2.2　辅助设备与智能化生产线构成

挤出中空吹塑机的辅助设备对于提高主机的生产效率，保障产品质量，减轻操作工人劳动强度等起着十分重要的作用。

2.2.1　原料混合、计量、上料系统与干燥系统

2.2.1.1　原料混合设备

塑料混合机的名称较多，还有塑料混色机、塑料搅拌机、色母混色机、塑料混料机、塑料搅料机、塑料拌料机等。其实只是在各行各业应用中的命名不同而已，实际上都是一种搅拌、混色、拌料设备。

塑料混合机用途：在塑料行业中用于塑料颗粒混合，使不同塑料混合均匀，采用高速电机，混合的过程中不产生物料的溶解、挥发或变质。

塑料混合机结构特征如下。

① 整体机座结构坚固、运转平稳，搅拌桨叶片及物料接触处全用不锈钢制成，有良好的耐腐蚀性，保持物料的质量和清洁，不致变色。

② 传动机构采用高速电机带动蜗杆的立式搅拌桨叶片直接传动，使用时无过大响声，并有足够的储油量，能得到良好的润滑。

图2-74为一种混合机的简图。

① 减速器为混合机的主要传动结构，它位于桶体的底部，工作时装置在机座内，轴为空心并装有固定键，能使塑料立式混合机的搅拌桨自由装拆。

② 桶体为立体型，采用不锈钢制造，内装立式搅拌桨叶片，置于塑料混合机的高速器上。

③ 机座及电动机装置为一整体结构，电动机装在桶底最底部，电动机直接带动搅拌桨叶片，保持传动力。

④ 电器箱是控制机器运动的装置，它一般位于桶体的右侧。

图2-75为两种小型塑料混合机外观。

图2-76为一种大型塑料混合机，电机装在顶部，带动搅拌桨叶片高速旋转，需要一次混合较多原料时，可选用此类型的塑料混合机。

2.2.1.2　原料计量装置

原料计量装置一般是将几种辅助原料和主原料按一定比例同时加入静态混料器，然后再搅拌均匀。计量的关键就是一个“准”字。计量一般采用称重计量方式。根据不同的称重方法，又可分为分批次累加计重、失重式计重和流动过程物料的连续计重3种。图2-77为两种称重式计量机示意图。

（1）称重式计量机计量步骤[见图2-77（b）]。

① 将机器各储料桶储存满各种原料，然后根据生产需求设定好比例。

② 当左边料筒的阀门打开时，原料会依所设定的比例参数计量投料进入计量筒。

③ 左边料筒的阀门完成计量后会自动关闭，接着右边料筒的阀门会接着打开。

④ 其余的料筒计量加料原理相同。

⑤ 控制器的屏幕上会显示出投递的原料的总重量，本批次计量动作完成。

⑥ 开启搅拌电机，将原料搅拌均匀，同时称重仓计量开始添加。

⑦ 充分搅拌均匀后，挡料阀门开启，原料进入设备出口。

（2）称重式计量机自动控制原理

料位计检测到缺料信号时，称重仓阀门开启，放料进入搅拌仓，搅拌器开始搅拌，搅拌若干时间后，停止搅拌，挡料阀打开，放料，进入下一环节；挡料阀关闭，称重仓放料，进入下一循环；若料位计检测有料，称重仓阀门不打开。

2.2.1.3　原料上料系统

（1）塑料上料机的分类

塑料上料机的种类有很多种，根据塑料上料机的工作原理不同可分为真空气流输送式上料机和机械输送式上料机。真空气流输送式上料机又可分为上吸式上料机、下吹式上料机等；机械输送式上料机又可分为螺旋式上料机、带式上料机等。

真空吸料式自动上料机的工作原理：采用旋涡气泵（或是其他真空泵），将上料机料斗进行抽真空形成负压，再利用空气流动的特性实现塑料原料的流动而进行上料。当挤出机料斗中的塑料原料料位下降时，料斗中的料位传感器或料位开关发出上料信号，旋涡气泵得到上料指令后自动启动并抽空料斗中的空气形成负压，塑料原料在大气压的作用下通过输送管道将塑料送入料斗中，当达到预设料位时，旋涡气泵得到满料的指令并停止转动，这时负压消失，上料动作停止。目前使用较多的真空泵是旋涡气泵，它的功率小，效率高，能较好地完成此类工作。

由于挤出吹塑中空成型机的特殊性，使用的原料中必然会有较多的回用料，所以与设备配套的自动上料机和注塑机的上料机有所不同，应注意克服塑料粉末的影响，防止其影响正常上料。与中空成型机配套的真空吸料式自动上料机一般都设有除尘装置，目前国内少数厂家制造的真空上料机设置有压缩空气自动除尘装置，能在每个上料周期里进行自动除尘。自动除尘装置不仅能提高上料速度，还能降低能耗。真空吸料式自动上料机上料垂直高度可达8m左右，其上料量一般可达600kg/h以上，能很好地实现上料机的连续性工作和上料的正常运行，从而能很好地保障中空成型机组的连续运行。图2-78（a）所示为一种真空吸料式自动上料机结构示意图，图2-78（b）为一种脉冲式上料机外观。

螺旋管式自动上料机是通过安放在挤出机料斗上的电动机带动螺旋弹簧旋转，将塑料原料提带到料斗中来实现塑料原料上料的。

图2-79所示为两种螺旋管式自动上料机的外形。

螺旋管式自动上料机的工作原理及过程：当挤出上料斗中塑料原料料位下降时，料位传感器或料位开关发出上料信号，上料电动机得到上料指令后启动，电动机带动螺旋弹簧运转，将塑料原料带到挤出机的料斗中，当塑料原料达到预设料位时，料位传感器发出停止上料指令，电动机得到指令后停止转动，并进入下一个工作循环。目前这种上料设备主要用于上料垂直高度6m以下的大型中空机，具有上料稳定、产生的粉尘少、对边废塑料的颗粒大小要求不太严格等优点，但螺旋弹簧及塑料软管比较容易磨损和发生故障，注意不要将输送角度控制得过小，同时需要做好维护和保养工作。

（2）塑料原料集中供料设备

在一些中小型吹塑制品厂家，原料混合设备和上料设备基本上是分别设置的，还没有实现规模化和集成化。在一些较大规模的塑料制品生产厂家，由于生产规模较大，其设备集成化程度较高，基本将混料设备与上料设备连成一体，并实现了设备的自动控制。随着塑料加工产品质量要求的提高与自动化程度的提升，塑料辅助设备的使用与需求越来越受到重视。塑料企业在生产时，原料的输送一般可采用集中配料、输送和控制。选择一套适合的辅助上料设备不仅能提高产品的质量、产能，还能较好地降低能耗。从投资角度看，可降低投资成本，提高工作效率，降低人力成本，提高企业的综合竞争力。

在塑料原料的大料输送中，大多是利用气体输送方式，即利用气体流动将原料从某个地点输送到指定的位置。气体输送主要有低速低浓度输送、高速高浓度输送和文式管输送3大类型。

（3）塑料上料机的选择

针对目前国内多家吹塑工厂多年使用的中空成型机自动上料设备，从性价比、维护、保养等多方面综合考虑，当垂直上料高度在6m以下时，可选用真空吸料式自动上料机或螺旋管式自动上料机；当垂直上料高度在6m以上时，一般只能选用真空吸料式上料机。选用真空吸料式上料机时，可选用带吹气除尘装置的真空吸料式吹塑上料机，以减少生产现场的粉尘清理工作量。对于生产规模较大的中空吹塑工厂，可选择集中供料自动系统，以实现生产过程的自动化控制。从保证中空成型机生产稳定性考虑，选择塑料上料机时，可选择2～3倍容量的上料机或供料系统，以保障生产的顺利进行。图2-80为一种集中供料系统的示意图。

2.2.1.4　原料干燥系统

塑料分为非吸湿性塑料和吸湿性塑料。对于非吸湿性塑料，水分或湿气只会黏附在其塑料颗粒的表面，PE、PP、PS等塑料原料是非吸湿性塑料。吸湿性塑料会把水分和湿气吸到其颗粒内部，当塑料颗粒内部的水分没有排除干净时，用于生产会影响到产品的质量，PET、PC、ABS、PA、TPE、PU等多数工程塑料都为吸湿性塑料。

挤出吹塑中空成型机加工塑料制品时，挤出机与机头是密闭高压的，如果塑料颗粒中或表面所含的水分被带入高温的挤出机和机头，水分的蒸发会使水蒸气被压入塑料型坯之中，使塑料型坯熔体强度大幅度降低，并使塑料制品中出现泡孔、斑纹、条纹等缺陷，同时还会降低塑料制品的冲击强度，影响产品质量的稳定性。对于PA、PC、ABS等工程塑料，水分含量过高时还会致使熔体分解，使生产无法正常进行。因此，含有水分的塑料原料在加工前必须经过干燥处理，而非吸湿性塑料和吸湿性塑料需要采用不同的干燥装置来去除水分。

（1）塑料原料干燥机的分类

目前常用的原料干燥设备主要有热风干燥机（也称热风干燥料斗）、高速混合机、除湿干燥机等。

① 热风干燥机。图2-81所示为两种热风干燥机的外形。

热风干燥机的工作原理：将空气由鼓风机经空气过滤器吸入机器中后，被压入加热的管道而升温，将高温空气送入装有塑料原料的干燥料斗中，使其在塑料原料中扩散以去除水分。

② 高速混合机。高速混合机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：高速混合机的外壳做成耐压夹套，夹套中可采用蒸汽加热，电动机带动可高速旋转的搅拌桨叶，塑料原料在高速旋转的搅拌桨叶的带动下高速运转，可自身产生热量，使塑料颗粒表面和其内部的水分很快蒸发排除。一般情况下，不用给夹套加热就可以干燥颗粒状的塑料原料。图2-82所示为两种高速混合机的外形。

经过多家工厂的实践证明，采用高速混合机来干燥非吸湿性塑料和吸湿性塑料是可行的。目前，已知可以采用高速混合机干燥的塑料原料主要有PE、PP、PA、ABS、PC等。

③ 除湿干燥机。大多数工程塑料具有吸湿性，当塑料从防潮密封的包装袋中取出后、暴露在大气中时，就开始从大气中吸收湿气，在气候潮湿条件下吸湿的速度更快。如果是以一般热风式料桶干燥机进行塑料干燥，在潮湿的环境条件下，其效果并不理想，因为这种干燥机是以带有湿气的热空气去干燥塑料的，所以无法防止塑料继续吸收湿气。随着工程塑料被广泛使用，除湿干燥机已逐渐取代传统的热风干燥机。

a．除湿干燥机的种类。除湿干燥机可分为单机式与集中式。单机式除湿干燥机通常包括干燥机主机、干燥筒和吸料机，适用于少量多样的干燥，其优点是干燥效率高，且方便快速换料。图2-83所示为两种单机式除湿干燥机外形。

集中式干燥机包括一部干燥机主机和数个干燥桶，每个干燥桶有独立的加热控制器，可以同时干燥几种不同的原料，并配合风量调节阀来控制每个干燥桶的风量。

b．除湿干燥机的工作原理。图2-84所示为除湿干燥机的工作原理图。

除湿干燥机的蜂巢转轮采用高密度、高性能钛硅与分子筛复合而成，整个转轮就是一个高效吸湿体，可以处理100%湿空气。转轮分为吸湿区、再除区和再生区，空气中的水分在吸湿区被吸附在转轮上后，将干燥后的空气连续不断地送出，同时吸收了水分的转轮转动到再生区，从逆方向送入的再生空气完全去除吸附在转轮上水分，经过不断的循环，可以去除塑料原料中所吸附的水分。

c．除湿干燥机的优点。

•可将塑料原料中的水分带走，以消除产品气泡的产生，使产品达到理想的力学性能、电气性能，降低生产成本。

•防止不良品的产生，降低废料的产生。

•因为除湿干燥机是利用非常干燥的空气来进行除湿工作的，故可以缩短烘料时间，节省工时，降低生产成本。

•除湿干燥机的空气管路都采用密闭循环系统，并装有过滤器，因此不受外界气候影响，可以防止粉尘在厂内造成污染，改善工作环境。

（2）塑料原料干燥机的选择

根据制品来选择干燥机的品种，最重要的原则是适用，节约与节能应该也是比较主要的指标。对于非吸湿性塑料来说，小型塑料制品工厂可以选择小型的高速混合机，既可以进行混料作业，又可以进行除湿作业。进行ABS中空吹塑时，除选择热风干燥机和除湿干燥机以外，也可以选择高速混合机进行干燥作业与混料，设备选择的容量一般宜为制品需要容量的2～3倍。对于吸湿性塑料，如PET等塑料，可以选择除湿干燥机，为了保证机器长期的稳定运行，可以将除湿干燥机的容量适当地选择大一些，容量安全系数可在2～5倍。

2.2.2　压缩空气的制冷与干燥系统

2.2.2.1　空气冷干机的工作原理及概述

工业上曾有3种方法用于压缩空气的干燥处理。

第一种是利用吸附剂对压缩空气中的水蒸气进行选择性的吸附进行脱水干燥。例如，吸附式压缩空气干燥机，它的工作原理是通过“压力变化”来达到干燥效果。由于空气中容纳水汽的能力与压力成反比，干燥后的一部分空气减压膨胀至大气压，这种压力变化会使膨胀空气变得更干燥，然后让它流过未接通气流的需再生的干燥剂层，干燥的再生气洗出干燥剂里的水分，将其带出干燥器来达到除湿的目的。两塔循环工作，连续向用户提供干燥的压缩空气。吸附式压缩空气干燥机有无热再生吸附式干燥机和微热再生吸附式干燥机之分。图2-85为两种吸附式压缩空气干燥机的外形。

第二种是利用某些化学物质的潮解特性进行脱水干燥，如潮解式压缩空气干燥机。

第三种是当温度下降时，空气的含水能力也下降，原为气态的水分将变为液态。例如，冷冻式压缩空气干燥机，它的工作原理是：首先对压缩空气做冷却处理，使其中的气态水变为液态，再通过分离器使气液分离，最后由排水阀将水分排出，从而获得干燥的压缩空气。冷冻式压缩空气干燥机是现在使用最多的一种产品。

2.2.2.2　冷冻式压缩空气干燥机（冷干机）的使用

正确使用冷干机是获得所需露点压缩空气、节约再生能耗及延长设备使用寿命的重要前提。冷干机很少单独使用，几乎在所有气动管网中，冷干机都是与过滤器配套使用的。这既是满足用气质量的需要，也是冷干机本身能够正常工作的需要。一个典型的冷干机系统需在冷干机进气口前设置两台过滤器，在排气口后设置一台过滤器。

（1）主管路过滤器

它的作用是除去压缩空气进气中粒径较大的液态水滴和固体颗粒。冷干机如果长期处于大量液态水及固体杂质的状态下，除湿能力将逐渐降低，所以除水过滤器的设置非常必要，其精度一般在3～25μm之间选取。

（2）油雾过滤器

如果进入冷干机的空气中含有大量的油膜，会降低冷干机中换热器的换热效果，长此以往，冷干机的除水效果必将大打折扣，同时出口露点也会上升。一般空压机的排气含油量（油雾及油蒸汽）都很小，即使是国产无油空压机排气也难以做到绝对无油，只有当空压机排气绝对无油时（如离心式空压机），才可以不用油雾过滤器。

（3）微油雾过滤器

经冷干机处理后去除了绝大部分水分，但由于各种原因，空气中可能还存在一定的杂质，或达不到工艺上要求的空气质量，此时就需要在冷干机出口处再安装一个微油雾过滤器。

精密过滤器精细分级如下。

① 主管路过滤器能除去大量的液体及3μm以上固体微粒，达到最低残留油分含量仅5×10－6，有少量的水分、灰尘和油雾。用于空压机，后部冷却器之后，其他过滤器之前，作一般保护之用；用于冷干机之前，作前处理装置。

② 空气管路过滤器能滤除小至1μm的液体及固体微粒，达到最低残油分含量仅0.5×10－6，有微量水分、灰尘和油雾。用于A级过滤器之前，作前处理之用；用于冷干机和吸干机之后，以进一步提高空气质量。

③ 超高效除油过滤器能滤除小至0.01μm的液体及固体微粒，达到最低残油含量仅0.001×10－6，几乎所有的水分、灰尘和油都被去除。用于H级过滤和吸干机之前，起保护作用；用于冷干机之后，确保空气中不含油。

④ 活性炭微油雾过滤器能滤除小至0.01μm的油雾及烃类化合物，达到最低残油含量仅0.003×10－6，不含水分、灰尘和油，无臭无味。起最后一道过滤作用，供一些必须使用高质量空气的单位，如食品工业、呼吸、无菌包装等。

压缩空气精密过滤器外观与滤芯外观见图2-86。

2.2.2.3　冷干机制冷系统

冷干机是靠冷冻原理（图2-87）工作的，所以制冷系统对设备的正常运行至关重要。

① 制冷压缩机是冷干机的动力源及心脏，为确保产品可靠和稳定的使用效果，避免压缩机漏氟，应选用高质量的制冷压缩机。为保护制冷压缩机，在使用过程中，要避免制冷压缩机受到强烈的碰撞、振动、倾覆等。

② 如果选用风冷式冷干机，则一定要注意环境温度不能太高，而且空气中不能有太多的灰尘，要保证通风口通畅。如果选用水冷型冷干机，一定要保证水源中不能有太多的杂质和污垢，同时要安装过滤器和进行软化处理，以保证水质。

③ 确定冷干机容量时，一般应该选择2～3倍理论需要量的冷干机，以确保生产过程中有足够的压缩空气经过冷却，从而确保生产的需要。

两种压缩空气冷干机外观见图2-88。

2.2.3　模具的温度控制与除湿设备

吹塑模具的冷却方式主要有3种：第一种是利用自然水对模具进行冷却；第二种是采用冷却水塔对循环水进行散热后，再用水泵对循环水进行加压，输送到模具冷却水道，然后对模具进行冷却；第三种是采用冷水机对循环水进行制冷后，冷却模具。冷水机是一种水冷却设备，能提供恒温、恒流、恒压的冷却水。

冷水机的工作过程：先向机内水箱中注入一定量的水，通过制冷系统将水冷却，再由水泵将低温冷却水送入需冷却的设备或模具，冷却水将模具的热量带走时，会造成冷却水温度升高后再回流到水箱。冷却水温可根据要求自动调节，长期使用可节约用水。

冷水机与一般采用的水冷却设备完全不同，因为冷水机具有完全独立的制冷系统，不会受气温及环境的影响，水温可以在5～30℃范围内调节，因而可以达到高精度、高效率控制冷却水温度的目的。冷水机设有独立的水循环系统，冷水机内的水循环使用，可大量节约模具冷却用水。图2-89所示为两种冷水机外形。

2.2.3.1　工业冷水机的冷却工作原理

工业冷水机主要由3个相互关联的系统组成，即制冷剂循环系统、水循环系统、电气自控系统。

水冷式工业冷水机工作原理见图2-90。

制冷剂循环过程：蒸发器中的液态制冷剂吸收水中的热量并开始蒸发，最终制冷剂与水之间形成一定的温度差，液态制冷剂完全蒸发变为气态后，被压缩机吸入并压缩（压力和温度增加），气态制冷剂通过冷凝器（风冷或水冷）吸收热量，凝结成液体，通过热力膨胀阀（或毛细管）节流后，变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。

（1）制冷剂循环系统

主要由压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、热力膨胀阀、蒸发器、制冷剂等组成。

① 压缩机。压缩机是整个制冷剂循环系统中的核心部件，也是制冷剂压缩的动力源。它的作用是将输入的电能转化为机械能，将制冷剂压缩。

② 冷凝器。在制冷过程中，冷凝器起着输出热能并使制冷剂得以冷凝的作用。从制冷压缩机中排出的高压过热蒸汽进入冷凝器后，将其在工作过程中吸收的全部热量（包括从蒸发器和制冷压缩机中，以及在管道内所吸收的热量）都传递给周围介质（水或空气）带走，制冷剂高压过热蒸汽重新凝结成液体。根据冷却介质和冷却方式的不同，冷凝器可分为水冷式冷凝器、风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器3类。

③ 储液器。储液器安装在冷凝器之后，与冷凝器的排液管是直接连通的。冷凝器的制冷剂液体应畅通无阻地流入储液器中，这样就可以充分利用冷凝器的冷却面积。另外，当蒸发器的热负荷变化时，制冷剂液体的需要量也随之变化，此时，储液器便起到调剂和储存制冷剂的作用。对于小型制冷装置系统，往往不安装储液器，而是利用冷凝器来调剂和储存制冷剂。

④ 干燥过滤器。在制冷循环中必须预防水分和污物（油污、铁屑、铜屑）等进入，水分的来源主要是新添加的制冷剂和润滑油所含的微量水分，或由于检修系统时空气进入而带来的水分。如果系统中的水分未排除干净，当制冷剂通过节流阀（热力膨胀阀或毛细管）时，因压力及温度的下降，有时水分会凝固成冰，使通道阻塞，影响制冷装置的正常运作。因此，在制冷系统中必须安装干燥过滤器。

⑤ 热力膨胀阀。热力膨胀阀在制冷系统中既是流量的调节阀，又是制冷设备中的节流阀，安装在干燥过滤器和蒸发器之间，它的感温包包在蒸发器的出口处。使高压常温的制冷剂液体在流经热力膨胀阀时节流降压，变为低温低压制冷剂湿蒸汽（大部分是液体，小部分是蒸汽）进入蒸发器，在蒸发器内汽化吸热，达到制冷的目的。

⑥ 蒸发器。蒸发器是依靠制冷剂液体的蒸发（实际上是沸腾）来吸收被冷却介质热量的换热设备。它在制冷系统中的功能是吸收热量（又称输出冷量）。为了保证蒸发过程能稳定持久的进行，必须不断地用制冷压缩机将蒸发的气体抽走，以保持一定的蒸发压力。

⑦ 制冷剂。在现代工业中使用的大多数工业冷水机均使用R22或R12作为制冷剂。制冷剂是制冷系统里的流动物质，它的主要作用是携带热量，并在状态变化时实现吸热和放热。

（2）水循环系统

水循环系统是由水泵将水从水箱抽出到用户需冷却的设备，冷冻水将热量带走后温度升高，再回到冷却水箱中。

（3）电气自控系统

电气自控系统包括电源部分和自动控制部分。

① 电源部分是通过接触器，对压缩机、风扇、水泵等供电。

② 自动控制部分包括小型PLC控制器、温控器、压力保护电路、延时器、继电器、各类电磁阀、过载保护电路等，通过相互组合达到根据水温自动启动和停止、保护等功能。

风冷式工业冷水机工作原理见图2-91。

其工作原理与水冷式基本相同，只是冷凝器采用了风冷式，可在一些接冷却水管不方便的地方使用。

2.2.3.2　模具除湿

常用的消除模具模腔冷凝水珠的方法如下。

① 适当提高模具冷却水的温度。这是最简单、最节约的方法。但是这样可能会延长产品冷却的时间，从而降低生产率。

② 在模具的上方加装热风环装置，使经过温度控制的加热空气吹向模腔表面，从而防止模腔的表面产生冷凝水珠。这种方法对于生产高质量表面的吹塑产品显得较为重要。

③ 在合模机周围设置局部的隔离空间，在这个隔离空间里面进行空气的恒温、恒湿处理，在一些高速吹塑机生产线上采用这种方法较好。

2.2.4　回料的粉碎与输送、存储设备

2.2.4.1　粉碎机

在塑料制品加工的过程中，不可避免地会产生废品和边废料，需要使用塑料粉碎设备。图2-92所示为两种塑料粉碎机的外形。

塑料粉碎机可分为剪切式粉碎机、冲击式粉碎机、压缩式粉碎机、研磨式粉碎机等。

塑料粉碎机的选用主要取决于被粉碎物料的种类、形状以及所需的粉碎程度，不同材质的塑料或者废旧塑料应采用不同的粉碎机。硬质聚氯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃、酚醛树脂、脲醛树脂、聚酯树脂等属于脆性塑料，一旦受到压缩力、冲击力的作用，极易脆裂，破碎成小块，对于这类塑料，适宜采用压缩式或冲击式粉碎设备进行粉碎；而对于在常温下就具有较高延展性的韧性塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、ABS塑料等，则只适宜采用剪切式粉碎机，因为它们受到外界压缩、折弯、冲击等力的作用时，一般不会开裂，难以破碎，不宜采用脆性塑料所使用的粉碎设备。此外，对于弹性材料、软质材料，最好采用低温研磨式粉碎机。挤出吹塑中空成型机一般配套选择剪切式粉碎机。

粉碎不同的产品时，粉碎机定刀和动刀的间隙可以不同，如粉碎各种塑料瓶类产品时，动刀和定刀的间隙可调整为1～2mm；粉碎块类的塑料时，动刀和定刀的间隙可调整为2～4mm。此外，筛板落孔直径的大小也需要根据料块的不同来确定。

图2-93为苏州同大机械有限公司研制的高强度塑料粉碎机示意图。

图2-93所示为高强度塑料粉碎机的工作过程：中空成型过程中产生的塑料回用料从进料斗9送入，进入上箱体8，电动机10通过皮带带动皮带轮11，皮带轮安装在主轴5上，主轴5安装有可以作高速旋转的转动刀台3，转动刀台3安装有多组动刀4，动刀4与定刀7产生高速切割作用，将塑料回用料切割成小型颗粒，从出料斗2排出。

苏州同大机械有限公司已成功研制出系列高强度塑料粉碎机，可破碎厚度达15～25cm的高强度塑料料块。这种粉碎机可以配套自动输送料块的输送机和自动收集粉碎料的风送系统以及冷却水系统，实现单机的自动化生产。

对于25～100L系列的塑料桶，可以直接放进粉碎机进行粉碎，避免麻烦的锯割过程，降低了操作人员的劳动强度，提高了生产效率。该高强度粉碎机主要配套于TDB-250L以上的大型吹塑机生产线，从实际应用的情况看，与TDB-1600L、TDB-2000L生产线配套使用良好，大块塑料边料在粉碎中效果很好。此外，该机采用了双层设计，噪声小，粉碎效率高。

近几年来，随着大型、超大型挤出中空吹塑制品的不断问世，采用常规的塑料粉碎机来粉碎吹塑制品成型过程中的废品和边料已经显得效率低下，因此大型的塑料撕碎机得到较快的发展与应用，与塑料粉碎机连成生产线对大中型塑料制品进行撕碎与粉碎处理，改变了传统的废塑料制品处理方式。在减轻操作人员的劳动强度与保障安全操作方面能够发挥较好的作用。

图2-94所示为塑料撕碎机与粉碎机配套运行的示意图。

塑料撕碎机与塑料粉碎机联动生产过程见图2-95。

2.2.4.2　回料的输送、存储

从粉碎机料仓下来的回料一般通过风力输送到储料罐中以便回收再利用。风力的来源一般为离心风机，随着风力的流动将粉碎好的回料带到储料罐。图2-96所示为离心风机和储料罐的外形。

2.2.5　设备及模具冷却水的软化处理与回用系统

挤出中空吹塑机设备和模具冷却水的处理对吹塑设备运行的影响较大。地表水的水质要软一些，水中含有的矿物质相对要少一些，采用这类水做设备和模具的冷却水所发生的问题相对要少一些。由于地下水所含矿物质较多，如果不经过适当的处理，很容易在换热时产生水垢，随着水垢的不断沉积加厚，在模具与设备的一些冷却水道形成堵塞，甚至有可能造成设备和模具的损坏。因此，对冷却水进行相应的处理是保障设备和模具正常冷却和运行的重要条件之一。

目前常用的水软化处理或除垢处理方法有等离子交换水处理方法、反渗透水处理方法、磁化水处理方法、离子棒水处理方法等。

2.2.5.1　离子交换水处理方法

离子交换水处理方法主要是依靠钠离子交换器中的交换树脂进行软化处理。单纯的软化处理只能除去水中的钙、镁离子，而无法去除重碳酸盐硬度，经过钠离子交换后，进水中的重碳酸盐全部转化为碳酸氢钠。这样，如果原水硬度较大，软化水中就含有大量的碳酸氢钠，进入锅炉后碳酸氢钠产生化学反应，造成锅水中相对硬度增加。这种情况一方面影响锅炉的安全运行，引起锅水系统碱腐蚀，降低蒸汽质量，加大排污率；另一方面，蒸汽中二氧化碳含量增加，蒸汽冷凝后溶于凝结水中，使凝结水pH值降低，造成凝结水系统的酸腐蚀。通常当原水中硬度大于2mmol/L时，就必须进行软化与除碱联合水处理。

① 钠离子软化-加酸系统　经过钠离子软化后，在出水中加入酸中和水中的硬度，一般使用硫酸。中和后的水进入除碳器中脱去生成的二氧化碳。此系统很简单，运行时只要控制加酸量，就可以保证出水不呈酸性，一般可控制软水残留硬度在0.5mmol/L。

② 强酸性氢-钠串联离子交换系统　把进水分为两个部分：一部分进入氢离子交换器，其出水直接与另一部分原水混合，经氢离子交换器后出水的酸度和原水中的硬度发生中和，然后进入除碳器除去中和反应生成的CO2，再经钠离子交换器去除未经氢离子交换器的另一部分原水的硬度，其出水即为脱碱的软化水。经过氢离子交换器后，出水中含有与进水中强酸性阴离子相当量的强酸，因此出水呈酸性。

在氢-钠串联离子交换系统中，中和后的水一定要先通过除碳器，再进入钠离子交换器，否则含大量碳酸的水通过钠离子交换器又会重新产生硬度。

串联系统的优点：系统最后出水不会出现酸性，这是因为氢离子交换软化水和一定比例的原水混合后，再经钠离子交换处理，可保证不出酸性水，运行容易控制，氢离子交换树脂的交换能力可以得到充分利用，甚至可以运行到氢离子交换器出水硬度达到一定值或出现碱度，提高了氢离子交换器的处理能力。

串联系统的缺点：该系统相当于二级软化水处理，全部水都需经过钠离子交换器处理，故设备容量大，投资费用高；处理后出水硬度高于并联系统。

③ 强酸性氢-钠并联离子交换系统　进水分成两个部分：一部分通过氢离子交换器；另一部分通过钠离子交换器，然后把两部分交换后的水混合，可以达到软化与除碱目的。

并联系统的优点：一般控制氢离子交换器运行到漏钠失效，这样整个运行周期出水呈酸性，其酸度与进水中强酸性阴离子的总和等量。出水碱度低，使出水残留硬度降低至0.5mmol/L左右，且可随进水水质变化而随时调整；相同处理水量所需的设备容量小，故设备费用低，投资少。

并联系统的缺点：再生剂消耗量大，因为系统相当于一级软化处理；运行控制要求高，否则会出现酸性水，致使供水系统腐蚀，乃至用水设备腐蚀；氢离子交换器及再生设备均需采用耐酸材料衬里以防止设备腐蚀。

④ 弱酸性氢-钠串联离子交换系统　氢型弱酸性阳离子交换树脂只能与水中的碳酸盐类进行交换反应，交换后不产生强酸。

系统优点：氢型弱酸性阳离子交换树脂交换容量大，容易再生，较适用于碳酸盐硬度较高的原水处理；与强酸性氢-钠串联系统相比，不需要配水及混合水装置，故设备简单；氢型弱酸性阳离子交换树脂交换后出水不呈酸性，故系统运行安全可靠。

系统缺点：氢型弱酸性阳离子交换树脂较贵，故初始投资较大；系统相当于二级软化水处理，相同处理水量需要设备容量大，故投资费用较高。

由于中空吹塑模具很多是用铝合金制作，如果采用离子交换水处理方法来处理模具冷却水，则需要定期测试水的软化质量，特别是对冷却水中所含的钠离子要给予充分的重视。含有过多钠离子的冷却水对铝合金材料制成的模具会有较强的腐蚀作用，有可能较快地对铝合金模具的冷却水道产生腐蚀，进而使其失去应有的冷却功能。这种情况已经在多家吹塑制品厂家出现过，并且导致铝合金吹塑模具提前损坏，值得引起吹塑制品厂家管理人员和技术人员的重视。

离子交换水处理设备外观见图2-97。

2.2.5.2　反渗透水处理方法

反渗透技术（简称RO）是当今最先进、最节能的有效分离技术之一，是用足够大的压力把溶液中的溶剂（通常指水）通过反渗透膜（半透膜）分离出来，因和自然渗透方向相反，故称反渗透。反渗透水处理工艺是利用反渗透膜选择性地透过溶剂（通常是水）而截留离子物质，以膜两侧静压差为动力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物的分离。

（1）反渗透水处理工艺的分离原理

反渗透是一种以压力为推动力的膜分离过程。反渗透过程是自然界的逆过程。在使用过程中为产生反渗透压，需用水泵给含盐水溶液、含污废水施加压力，以克服自然渗透压，从而使水透过反渗透膜，而将水中溶解盐等杂质阻止在反渗透膜的另一侧。

反渗透水处理工艺是渗透作用的逆过程，实现反渗透有两个条件：一是外加压力必须大于溶液的渗透压；二是必须有一种高选择性、高透水性的半透膜。用于反渗透的半透膜表面微孔尺寸一般在1nm左右，能去除绝大部分离子、质量分数90%～95%的溶解固形物、95%以上的溶解有机物、生物和胶体以及80%～90%的硅酸。

（2）反渗透水处理工艺的工作原理

渗透现象在自然界中是比较常见的，比如将一根黄瓜放入盐水中，黄瓜就会因失水而变小。黄瓜中的水分子进入盐水溶液的过程就是渗透过程。如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分，在隔膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度。过一段时间就可以发现纯水液面降低了，而盐水的液面升高了。我们把水分子透过这个隔膜迁移到盐水中的现象叫作渗透现象。盐水液面升高不是无止境的，到了一定高度就会达到一个平衡点。这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。这就是反渗透水处理工艺的工作原理。

（3）反渗透现象和反渗透净水技术

在以上装置达到平衡后，如果在盐水端液面上施加一定压力，此时，水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液体分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程称为反渗透现象。如果将盐水加入以上设施的一端，并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，就可以在另一端得到纯水。反渗透设施生产纯水的关键有两个：一个是有选择性的膜，一般称为半透膜；另一个是有一定的压力。简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。在水中的众多杂质中，溶解性盐类是最难清除的。因此，经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果；反渗透除盐率的高低主要取决于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。

（4）反渗透水处理工艺在含油废水中的运用

含油废水是一种量大面广的工业废水，若直接排入水体，会在水体表层产生油膜阻碍氧气溶入水中，从而致使水中缺氧、生物死亡、发出恶臭，严重污染生态环境。一般来说，含油废水中的油分以浮上油、分散油、乳化油3种状态存在，其中前两种比较好处理，经机械分离、凝聚沉淀和活性炭吸附，油分可降低到每升几毫克以下，而乳化油含有表面活性剂和起同样作用的有机物，油分以微米数量级大小的粒子存在，所以长期保持稳定，难以分离。对含乳化油的废水应用反渗透水处理工艺，不需破坏乳化液进行浓缩分离，其浓缩液采用焚烧处理，渗透液可进行回用或排放处理。在实际应用过程中，一般采用多种处理方法联合使用的方式，才能保证出水水质。

反渗透水处理设备外观见图2-98。

2.2.5.3　磁化水处理方法

利用磁场处理水（简称“磁化水”），可以防止水管道结垢。磁化水处理技术已经广泛应用于水处理系统，其在水处理装置抑垢中的功效是显而易见的，而且近年来磁化水技术还被应用到污水的工业处理中。

能制备磁化水的装置称为磁水器。按磁场形式可将磁水器分为永磁式和电磁式两种，按磁场位置又可将磁水器分为内磁式和外磁式两种。永磁式和电磁式磁水器在间隙磁场强度相同的情况下效果相同，但各有特点。永磁式磁水器的最大优点：不需外接电源，同时结构简单，操作维护方便，但其磁场强度受到磁性材料和充磁技术的限制，且存在随时间的延长或水温的提高而退磁的现象。

电磁式磁水器的优点：磁场强度容易调节，而且可以达到很高，同时磁场强度不受时间和温度影响，稳定性好，但其需要外界提供激磁电源。与内磁式磁水器相比，外磁式磁水器可能具有更大的优越性，其主要优点是检修时不必停水及拆卸管道，也不易引起磁短路现象。

图2-99所示为两种电磁式磁化水处理器的外形。

国内已经有多家企业生产磁化水处理器，中空吹塑制品厂家也可以根据自己企业的需求来进行选用。从实际使用的效果来看，一般宜选用磁化水处理器厂家产品资料介绍的2～3倍容量的产品，这样，冷却水的除垢效果会更好一些。如果冷却水的管道较长，可以在管道的不同位置设置多个磁化水处理器，以达到更好的除垢效果。

2.2.5.4　离子棒水处理方法

（1）离子棒水处理器概述

离子棒水处理器是水处理领域中的一种新兴、先进的水处理设备。国内许多企业都在使用。离子棒水处理器取代了化学处理方法，取得很好的效果，被喻为水处理史上的一次革命。

图2-100所示为两种离子棒水处理器的外形。

（2）离子棒水处理器工作原理

① 防垢　离子棒水处理器通过高压静电电场的直接作用，改变水分子的电子结构，水偶极子将水中阴、阳离子包围，并按正负顺序呈链状整齐排列，使之不能自由运动，水中所含阳离子不致趋向器壁，阻止钙、镁离子在器壁上形成水垢，从而达到防垢的目的。

② 除垢　静电能破坏垢分子间的电子结合力，改变晶体结构，促使硬垢疏松，并且会增大水偶极子的偶极距，增强其与盐类离子的水合能力，从而提高水垢的溶解速率，使已经产生的水垢能逐渐剥蚀、脱落，从而达到除垢的目的。

③ 除锈　锈垢是水垢的一种，除垢则能除锈。

④ 杀菌灭藻　离子棒水处理器产生一定量的活性氧如O、OH、H2O2，这些活性氧能破坏生物细胞的离子通道，改变细菌和藻类生存的生物场，影响细菌生理代谢，从而起到杀菌灭藻作用。

离子棒水处理器是物理作用，在水中不发生化学作用，不会产生化学物质，排放出来的水对人类赖以生存的环境不产生影响，符合国际环境法规有关标准，是一种环保产品，值得推广使用。

2.2.5.5　水处理方法的选用

对于吹塑制品生产厂家来说，具体采用哪种水处理方法来处理设备和模具的冷却水，需要根据吹塑制品工厂所在地水质的具体情况，以及工厂的经济情况来决定。从近20年来具体使用的情况来看，通常情况下选用磁化水处理器或离子棒水处理器更方便经济，可较好地解决中空吹塑成型机设备和模具冷却水的水垢处理问题。

2.2.6　机器人智能去飞边系统

小型中空吹塑成型机一般采用带去飞边装置的模具来自动去除飞边料。由于去除飞边时多采用气动装置，打飞边装置和模具为一个整体，产生的冲击力会给设备带来震动，长时间会造成设备部件的松动甚至变形，所以这种方法只适合25L以下小型塑料制品的生产。目前切除大制品飞边的方法多为人工切割，劳动强度较大。因此，机器人智能去飞边系统的研发迫在眉睫，目前国内已有相关产品问世。随着机器人的高速发展，机器人智能化去飞边设备将会迅速地应用在中空吹塑成型机生产线上。去飞边吹塑模具外形见图2-101。

一般情况下，机器人去飞边（见图2-102）采用机器人夹持刀具进行切削的方法来去除吹塑制品的飞边与边料，对一些孔、槽，则采用钻头或铣刀进行钻孔或铣削加工。有些情况下，机器人可加装夹持装置，对吹塑制品进行转换工位等操作。

目前在国内吹塑制品行业机器人去飞边系统使用厂家不多，主要有以下几种原因。

① 机器人去飞边系统价格较高，暂时不利于普及。

② 大型、超大型吹塑制品的规模化产量太小，不利于机器人去飞边系统的应用。

③ 吹塑制品的成型工艺控制不是特别精准，吹塑制品吹塑成型后，尺寸精度偏差较大，不利于机器人去飞边系统进行稳定操作。

2.2.7　模内贴标设备与产品检测设备

2.2.7.1　模内贴标机

模内贴标机的工作原理：将预先印好的涂有热熔胶的标签放入吹塑模具的模腔中，塑料熔体的热表面使标签的热熔胶黏性增加，将标签粘贴到容器的指定位置上。这种方法可以使标签与塑料制品融为一体，得到的标签镶嵌牢固，具有防水、防油、防霉、耐酸碱、耐摩擦、防冻、防水泡等性能，并具有良好的耐久性。标签与容器制品的结合极其自然，手感平滑，外表美观。

模内贴标机可以与中空成型机配套成为全自动生产线，制品吹塑、贴标一次完成。

图2-103为两种模内贴标机外观。

采用模内贴标时，标签在模腔内处于负压状态下，模具需设计为真空排气方式，以适应模内贴标与快速成型的需要。图2-104所示为全自动卧式圆瓶贴标机和在线贴标机的外形。

吹塑瓶子在吹塑成型以后再进行批量贴标，有利于提高产品的贴标质量和数量。

2.2.7.2　产品检测设备

（1）测漏机

为了适应快速灌装生产线对塑料容器的要求，许多中空成型机均配套了测漏机，以确保所生产的吹塑容器100%无泄漏，进而灌装时不会发生泄漏现象。

测漏机采用承受空气压力测试的方式测试塑料容器，在生产线上对每个经过的容器进行测试，其中不合格品会被测漏机自动剔出生产线，测漏机均已实现单机自动化操作。图2-105所示为两种测漏机的外形。

这些测漏机均可以与中空成型机配套组成吹塑生产线。

测漏机基本工作原理：当充气阀打开给空瓶充气时，会同时给气板上的两个传感器充气，当瓶内气体达到预设值时，瓶内压力传感器会向CPU主板传送终止充气信号，充气阀便关闭。然后测试瓶的瓶身在气压的作用下胀大，这段时间称为稳定时间。该过程完成后，分隔阀会把参考气压与瓶内气压分隔，于是又开始经过测量时间。此时被测试瓶的瓶身还会继续胀大，但胀大的速度已经慢了下来。此时参考气压比瓶内气压大，产生一个负的差压。当测试瓶有漏孔时，差压数值会比此值更大，而测漏机就是在好瓶与漏瓶之间找出一个适当的差压数值作为设定值，并在此基础上进行判断，把漏瓶自动检出排走。

（2）测厚仪

塑料容器的制品壁厚可以采用超声波测厚仪进行测试。测量时探头将超声波脉冲透过耦合剂到达被测体，一部分被物体表面反射，探头接收被测体底面反射的回波，精确地测量超声波往返时间并计算出厚度，然后采用数字显示出来。图2-106所示为超声波测厚仪的外形。

2.2.7.3　塑料桶切口机

切口机的应用提高了塑料瓶瓶口的质量，提高了劳动生产率。图2-107为两种在线瓶口切口机。

2.2.7.4　塑料盖组垫机

塑料盖组垫机的应用可替代大量手工作业，它可自动将垫片塞入瓶盖，垫片密封合理、速度快、效率高、产品安全卫生；全过程无人员接触，避免产品污染。理盖机构附加瓶盖剔除功能，保证所有出料瓶盖盖口向上，PLC程序控制，定位准确，具有无片、无盖检测报警功能、计数功能，自动化程度高。

图2-108为两种不同形式的塑料盖组垫机。

2.2.8　产品自动包装与输送设备

自动包装机（automatic packaging machine），一般分为半自动包装机和全自动包装机两种，物料可以是颗粒、片剂、液体、粉剂、膏体等形态。自动包装机具有自动完成计量、充料、制袋、封合、切断、输送、打印生产批号、可增加易切口、无料示警、搅拌等功能。

塑料瓶、桶全自动打包机代替了传统的手工包装，提高了生产效率，降低了人工成本，实现了完整的产品后处理自动化流水线生产，有效地避免了由于人手接触而产生的产品污染，广泛地应用于日化、食品、饮料、医药等领域。

塑料瓶、桶全自动打包机适用于各类型PE、PP、PET塑料瓶，占地小、速度快，自身带有输送带，可与生产线相连，包装尺寸可根据客户的实际生产需求定制，具有一定的可调整范围，PLC控制系统及人机操作界面，操作简便，可解决不同塑料制品的包装难题。

图2-109为塑料瓶全自动打包机外观和包装后的产品。

图2-110所示为瓶装自动生产线的外形。

自动包装机一般由以下几部分组成。

（1）机械部分

① 机械框架。

② 机械手夹取装置以及驱动气缸。

（2）电气部分

① 主控电路由变频器、可编程控制器（PLC）组成控制核心。

② 温控电路由智能型温控表、固态继电器、热电偶元件等组成，控温精确，显示直观，设定方便。

③ 由光电开关、电磁接近传感器等实现多点追踪与检测。

随着智能化程度的提高，包装机的操作、维护和日常保养更加方便简单，降低了对操作人员的专业技能要求。产品包装质量的好坏，直接与温度系统、主机转速精度、追踪系统的稳定性等息息相关。机器运行后，薄膜标记传感器不断地检测薄膜标记（色标），同时机械部分的追踪微动开关检测机械的位置，上述两种信号送至PLC，经程序运算后，由PLC的输出Y6（正追）、Y12（反追）控制追踪电机的正反追踪，对包装材料在生产过程中出现的误差及时发现同时准确地给予补偿和纠正，避免了包装材料的浪费。检测若在追踪预定次数后仍不能达到技术要求，可自动停机待检，避免废品的产生。由于采用了变频调速，大幅减少了链条传动，提高了机器运转的稳定性和可靠性，降低了机器运转的噪声，保证了该包装机高效、低损耗、自动检测等多功能、全自动的高技术水平。自动包装机所用传动系统虽然应用功能比较简单，但对传动的动态性能有较高的要求，系统要求较快的动态跟随性能和高稳速精度。