什么是塑料机械?

[拼音]：suliao jixie

[外文]：plastics machinery

用于塑料（见工程塑料）加工和成形的机械。塑料机械包括混炼机械和成型机械两大类。配合塑料加工的通常还有热合、热焊和喷涂等设备。

塑料机械最初是仿效木材、陶瓷、橡胶和金属压铸等加工机械的原理发展的。塑料机械与橡胶机械虽有某些类似，但塑料加工温度高、硬度大、制品精度要求高，故塑料机械的选材、设计和制造都与橡胶机械有所不同。开炼机和压延机是最早出现的塑料机械。到19世纪70年代，就有人运用柱塞式注射机和挤出机进行塑料成形加工。塑料机械的高速发展始于20世纪30年代。1935年，法国人P.特罗斯特制造的单螺杆电加热塑料挤出机，已具有现代挤出机的雏型。1948年开始在注射机上使用螺杆塑化装置，E.齐格勒于1956年发明往复螺杆式注射机，使注射机结构基本定型。到70年代，塑料机械广泛采用电气和液压技术，并开始向大型、高速、精密、特殊用途、连续化和自动化，以及小型和超小型的方向发展。中国的塑料机械制造始于1958年。到60年代末，生产的塑料机械品种已比较齐全，开炼机、密炼机、挤出机、注射机和压延机都已系列化。已能生产螺杆直径为 250毫米的挤出机、注射量为32000厘米 3的注射机和直径为700×1800毫米的四辊压延机。

塑料以一种或多种合成树脂为主要成分，并按不同的用途和加工方法加有各种助剂。因此，某些塑料在成为制品以前必须进行混炼，使塑料达到性能均一。常用的混炼机械有：

（1）捏合机、转鼓式混合机、螺带式混合机和高速混合机：这些机械用搅拌的方法制成粉状的预混料。

（2）开放式炼塑机（开炼机）：它利用一对异速相向回转的加热辊筒，使混合料在辊隙受剪切和反复碾压后达到匀质，以制成塑料半成品（如压片）或给压延机供料。

（3）密闭式炼塑机（密炼机）：在密炼室中有两只特殊形状的转子，使预混料形成极为复杂的运动，提高其混炼、塑化效果。

（4）双转子式连续混炼机:它有经过改进的密炼机转子，在加料端设有推料螺旋，可连续出料。

（5）螺杆式连续混炼机。

用加热和加压的方法将塑料模塑成预定形状制品的机械。成型机械主要包括液压机、真空成型机、中空成型机（所用方法有挤吹法、注吹法、挤拉吹法和注拉吹法）、注入发泡成型机、挤出机、注射机和压延机。其中后三者应用最广。

它将固态塑料加热至粘流状，以一定的压力通过机头出口(口模)连续挤出，冷却定形后，得到相应几何截面和尺寸的制品。它能加工连续截面的塑料制品，如管、棒、片、板、膜、单丝、网、电缆和异型材等，还可用于混合、着色和造粒。图1是塑料管挤出机工作原理。在挤出的过程中，温度、压力和产量都是自动控制的。

挤出机的规格用螺杆直径D（毫米）表示，有单螺杆式、双螺杆式、多螺杆式、无螺杆式、排气式、阶式和绝热式挤出机，以及发泡制品和复合材料的专用挤出设备。

挤出机一般由主机、机头和辅机组成。主机包括挤压、驱动、加热冷却和电气控制系统。挤压系统由螺杆和料筒组成，螺杆旋转用以输送和熔塑物料，料筒承受挤出压力和传导热量。挤出机通常采用电加热和风冷，以保证熔料温度的稳定。机头是成型用的部件，其入口料筒与出口直接相联。根据结构和用途的不同，机头主要有：管材机头；吹塑薄膜用的芯棒机头、中心进料机头和螺旋机头；加工复合薄膜的复合机头；挤板（片）的鱼尾机头、支管机头、衣架机头和螺杆分配机头。

塑料由机头挤出后，要经历物态变化、分子取向、形状和尺寸变化。这些过程在定形(或吹胀)、冷却、牵引、切割和卷取装置等辅机提供的各种动作、温度、速度和力（拉伸）的条件下完成。具体配置和结构依制品的要求而定。

将固态塑料塑化并以一定压力和速度注入闭合模腔以成形制品的机械。它能一次制成尺寸精确的复杂零件。图2是注射机工作原理。

注射机的规格通常用理论注射量，即一次注射聚苯乙烯塑料的最大容量（厘米3）和锁模力 (千牛顿)表示。注射机按塑化方式和注射方式分为柱塞式、螺杆式和螺杆塑化柱塞注射式几种。此外，还有各种专用注射机，如多模注射机、排气式注射机、发泡塑料注射机、热固性塑料注射机、多色注射机和采用液体原料的反应注射机。

注射机一般由注射装置、合模装置、机架、液压和电气系统组成。注射装置包括喷嘴、料筒、螺杆（或柱塞）、油缸和驱动装置。螺杆(或柱塞)的回转往复运动将塑料定量地送入料筒。塑料受热塑化后周期地由料筒前端经喷嘴注入闭合的模具。合模装置为一台压机，完成模具的启闭、锁紧和顶出制品，它分为液压式、机械式和液压机械式3种。 液压式用移模油缸直接锁紧模具；液压机械式用一只小直径油缸通过连杆机构移模，并利用机构的力放大作用在合紧模具时强制机构d性变形，由d性恢复力锁紧模具。

将已基本塑化的热塑性塑料在热的辊筒中轧制成薄膜、片材和复合制品（人造革、塑料与布或纸的单面或双面贴合）的大型机械。图3为其结构和工作原理。与挤出吹塑膜片相比，压延机的制品精度高、速度快。

压延机的规格用辊筒直径 D（毫米）乘以辊筒有效长度L（毫米）表示。 压延机可按辊筒数目分为2辊、3辊、4辊和 5辊压延机，还可按辊筒排列方式分为“I”、“F”、“L”、“Z”、“S”和“T”型等型式。

辊筒是压延机的主要零件，直接影响制品质量和产量。因此要求有足够的刚度和硬度，表面粗糙度不超过Ra0.16～0.08微米；表面加工成腰鼓形（中高）或装配成轴交叉，以补偿辊筒受力所产生的挠度。

成套的压延设备，除压延机外还包括供料和收取制品等一系列辅助设备，具体组成由制品决定。压延设备从加料到制品卷取已全面实现了自动化。

参考书目

北京化工学院、天津轻工业学院主编：《塑料成型机械》，轻工业出版社，北京，1983。成都科技大学主编：《塑料成型工艺学》，轻工业出版社，北京，1983。