造粒

大多數(shù)聚合物在制成最終產(chǎn)品之前，必須配合混煉，然后造粒，成為可銷售的原料。有許多不同的造粒器設(shè)計(jì)，但一切造粒器可以分為兩大類：冷切粒系統(tǒng)和模面熱切粒系統(tǒng)。二者的主要區(qū)別在于切粒過(guò)程時(shí)間的安排。冷切粒系統(tǒng)，在加工過(guò)程的末了從已固化的聚合物切粒；而在模面熱切粒系統(tǒng)中，當(dāng)熔融狀態(tài)聚合物從口模出現(xiàn)時(shí)即進(jìn)行切粒，而在下游對(duì)粒料進(jìn)行冷卻。兩種切粒系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。

冷切粒系統(tǒng)

冷切粒系統(tǒng)包括口模、冷卻區(qū)（風(fēng)冷或水冷）、干燥區(qū)（如果采用水冷）和切粒室。冷切粒系統(tǒng)有兩大類，即片料造粒機(jī)和條料造粒機(jī)。

片料造粒機(jī)熔融的聚合物從混煉設(shè)備流經(jīng)一個(gè)帶式口模或輥煉機(jī)壓延成一定厚度的聚合物片料。片料在運(yùn)輸過(guò)程中通過(guò)一段距離凝固并冷卻，然后在一個(gè)倉(cāng)室中用切粒刀切成圓形或方形粒料。

片料造粒是制造粒料最老的方法，可用于從尼龍到聚氯乙烯各種不同聚合物。

重量大．據(jù)報(bào)道精確度相當(dāng)好，造粒能力可達(dá)1843.69kg/h.這是一種冷切粒方法，噪聲散發(fā)比從熔融聚合物切粒的方法為高。凝固態(tài)切割聚合物切刀壽命較短，生成粉末常成為問(wèn)題。對(duì)有些聚合物可以見(jiàn)到某些“粒鏈”現(xiàn)象。

條料造粒機(jī)的使用歷史幾乎與片粒造粒機(jī)同樣悠久。包括口模、冷卻段（水浴或鼓風(fēng)機(jī)）、干燥段（如果采用水冷）和切粒刀。用擠出機(jī)或齒輪泵擠出熔融的聚合物通過(guò)一個(gè)水平安裝的口模而形成條料（現(xiàn)代化的口模經(jīng)過(guò)精密機(jī)械加工，均勻加熱，以產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的條料）。條料從口型排出后，即用鼓風(fēng)機(jī)或空氣／真空設(shè)施進(jìn)行冷卻，或用水浴冷卻。如果采用水冷，條料需通過(guò)一個(gè)干燥段，用強(qiáng)制通風(fēng)吹除水分，然后將條料送至切粒室。利用一對(duì)固定刀和旋轉(zhuǎn)刀的剪切作用，把條料精確地切成所需長(zhǎng)度。

粒料的直徑為 3.175 mm，長(zhǎng)3.175mm，棱角清晰。

傳統(tǒng)的拉制條料方法是拉伸條料通過(guò)冷卻段（最常用的是水浴），有時(shí)造成條料跌落或尺寸不一致。這最常見(jiàn)于熔融態(tài)強(qiáng)度較差的聚合物，如聚丙烯、聚酯和尼龍等。當(dāng)條料跌落時(shí)，材料即報(bào)廢，因此操作工需密切注意。如果條料拉制不一致，下游粒料需過(guò)篩。

其它模式的成條方法可無(wú)需操作工密切監(jiān)視，其辦法是采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的有槽進(jìn)料輸送機(jī)，在從口模到切粒機(jī)處支承和分割條料。這種被旋力輸送的條料尺寸比較均勻，不會(huì)跌落因而報(bào)廢較少。這類方法有些可使其生產(chǎn)能力達(dá)6803.89 kg／h，而比較起來(lái)拉伸成條方法只有約 1814.37 kg／h，因?yàn)椴僮鞴ぶ荒芸垂苡邢迶?shù)目的條料。

條料生產(chǎn)線成本不高，操作簡(jiǎn)便，且清洗便捷。這對(duì)色料配混來(lái)說(shuō)有其優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閮膳煌系母鼡Q必須徹底清洗設(shè)備。但是，造條方法的缺點(diǎn)是冷卻段需占用空間，其長(zhǎng)度按聚合物的溫度要求來(lái)確定。

模面熱切系統(tǒng)

模面熱切系統(tǒng)有三種基本型式，即氣流造粒機(jī)，噴水（水環(huán)）造粒機(jī)和水下造粒機(jī)。雖然這類系統(tǒng)可以有不同設(shè)計(jì)，但典型的系統(tǒng)包括口模、切料室、電動(dòng)旋轉(zhuǎn)葉刀、冷卻介質(zhì)和干燥粒料的方法（如果采用了水冷）。

口模是模面熱造粒系統(tǒng)的重要部件。它垂直或水平安裝，通常用油、蒸汽或筒式或帶式電熱器加熱。電熱通常用于較小型的口模；但較大型的口模通常用蒸汽或油加熱。口模結(jié)構(gòu)材料有不同的材質(zhì)，但不管采用何種材料或何種加熱介質(zhì)，口模孔口直徑必須均勻；要有足夠的熱量來(lái)維持整個(gè)擠出過(guò)程中聚合物的溫度；切粒刀對(duì)著旋轉(zhuǎn)的模面必須堅(jiān)韌光滑——這些是制造均勻的粒料所必需的。

當(dāng)熔融的聚合物被擠出口模時(shí)，以很高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的切粒刀將其切成粒料。典型的情況是切粒刀或接觸或十分貼近模面。粒料被切下后，即被離心力的作用被拋離刀，并輸送至冷卻介質(zhì)處。切粒刀的尺寸、形狀、材質(zhì)和安裝方式可以有所不同。有些系統(tǒng)中切粒刀有彈簧施加載荷自動(dòng)調(diào)整切粒刀、口模間的間距；而有些系統(tǒng)必須用手工調(diào)節(jié)切粒刀至口模的間距。由于切料刀壽命取決于刀一模對(duì)中精度、聚合物的磨蝕性和操作工的進(jìn)取性，在熔融狀態(tài)下切割聚合物粒料是可取的。

氣流造粒機(jī)推薦用于對(duì)熱和長(zhǎng)停留時(shí)間敏感的聚合物，例如聚氯乙烯、TPR和交聯(lián)聚乙烯。切粒速率高達(dá)4989.52kg/h聚合物從擠出機(jī)至切粒室的流徑要保持得盡可能短，并采用最少的熱量。當(dāng)聚合物通過(guò)口模擠出時(shí)，貼模面旋轉(zhuǎn)的旋力即將它切成粒料。粒料切下后，隨即被拋離旋轉(zhuǎn)刀，為在專門設(shè)計(jì)的切粒室中強(qiáng)制循環(huán)流動(dòng)的空氣所捕獲。空氣流對(duì)粒料表面進(jìn)行初步淬冷，并把它帶出切粒室而送至冷卻區(qū)。

流化床干燥器常被采用來(lái)冷卻粒料。粒料沿著一個(gè)可調(diào)節(jié)的斜面溜下，而循環(huán)風(fēng)機(jī)則鼓風(fēng)通過(guò)這些粒料。調(diào)節(jié)斜面傾角可延長(zhǎng)或縮短粒料在干燥器中的停留時(shí)間。另一個(gè)通用的冷卻方法是把粒料從切粒室中卸出送入一個(gè)水槽，然后用流化床干燥器或離心干燥器脫除水分。

噴水造粒機(jī)，除熔體粘度低或具有粘性的聚合物之外，適用于大多數(shù)聚合物。這類設(shè)備又稱為水環(huán)切粒機(jī)，造粒速率達(dá)到 13607.77 kg／h。

熔融的聚合物從熱口模擠出，被地著模面旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)刀切成粒料。這種甘粒系統(tǒng)的特色是其特殊設(shè)計(jì)的噴水切粒室。水呈螺旋線繞因流動(dòng)，直至流出甘粒室。粒料切下后，即被拋入水流，進(jìn)行初步淬冷。粒料水漿排入粒料漿槽被進(jìn)一步冷卻，然后送入離心干燥器脫除水分。

水下造粒機(jī)與氣流造粒機(jī)及噴水造粒機(jī)類似，不同的是它有一股平穩(wěn)的水流流過(guò)模面，而與模面直接接觸。切粒室的大小以恰足以使切粒刀自由地轉(zhuǎn)動(dòng)越過(guò)模面而不限制水流為度。熔融聚合物從口模擠出，旋轉(zhuǎn)刀切割粒料，粒料被經(jīng)過(guò)調(diào)溫的水帶出切粒室而進(jìn)入離心干燥器。在干燥器中，水被排回貯罐，冷卻并循環(huán)再用；粒料通過(guò)離心干燥器除去水份。

水下造粒機(jī)需使用熱分布均勻并有特殊絕熱設(shè)施的口模。小型切粒刀采用電熱；大型切粒刀需采用油熱或蒸汽加熱的口模。工藝用水常規(guī)情況下加熱至最高溫度，但其熱度應(yīng)不足以對(duì)粒料的自由流動(dòng)造成有害影響。水下造粒機(jī)用于極大多數(shù)聚合物，有些機(jī)型能達(dá)到22679.62kglh的造粒能力。當(dāng)用于低粘度或粘附性聚合物的切粒時(shí)水流過(guò)口模模面的方式是一大優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)有些聚合物如尼龍和某些品牌的聚酯這一特點(diǎn)可能引起口模凍結(jié)。其他優(yōu)點(diǎn)有：因?yàn)樵谌廴跔顟B(tài)下切粒，而水又起著聲障作用，噪聲散發(fā)較低；與冷切系統(tǒng)比較起來(lái)更換切粒刀的次數(shù)較少。

離心力造粒機(jī)

離心力造粒機(jī)由于口模只使用或只需要最低程度的熱量，而不是熱模面切粒機(jī)，又由于是對(duì)熔融態(tài)的聚合物切粒，也不是冷切系統(tǒng)，而是自成一類。這類造粒機(jī)的特點(diǎn)是采用圓柱形口模，擠出孔沿其圓周分布。熔融的聚合物在常壓下喂入。由轉(zhuǎn)子上熔體的深度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和聚合物的相對(duì)密度等形成擠出壓力。隨著圓柱形口模隨其心軸以高速旋轉(zhuǎn)，離心力作用使熔融的聚合物均勻地流至口模上的各個(gè)孔口。當(dāng)聚合物從擠出孔流出后，旋轉(zhuǎn)的口模將流出的條料地向切粒刀。切粒刀可以用固定式的，區(qū)常按“帶鋸”形式使它在兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上十分緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣的慢轉(zhuǎn)有助于使切粒刀的磨損均勻并保持低溫。切下粒料后，粒料由于其本身動(dòng)量的作用，沿著一直線軌跡拋入一個(gè)倉(cāng)室內(nèi)噴水進(jìn)行冷卻，然后采用類似于其他熱模面造粒機(jī)所應(yīng)用的方法進(jìn)行干燥。

造粒機(jī)（ Granulators）

破碎造粒機(jī)可以對(duì)熱塑性塑料邊角料進(jìn)行再加工，將材料造粒成合適的尺寸。許多熱固性塑料和合成材料制造廠商也使用造粒機(jī)進(jìn)行邊角料處理和再加工。

當(dāng)今，廢物利用非常重要，環(huán)境保護(hù)提倡者要求塑料制造廠商再使用所有的制品。因此，生產(chǎn)廠家只有通過(guò)造粒機(jī)對(duì)廢棄的部件和邊角料進(jìn)行再加工而別無(wú)選擇。這一過(guò)程可以降低產(chǎn)品成本并且提高樹(shù)脂的利用率。

許多市政部門也利用造粒機(jī)和撕碎機(jī)，將塑料邊角料賣給塑料產(chǎn)品制造廠商，以彌補(bǔ)填埋處理的成本。

設(shè)備

根據(jù)塑料邊角料的尺寸、形狀、數(shù)量以及型號(hào)的特殊要求，可以設(shè)計(jì)制造不同的造粒機(jī)。切粒刀的數(shù)量和設(shè)計(jì)以及造粒機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子類型和濾網(wǎng)尺寸對(duì)于獲得高質(zhì)量的邊角料回收制品是至關(guān)重要的。 造粒機(jī)應(yīng)置于塑料制造機(jī)的旁邊或下部，或者放在中心部位，以處理幾臺(tái)塑料制造機(jī)邊角料。因此，最好是根據(jù)所要加工的邊角料型號(hào)和位置，來(lái)合理選擇造粒機(jī)。根據(jù)不同的應(yīng)用，如膠片、型材、管材以及板材等，擠出加工機(jī)可以使用機(jī)側(cè)式造粒機(jī)或中央式造粒機(jī)。

對(duì)于自動(dòng)注塑成型和串聯(lián)熱成型，壓機(jī)下式造粒機(jī)的使用較為普遍。注塑成型加工過(guò)程中的注道殘料掉進(jìn)造粒機(jī)，其制品被收集并且由傳送帶送到中央?yún)^(qū)域進(jìn)行包裝。熱成型造粒機(jī)位于沖邊機(jī)下方，取走沖出制件后剩下的邊框料。邊框料進(jìn)入造粒機(jī)，而制件則被送至包裝站。

中央式造粒機(jī)一般容積較大，電機(jī)功率通常為55kw，適用于管材、膠片、板材以及大型部件。

與被研磨處理的邊角料不同，用于循環(huán)造粒的邊角料必須滿足較嚴(yán)格的要求尺寸。如果邊角料的尺寸過(guò)大，會(huì)造成擠出機(jī)喉口堵塞，或者熔融過(guò)慢從而降低擠出量。但是，如果邊角料的尺寸過(guò)小，會(huì)造成熔融過(guò)快，從而導(dǎo)致熱降解。回用料的尺寸必須統(tǒng)一，以保證在擠出機(jī)內(nèi)以恒定的速度熔融。并不是所有的熱塑性塑料的邊角料都可以被循環(huán)再造粒。一些較輕的物料，如熱成型片卷邊角料，在它與別的純樹(shù)脂混合前，必須通過(guò)離線再造粒加工使之壓實(shí)。

造粒機(jī)的功率范圍在0.37—一735．5 kw之間，但它們的工作原理都很相似。安裝在轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)速大約在400～700 r／min之間）上的切刀與安裝在切料室外周的固定切刀作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。造粒機(jī)一般有1至6個(gè)固定切刀，根據(jù)轉(zhuǎn)子的不同，轉(zhuǎn)動(dòng)切刀的數(shù)量可達(dá)32個(gè)。所用造粒機(jī)都在固定切刀下面裝有濾網(wǎng)。濾網(wǎng)使尺寸符合要求的回用料通過(guò)，并且留下尺寸大的回用料，直到它們?cè)谇辛鲜覂?nèi)被切成足夠小的尺寸。

造粒機(jī)的輔助設(shè)備有消聲器（使噪音降至OSHA要求的標(biāo)準(zhǔn)之下）、防邊角料回飛的料斗以及吸塵器。盡管邊角料回飛（邊角料從加料斗中回飛）不可能被完全制止，但特殊設(shè)計(jì)的料斗可以使回飛程度降至最低。

轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子的類型有開(kāi)放式、封閉式和螺旋式。開(kāi)放式主要在一般用途中使用，封閉式適用中央應(yīng)用，而螺旋式則適用于工程塑料。

開(kāi)放式轉(zhuǎn)子將空氣吸人造粒室，這樣既可以幫助清理切料室內(nèi)的殘料，又能將邊角料運(yùn)送到濾網(wǎng)并使之通過(guò)，而且還能冷卻造粒機(jī)。過(guò)熱的造粒機(jī)將軟化塑料造成堵塞和產(chǎn)品降解。當(dāng)邊角料被空氣送進(jìn)造粒機(jī)時(shí)，通常需要開(kāi)放式轉(zhuǎn)子將空氣通過(guò)機(jī)器。

封閉式轉(zhuǎn)子更加堅(jiān)固耐用，因此它可以承受更大的沖擊載荷。開(kāi)放式轉(zhuǎn)子一般用于擠出和注塑成型的邊角料，而封閉式轉(zhuǎn)子可以應(yīng)用于中央研磨系統(tǒng)和厚交叉部件的造粒。螺旋轉(zhuǎn)子和其它特殊轉(zhuǎn)子如回旋拋物線轉(zhuǎn)子，兼具有封閉式轉(zhuǎn)子的堅(jiān)固性和開(kāi)放式轉(zhuǎn)子的空氣抽吸作用的特點(diǎn)。

使用造粒機(jī)處理厚料和清除廢料時(shí)，要考慮到高沖擊載荷對(duì)軸承及傳動(dòng)裝置的作用影響。為了提高造粒機(jī)的使用壽命，多數(shù)大型造粒機(jī)使用227—681kg的飛輪，以減小沖擊載荷和減少故障發(fā)生。因?yàn)榉忾]式轉(zhuǎn)子質(zhì)量大，所以也具備一些飛輪裝置的作用。

切刀

典型的造粒機(jī)具有二三個(gè)或五個(gè)安裝在轉(zhuǎn)子上的切刀，以及一個(gè)或兩個(gè)安裝角度成180o的固定切刀。然而，有些型號(hào)的造粒機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝有30個(gè)或更多切刀。切刀多的目的是為了保證傳動(dòng)裝置上的應(yīng)力均勻以及降低更換切刀的頻率。

撕碎機(jī)

為了延長(zhǎng)設(shè)備壽命、降低功率要求，許多生產(chǎn)廠商使用二步造粒法處理循環(huán)使用的大塊邊角料。二步造粒法的第一步通常使用撕碎機(jī)將大塊邊角料切成更小的尺寸，然后將邊角料送進(jìn)造粒機(jī)。與相應(yīng)尺寸的造粒機(jī)相比，撕碎機(jī)所需要的功率非常低，并且能避免那些昂貴的大功率造粒機(jī)在加工大塊邊角料時(shí)常常遇到的應(yīng)力問(wèn)題。

循環(huán)使用的薄膜卷、大型擠出型材和管材，以及難處理的材料，經(jīng)常需要使用撕碎機(jī)來(lái)處理，以便于造粒。

造粒機(jī)所需的功率與擠出量成正比關(guān)系，與濾網(wǎng)尺寸成指數(shù)關(guān)系。例如在相同的產(chǎn)量下4.76mm濾網(wǎng)的造粒機(jī)所需要的功率是9.52 mm濾網(wǎng)的 3倍。