量。

1.4.3.2 除濕干燥機的工作原理

圖11 所示為除濕干燥機的工作原理圖。

除濕干燥機的蜂巢轉(zhuǎn)輪采用高密度、高性能鈦硅與分子篩復合而成，整個轉(zhuǎn)輪就是一個高效吸濕體，可以處理100%濕空氣。轉(zhuǎn)輪分為吸濕區(qū)、再除區(qū)和再生區(qū)，空氣中的水分在吸濕區(qū)被吸附在轉(zhuǎn)輪上后，將干燥后的空氣連續(xù)不斷地送出，同時吸收了水分的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動到再生區(qū)，從逆方向送入的再生空氣完全去除吸附在轉(zhuǎn)輪上水分，經(jīng)過不斷的循環(huán)，可以去除塑料原料中所吸附的水分。

圖11 除濕干燥機工作原理圖

1.4.3.3 除濕干燥機的優(yōu)點如下：

a. 可將塑料原料中的水分帶走，以消除產(chǎn)品氣泡的產(chǎn)生，使產(chǎn)品達到理想的力學性能、電氣性能、降低生產(chǎn)成本。

b. 防止不良品的產(chǎn)生，降低廢料的產(chǎn)生。

c. 因為除濕干燥機是利用非常干燥的空氣來進行除濕工作的，故可以縮短烘料時間，節(jié)省工時，降低生產(chǎn)成本。

d. 除濕干燥機的空氣管路都采用密閉循環(huán)系統(tǒng)，并裝有過濾器，因此不受外界氣候影響，可以防止粉塵在廠內(nèi)造成污染，改善工作環(huán)境。

1.5 塑料原料干燥機的選擇

根據(jù)制品來選擇干燥機的品種，最重要的原則是適用，節(jié)約與節(jié)能應該是比較主要的指標。對于非吸濕性塑料來說，小型塑料制品工廠可以選擇小型的高速混合機，既可以進行混料作業(yè)，又可以進行除濕作業(yè)。

進行ABS 中空吹塑時，除選擇熱風干燥機和除濕干燥機以外，也可以選擇高速混合機進行干燥作業(yè)與混料，設備選擇的容量一般宜為制品需要容量的2～3 倍。

對于吸濕性塑料，如PET 等塑料，可以選擇除濕干燥機，為了保證機器長期的穩(wěn)定運行，可以將除濕干燥機的容量適當?shù)剡x擇大一些，容量安全系數(shù)可在2～5 倍。（尤其是在南方潮濕地方安全系數(shù)可以選擇大一些）