用於塑膠(見工程塑料)加工和成形的機械。塑膠機械包括混煉機械和成型機械兩大類。配合塑膠加工的通常還有熱合、熱焊和噴塗等設備。

  塑膠機械最初是仿效木材、陶瓷、橡膠和金屬壓鑄等加工機械的原理發展的。塑膠機械與橡膠機械雖有某些類似,但塑膠加工溫度高、硬度大、製品精度要求高,故塑膠機械的選材、設計和製造都與橡膠機械有所不同。開煉機和壓延機是最早出現的塑膠機械。到19世紀70年代,就有人運用柱塞式註射機和擠出機進行塑膠成形加工。塑塑料機械的高速發展始於20世紀30年代。1935年,法國人P.特羅斯特制造的單螺桿電加熱塑料擠出機,已具有現代擠出機的雛型。1948年開始在註射機上使用螺桿塑化裝置,E.齊格勒於1956年發明往復螺桿式註射機,使註射機結構基本定型。到70年代,塑料機械廣泛采用電氣和液壓技術,並開始向大型、高速、精密、特殊用途、連續化和自動化,以及小型和超小型的方向發展。中國的塑料機械制造始於1958年。到60年代末,生產的塑料機械品種已比較齊全,開煉機、密煉機、擠出機、註射機和壓延機都已系列化。已能生產螺桿直徑為250毫米的擠出機、註射量為32000厘米3的註射機和直徑為700×1800毫米的四輥壓延機。

  混煉機械 塑料以一種或多種合成樹脂為主要成分,並按不同的用途和加工方法加有各種助劑。因此,某些塑料在成為制品以前必須進行混煉,使塑料達到性能均一。常用的混煉機械有:①捏合機、轉鼓式混合機、螺帶式混合機和高速混合機:這些機械用攪拌的方法制成粉狀的預混料。②開放式煉塑機(開煉機):它利用一對異速相向回轉的加熱輥筒,使混合料在輥隙受剪切和反復碾壓後達到勻質,以制成塑料半成品(如壓片)或給壓延機供料。③密閉式煉塑機(密煉機):在密煉室中有兩隻特殊形狀的轉子,使預混料形成極為復雜的運動,提高其混煉、塑化效果。④雙轉子式連續混煉機:它有經過改進的密煉機轉子,在加料端設有推料螺旋,可連續出料。⑤螺桿式連續混煉機。

  成型機械 用加熱和加壓的方法將塑料模塑成預定形狀制品的機械。成型機械主要包括液壓機、真空成型機、中空成型機(所用方法有擠吹法、註吹法、擠拉吹法和註拉吹法)、註入發泡成型機、擠出機、註射機和壓延機。其中後三者應用最廣。

  擠出機 它將固態塑料加熱至粘流狀,以一定的壓力通過機頭出口(口模)連續擠出,冷卻定形後,得到相應幾何截面和尺寸的制品。它能加工連續截面的塑料制品,如管、棒、片、板、膜、單絲、網、電纜和異型材等,還可用於混合、著色和造粒。圖1是塑料管擠出機工作原理。在擠出的過程中,溫度、壓力和產量都是自動控制的。

  擠出機的規格用螺桿直徑D(毫米)表示,有單螺桿式、雙螺桿式、多螺桿式、無螺桿式、排氣式、階式和絕熱式擠出機,以及發泡制品和復合材料的專用擠出設備。

  擠出機一般由主機、機頭和輔機組成。主機包括擠壓、驅動、加熱冷卻和電氣控制系統。擠壓系統由螺桿和料筒組成,螺桿旋轉用以輸送和熔塑物料,料筒承受擠出壓力和傳導熱量。擠出機通常采用電加熱和風冷,以保證熔料溫度的穩定。機頭是成型用的部件,其入口料筒與出口直接相聯。根據結構和用途的不同,機頭主要有:管材機頭;吹塑薄膜用的芯棒機頭、中心進料機頭和螺旋機頭;加工復合薄膜的復合機頭;擠板(片)的魚尾機頭、支管機頭、衣架機頭和螺桿分配機頭。

  塑料由機頭擠出後,要經歷物態變化、分子取向、形狀和尺寸變化。這些過程在定形(或吹脹)、冷卻、牽引、切割和卷取裝置等輔機提供的各種動作、溫度、速度和力(拉伸)的條件下完成。具體配置和結構依制品的要求而定。

  註射機 將固態塑料塑化並以一定壓力和速度註入閉合模腔以成形制品的機械。它能一次制成尺寸精確的復雜零件。圖2是註射機工作原理。

  註射機的規格通常用理論註射量,即一次註射聚苯乙烯塑料的最大容量(厘米3)和鎖模力(千牛頓)表示。註射機按塑化方式和註射方式分為柱塞式、螺桿式和螺桿塑化柱塞註射式幾種。此外,還有各種專用註射機,如多模註射機、排氣式註射機、發泡塑料註射機、熱固性塑料註射機、多色註射機和采用液體原料的反應註射機。

  註射機一般由註射裝置、合模裝置、機架、液壓和電氣系統組成。註射裝置包括噴嘴、料筒、螺桿(或柱塞)、油缸和驅動裝置。螺桿(或柱塞)的回轉往復運動將塑料定量地送入料筒。塑料受熱塑化後周期地由料筒前端經噴嘴註入閉合的模具。合模裝置為一臺壓機,完成模具的啟閉、鎖緊和頂出制品,它分為液壓式、機械式和液壓機械式3種。液壓式用移模油缸直接鎖緊模具;液壓機械式用一隻小直徑油缸通過連桿機構移模,並利用機構的力放大作用在合緊模具時強制機構彈性變形,由彈性恢復力鎖緊模具。

  壓延機 將已基本塑化的熱塑性塑料在熱的輥筒中軋制成薄膜、片材和復合制品(人造革、塑料與佈或紙的單面或雙面貼合)的大型機械。圖3為其結構和工作原理。與擠出吹塑膜片相比,壓延機的制品精度高、速度快。

  壓延機的規格用輥筒直徑D(毫米)乘以輥筒有效長度L(毫米)表示。壓延機可按輥筒數目分為2輥、3輥、4輥和5輥壓延機,還可按輥筒排列方式分為“I”、“F”、“L”、“Z”、“S”和“T”型等型式。

  輥筒是壓延機的主要零件,直接影響制品質量和產量。因此要求有足夠的剛度和硬度,表面粗糙度不超過Ra0.16~0.08微米;表面加工成腰鼓形(中高)或裝配成軸交叉,以補償輥筒受力所產生的撓度。

  成套的壓延設備,除壓延機外還包括供料和收取制品等一系列輔助設備,具體組成由制品決定。壓延設備從加料到制品卷取已全面實現瞭自動化。

參考書目

 北京化工學院、天津輕工業學院主編:《塑料成型機械》,輕工業出版社,北京,1983。

 成都科技大學主編:《塑料成型工藝學》,輕工業出版社,北京,1983。