造粒和造粒機

造粒

大多數聚合物在制成最終產品之前，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計，但一切造粒器可以分為兩大類：冷切粒系統和模面熱切粒系統。二者的主要區(qū)別在于切粒過程時間的安排。冷切粒系統，在加工過程的末了從已固化的聚合物切粒；而在模面熱切粒系統中，當熔融狀態(tài)聚合物從口模出現時即進行切粒，而在下游對粒料進行冷卻。兩種切粒系統各有其優(yōu)缺點。

冷切粒系統

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

片料造粒機熔融的聚合物從混煉設備流經一個帶式口?；蜉仧挋C壓延成一定厚度的聚合物片料。片料在運輸過程中通過一段距離凝固并冷卻，然后在一個倉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．據報道精確度相當好，造粒能力可達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，生成粉末常成為問題。對有些聚合物可以見到某些“粒鏈”現象。

條料造粒機的使用歷史幾乎與片粒造粒機同樣悠久。包括口模、冷卻段（水浴或鼓風機）、干燥段（如果采用水冷）和切粒刀。用擠出機或齒輪泵擠出熔融的聚合物通過一個水平安裝的口模而形成條料（現代化的口模經過精密機械加工，均勻加熱，以產出質量穩(wěn)定的條料）。條料從口型排出后，即用鼓風機或空氣／真空設施進行冷卻，或用水浴冷卻。如果采用水冷，條料需通過一個干燥段，用強制通風吹除水分，然后將條料送至切粒室。利用一對固定刀和旋轉刀的剪切作用，把條料精確地切成所需長度。

粒料的直徑為 3.175 mm，長3.175mm，棱角清晰。

傳統的拉制條料方法是拉伸條料通過冷卻段（最常用的是水?。袝r造成條料跌落或尺寸不一致。這最常見于熔融態(tài)強度較差的聚合物，如聚丙烯、聚酯和尼龍等。當條料跌落時，材料即報廢，因此操作工需密切注意。如果條料拉制不一致，下游粒料需過篩。

其它模式的成條方法可無需操作工密切監(jiān)視，其辦法是采用電動機驅動的有槽進料輸送機，在從口模到切粒機處支承和分割條料。這種被旋力輸送的條料尺寸比較均勻，不會跌落因而報廢較少。這類方法有些可使其生產能力達6803.89 kg／h，而比較起來拉伸成條方法只有約 1814.37 kg／h，因為操作工只能看管有限數目的條料。

條料生產線成本不高，操作簡便，且清洗便捷。這對色料配混來說有其優(yōu)點，因為兩批不同色料的更換必須徹底清洗設備。但是，造條方法的缺點是冷卻段需占用空間，其長度按聚合物的溫度要求來確定。

模面熱切系統

模面熱切系統有三種基本型式，即氣流造粒機，噴水（水環(huán)）造粒機和水下造粒機。雖然這類系統可以有不同設計，但典型的系統包括口模、切料室、電動旋轉葉刀、冷卻介質和干燥粒料的方法（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?？谀＝Y構材料有不同的材質，但不管采用何種材料或何種加熱介質，口模孔口直徑必須均勻；要有足夠的熱量來維持整個擠出過程中聚合物的溫度；切粒刀對著旋轉的模面必須堅韌光滑——這些是制造均勻的粒料所必需的。

當熔融的聚合物被擠出口模時，以很高轉速旋轉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，并輸送至冷卻介質處。切粒刀的尺寸、形狀、材質和安裝方式可以有所不同。有些系統中切粒刀有彈簧施加載荷自動調整切粒刀、口模間的間距；而有些系統必須用手工調節(jié)切粒刀至口模的間距。由于切料刀壽命取決于刀一模對中精度、聚合物的磨蝕性和操作工的進取性，在熔融狀態(tài)下切割聚合物粒料是可取的。

氣流造粒機推薦用于對熱和長停留時間敏感的聚合物，例如聚氯乙烯、TPR和交聯聚乙烯。切粒速率高達4989.52kg/h聚合物從擠出機至切粒室的流徑要保持得盡可能短，并采用最少的熱量。當聚合物通過口模擠出時，貼模面旋轉的旋力即將它切成粒料。粒料切下后，隨即被拋離旋轉刀，為在專門設計的切粒室中強制循環(huán)流動的空氣所捕獲?？諝饬鲗αＡ媳砻孢M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冷卻粒料。粒料沿著一個可調節(jié)的斜面溜下，而循環(huán)風機則鼓風通過這些粒料。調節(jié)斜面傾角可延長或縮短粒料在干燥器中的停留時間。另一個通用的冷卻方法是把粒料從切粒室中卸出送入一個水槽，然后用流化床干燥器或離心干燥器脫除水分。

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

熔融的聚合物從熱口模擠出，被地著模面旋轉的旋轉刀切成粒料。這種甘粒系統的特色是其特殊設計的噴水切粒室。水呈螺旋線繞因流動，直至流出甘粒室。粒料切下后，即被拋入水流，進行初步淬冷。粒料水漿排入粒料漿槽被進一步冷卻，然后送入離心干燥器脫除水分。

水下造粒機與氣流造粒機及噴水造粒機類似，不同的是它有一股平穩(wěn)的水流流過模面，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動越過模面而不限制水流為度。熔融聚合物從口模擠出，旋轉刀切割粒料，粒料被經過調溫的水帶出切粒室而進入離心干燥器。在干燥器中，水被排回貯罐，冷卻并循環(huán)再用；粒料通過離心干燥器除去水份。

水下造粒機需使用熱分布均勻并有特殊絕熱設施的口模。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，但其熱度應不足以對粒料的自由流動造成有害影響。水下造粒機用于極大多數聚合物，有些機型能達到22679.62kglh的造粒能力。當用于低粘度或粘附性聚合物的切粒時水流過口模模面的方式是一大優(yōu)點，但對有些聚合物如尼龍和某些品牌的聚酯這一特點可能引起口模凍結。其他優(yōu)點有：因為在熔融狀態(tài)下切粒，而水又起著聲障作用，噪聲散發(fā)較低；與冷切系統比較起來更換切粒刀的次數較少。

離心力造粒機

離心力造粒機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，又由于是對熔融態(tài)的聚合物切粒，也不是冷切系統，而是自成一類。這類造粒機的特點是采用圓柱形口模，擠出孔沿其圓周分布。熔融的聚合物在常壓下喂入。由轉子上熔體的深度、轉子轉速和聚合物的相對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，離心力作用使熔融的聚合物均勻地流至口模上的各個孔口。當聚合物從擠出孔流出后，旋轉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”形式使它在兩個轉盤上十分緩慢地轉動。這樣的慢轉有助于使切粒刀的磨損均勻并保持低溫。切下粒料后，粒料由于其本身動量的作用，沿著一直線軌跡拋入一個倉室內噴水進行冷卻，然后采用類似于其他熱模面造粒機所應用的方法進行干燥。

造粒機（ Granulators）

破碎造粒機可以對熱塑性塑料邊角料進行再加工，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進行邊角料處理和再加工。

當今，廢物利用非常重要，環(huán)境保護提倡者要求塑料制造廠商再使用所有的制品。因此，生產廠家只有通過造粒機對廢棄的部件和邊角料進行再加工而別無選擇。這一過程可以降低產品成本并且提高樹脂的利用率。

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

設備

根據塑料邊角料的尺寸、形狀、數量以及型號的特殊要求，可以設計制造不同的造粒機。切粒刀的數量和設計以及造粒機的轉速、轉子類型和濾網尺寸對于獲得高質量的邊角料回收制品是至關重要的。 造粒機應置于塑料制造機的旁邊或下部，或者放在中心部位，以處理幾臺塑料制造機邊角料。因此，最好是根據所要加工的邊角料型號和位置，來合理選擇造粒機。根據不同的應用，如膠片、型材、管材以及板材等，擠出加工機可以使用機側式造粒機或中央式造粒機。

對于自動注塑成型和串聯熱成型，壓機下式造粒機的使用較為普遍。注塑成型加工過程中的注道殘料掉進造粒機，其制品被收集并且由傳送帶送到中央區(qū)域進行包裝。熱成型造粒機位于沖邊機下方，取走沖出制件后剩下的邊框料。邊框料進入造粒機，而制件則被送至包裝站。

中央式造粒機一般容積較大，電機功率通常為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格的要求尺寸。如果邊角料的尺寸過大，會造成擠出機喉口堵塞，或者熔融過慢從而降低擠出量。但是，如果邊角料的尺寸過小，會造成熔融過快，從而導致熱降解?；赜昧系某叽绫仨毥y一，以保證在擠出機內以恒定的速度熔融。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，在它與別的純樹脂混合前，必須通過離線再造粒加工使之壓實。

造粒機的功率范圍在0.37—一735．5 kw之間，但它們的工作原理都很相似。安裝在轉子（轉速大約在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運動。造粒機一般有1至6個固定切刀，根據轉子的不同，轉動切刀的數量可達32個。所用造粒機都在固定切刀下面裝有濾網。濾網使尺寸符合要求的回用料通過，并且留下尺寸大的回用料，直到它們在切料室內被切成足夠小的尺寸。

造粒機的輔助設備有消聲器（使噪音降至OSHA要求的標準之下）、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，但特殊設計的料斗可以使回飛程度降至最低。

轉子

轉子的類型有開放式、封閉式和螺旋式。開放式主要在一般用途中使用，封閉式適用中央應用，而螺旋式則適用于工程塑料。

開放式轉子將空氣吸人造粒室，這樣既可以幫助清理切料室內的殘料，又能將邊角料運送到濾網并使之通過，而且還能冷卻造粒機。過熱的造粒機將軟化塑料造成堵塞和產品降解。當邊角料被空氣送進造粒機時，通常需要開放式轉子將空氣通過機器。

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

使用造粒機處理厚料和清除廢料時，要考慮到高沖擊載荷對軸承及傳動裝置的作用影響。為了提高造粒機的使用壽命，多數大型造粒機使用227—681kg的飛輪，以減小沖擊載荷和減少故障發(fā)生。因為封閉式轉子質量大，所以也具備一些飛輪裝置的作用。

切刀

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

撕碎機

為了延長設備壽命、降低功率要求，許多生產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將大塊邊角料切成更小的尺寸，然后將邊角料送進造粒機。與相應尺寸的造粒機相比，撕碎機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在加工大塊邊角料時常常遇到的應力問題。

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，經常需要使用撕碎機來處理，以便于造粒。

造粒機所需的功率與擠出量成正比關系，與濾網尺寸成指數關系。例如在相同的產量下4.76mm濾網的造粒機所需要的功率是9.52 mm濾網的 3倍。