不同改性料如何選擇合適的切粒系統(tǒng)？這份指南建議收藏好！

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（來源：鏈塑網(wǎng)）

計(jì)劃投資造粒設(shè)備的公司除了基本考慮成本外，還需要通過全面了解其運(yùn)營和應(yīng)用需求來選擇合適的系統(tǒng)。目前可以使用三種主要類型的造粒系統(tǒng)，每種都有明顯不同的優(yōu)缺點(diǎn)。

隨著塑料行業(yè)的發(fā)展和市場上新要求的不斷出現(xiàn)，即使是長期使用特定系統(tǒng)的公司也可能需要在增加產(chǎn)能時考慮替代方案，以下是對每種類型的評估。

拉條、水環(huán)、水下生產(chǎn)的粒子形狀不同

拉條切粒機(jī)

在拉條造粒中，聚合物在冷卻和固化后被切割成顆粒。就其性質(zhì)而言，該系統(tǒng)與擠壓在同線操作，將熔融聚合物計(jì)量加入與片材模頭非常相似的線模中，不同之處在于材料通過多個孔離開模頭，每個孔形成一條聚合物線。拉條進(jìn)入水槽或水槽，在那里被冷卻，然后通過脫水裝置或氣刀進(jìn)行干燥，最后被送入拉絲造粒機(jī)，在那里被切成圓柱形顆粒。這種顆粒形狀的缺點(diǎn)是圓柱體的扁平端容易粘在一起并導(dǎo)致連粒。

切割后，顆粒落入分級機(jī)，該分級機(jī)去除超大顆粒或結(jié)塊，并將其余顆粒輸送到下游。

除了成本最低外，拉條造粒還適用于多種聚合物，比其他造粒系統(tǒng)更易于使用，更容易接觸部件表面以進(jìn)行清潔和換色，并通過快速更換聚合物來促進(jìn)聚合物轉(zhuǎn)換切割組件。因此，它特別適合代工廠和其他頻繁換料的中小型公司。

拉條造粒機(jī)的自動化范圍很小，并且比其他造粒系統(tǒng)更加勞動密集。例如，考慮在每次新工作啟動時將多達(dá) 75 根鋼絲串在導(dǎo)輥上方和下方所涉及的工作。拉條造粒機(jī)在顆粒尺寸方面也受到限制，一些應(yīng)用中所需的小顆粒很難在不發(fā)生拉條斷裂的情況下獲得。其他兩個弱點(diǎn)源于從凝固的條料切割顆粒：與其他造粒系統(tǒng)相比，切割器磨損和產(chǎn)生灰塵和細(xì)屑的可能性更大。拉條造粒機(jī)也更容易受到工藝變化的影響，這可能會導(dǎo)致拉條脫落和其他問題。最后，對水浴的需求意味著拉條切粒機(jī)在工廠車間的占地面積更大。

這種“干切”工藝的一些弱點(diǎn)可以通過稱為水滑系統(tǒng)的替代“濕切”拉條切粒機(jī)來緩解。股線進(jìn)入水滑道，而不是水浴，其中噴嘴冷卻股線并提供級聯(lián)水流，將股線移向造粒機(jī)。該系統(tǒng)不使用氣刀，而是在造粒前將工藝用水從線料中重新排走，然后讓它在造粒之后重新加入顆粒流中，形成顆粒/水漿，進(jìn)一步冷卻聚合物。漿料進(jìn)入設(shè)備底部的離心顆粒干燥機(jī)，帶有提升葉片的旋轉(zhuǎn)軸對顆粒進(jìn)行脫水，顆粒從頂部離開干燥機(jī)。

在水滑系統(tǒng)中，由于顆粒是從仍然濕潤且比水浴系統(tǒng)中軟的股線切割的，因此刀具磨損較小。水滑道系統(tǒng)還通過更好地控制工藝用水條件，為自動化提供了更大的范圍。此外，還有一種“自絞合”功能，當(dāng)股線被送入水滑道時，掉落的股線會被替換，從而減少了操作員干預(yù)的需要。另一方面，干燥過程會產(chǎn)生額外的灰塵和細(xì)屑，需要在工藝水系統(tǒng)中采用更復(fù)雜的過濾技術(shù)。與水環(huán)和水下造粒機(jī)一起使用的離心式顆粒干燥機(jī)也是如此。

水環(huán)切粒機(jī)

在水環(huán)造粒機(jī) (WRP) 中，與 UWP 一樣，熔融聚合物流入模板中以圓形圖案排列的多個孔中，并在從模具面出來時被切割成顆粒。切割是通過一系列同樣排列成圓形的旋轉(zhuǎn)刀具完成的。模具面由硬化金屬制成，因此磨損主要發(fā)生在刀片上。壓力以液壓方式施加到切割組件，以確保與模具面正確接觸。

WRP 生產(chǎn)圓形但扁平的藥丸，類似于阿司匹林藥片。當(dāng)聚合物離開模孔并被旋轉(zhuǎn)刀具切割時，所得顆粒被向外拋入水環(huán)中，水環(huán)切向送入切割室。水冷卻顆粒并將它們輸送到水槽以進(jìn)一步冷卻并輸送到以已經(jīng)描述的方式運(yùn)行的離心干燥機(jī)。水返回到調(diào)溫和過濾系統(tǒng)，并循環(huán)到造粒過程中。

WRP 是三種主要造粒工藝中最緊湊的，并提供一定程度的自動化。一名操作員可以輕松地控制系統(tǒng)，使用按鈕控制來停止和啟動系統(tǒng)并調(diào)整切割器轉(zhuǎn)速以控制顆粒大小。該系統(tǒng)的成本低于 UWP。它對熔體溫度和壓力等工藝變化的敏感度明顯降低，并且不會出現(xiàn)模具凍結(jié)問題。

由于在熔融聚合物遇到冷卻水之前將其切粒，因此 WRP 主要限于加工高熔體強(qiáng)度材料，例如聚烯烴和聚苯乙烯。該工藝特別不適用于高溫或粘性材料。與 UWP 相比，也存在容量限制。

水下造粒機(jī)

水下切粒機(jī) (UWP) 是一種模面切粒機(jī)。這意味著熔融聚合物在離開模孔時就被切割成顆粒，模孔在圓形模中以圓形圖案排列。與水環(huán)切粒機(jī)（也是模面切粒機(jī)）的關(guān)鍵區(qū)別在于切割室完全充滿工藝用水，因此聚合物滴在離開模孔時浸入水中。由于最小化表面張力的作用力，每一滴都呈球形，這是 UWP 所獨(dú)有的。

工藝水將球形顆粒從切割室輸送到結(jié)塊捕集器（去除塑料塊），然后輸送到離心干燥機(jī)。顆粒進(jìn)入設(shè)備底部的干燥器，帶有提升葉片的旋轉(zhuǎn)軸對顆粒進(jìn)行脫水，然后從頂部離開干燥器。類似類型的干燥機(jī)也與水環(huán)造粒機(jī)一起使用。

與其他造粒系統(tǒng)一樣，UWP 中的冷卻水由工藝用水單元提供，該單元對水進(jìn)行調(diào)溫（即混合熱水和冷水以確保恒溫）并濾除灰塵和細(xì)屑。必須根據(jù)要造粒的聚合物的性質(zhì)仔細(xì)控制和調(diào)整水溫。如果不這樣做，可能會導(dǎo)致顆粒變形或工藝中斷。

在 UWP 中，所有冷卻水都通過管道輸送到切割室或從切割室流出，從而形成了在其他造粒系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的不必要的水槽或水滑道。因此，離心顆粒干燥機(jī)和水處理設(shè)備可以安裝在離造粒機(jī)一定距離的地方——例如，在另一個房間或另一個樓層。

水管的另一個特點(diǎn)是水旁路系統(tǒng)，它允許水繼續(xù)循環(huán)以保持所需的溫度，同時從切割室轉(zhuǎn)移水流。這使操作員能夠斷開切粒機(jī)與切割室的連接，以便執(zhí)行更換刀頭等任務(wù)。

旁路系統(tǒng)與聚合物分流閥協(xié)同工作，用于停止和啟動聚合物流入模孔。在造粒機(jī)啟動之前，閥門切換到“生產(chǎn)”位置以沖洗模板。接下來，將閥門置于“轉(zhuǎn)移”位置，聚合物可以從切割室中清除。最后，切粒機(jī)重新連接到切割室；水旁路開關(guān)將水送入切割室；分流閥切換到生產(chǎn)位置；然后開始造粒。整個過程是自動化的，在幾秒鐘內(nèi)發(fā)生，并通過 PLC 控制器中的開/關(guān)按鈕啟動。

有幾個選項(xiàng)可用于控制切割刀片對模板的壓力。其中包括手動系統(tǒng)（操作員使用手輪）和 PLC 控制的液壓系統(tǒng)。其他選項(xiàng)包括彈簧加載和氣動系統(tǒng)。

工藝用水系統(tǒng)具有不同程度的能力。完全撬裝的入門級系統(tǒng)的容量高達(dá) 4400 磅/小時，并且可以配備可選的帶式過濾器，用于連續(xù)自動過濾低至 150 μ 的細(xì)粒。更精細(xì)的系統(tǒng)提供自動自清潔功能，過濾精度低至 70 μ，處理能力高達(dá) 77,000 磅/小時。

正如上述特征所表明的，UWP 是最復(fù)雜的造粒系統(tǒng)，并且需要最大的投資成本。反過來，它在這些領(lǐng)域提供了優(yōu)于其他造粒系統(tǒng)的優(yōu)勢：

● 自動化。UWP 具有最大的自動化范圍，PLC 控制控制著它的許多功能。刀片刃磨和在線模板磨削等功能可以預(yù)先編程，最大限度地減少停機(jī)時間。

● 吞吐量。UWP 的設(shè)計(jì)吞吐量可達(dá) 70,000 磅/小時，拉條造粒機(jī)為 44,000 磅/小時，水環(huán)造粒機(jī)為 11,000 磅/小時。

● 多功能性。UWP 幾乎可以處理任何聚合物，并可用于各種應(yīng)用，包括復(fù)合、熱熔、母料、聚合、回收和再生。拉條造粒機(jī)可用于除熱熔膠以外的所有這些應(yīng)用。水環(huán)造粒機(jī)由于其較低的吞吐量和對高熔體強(qiáng)度材料的限制，主要推薦用于回收和再生。

● 刀片壽命。通過控制刀具壓力進(jìn)行擴(kuò)展。

● 顆粒直徑范圍。廣泛，包括微粒，用于生產(chǎn)母料和可發(fā)性聚苯乙烯，以及滾塑。

● 顆粒一致性和幾何形狀。除了尺寸更均勻外，UWP 制成的顆粒呈球形，可增強(qiáng)進(jìn)入料斗和進(jìn)料口的流量并增加堆積密度。

● 灰塵和細(xì)屑。由于聚合物以熔融形式被切割而降低。

● 與上游設(shè)備集成。操作員可以使用造粒系統(tǒng)上的單一界面訪問擠出機(jī)、進(jìn)料設(shè)備、換網(wǎng)器和熔體泵。

● 空間占用。與拉條切粒機(jī)相比較小。

除了成本和復(fù)雜性之外，UWP 系統(tǒng)還有另一個缺點(diǎn)：在運(yùn)行某些產(chǎn)品時可能會“凍結(jié)”在模頭處。當(dāng)造粒機(jī)上游的工藝變化導(dǎo)致模板處的聚合物流動減少或不均勻時，就會發(fā)生這種情況，從而使聚合物在模孔中固化。凍結(jié)會導(dǎo)致所生產(chǎn)的顆粒變形或不均勻。模頭處一致且高水平的熔體壓力對于防止凍結(jié)至關(guān)重要。

影響造粒機(jī)選擇的因素

通過對主要類型造粒機(jī)系統(tǒng)的功能和要求的討論，可以清楚地看出，對于每種應(yīng)用，造粒機(jī)的選擇范圍從最適合到完全不合適都有所不同。系統(tǒng)類型之間的差異總結(jié)在三個附表中。

如下表所示，可用系統(tǒng)生產(chǎn)的顆粒在形狀、稠度、流動特性以及粉塵和細(xì)粉的產(chǎn)生方面差異很大。這些特性會顯著影響造粒過程下游的材料處理系統(tǒng)中的顆粒性能。

此外需要比較可用造粒系統(tǒng)之間更大的差異。主要區(qū)別涉及資本投資、吞吐能力、自動化范圍和部署靈活性。他們確定系統(tǒng)是否適合大容量聚合工廠、定制混料機(jī)或預(yù)算有限且對系統(tǒng)復(fù)雜性容忍度低的內(nèi)部混料機(jī)。

切粒機(jī)在能夠有效加工的聚合物類型方面也有很大差異，如下表所示。只有一個系統(tǒng)，即水下切粒機(jī)，幾乎能夠處理任何類型的聚合物。

市場為所討論的所有系統(tǒng)提供了空間。受全球塑料產(chǎn)品消費(fèi)強(qiáng)勁增長、回收行業(yè)蓬勃發(fā)展以及樹脂、化合物和添加劑本地化生產(chǎn)的趨勢推動，造粒系統(tǒng)存在巨大潛力。為了滿足這一需求，可以期待造粒系統(tǒng)供應(yīng)商開發(fā)改進(jìn)和創(chuàng)新的設(shè)備。

附：部分類型的改性樹脂，其更適合的切粒方法。

填充

尤其是高填充，通常使 LLDPE 或 LDPE 造粒可由水環(huán)切換選為風(fēng)冷式模面熱切。既增剛，又節(jié)電（省掉后烘干）；粒形既靚又減少棱粉消耗。

增強(qiáng)

因玻纖或碳纖存在，讓那一些可風(fēng)冷式熱切的樹脂（HDPE、ABS等）老實(shí)跌回傳統(tǒng)的拉條（水）冷切。“通用性”、“工程”（塑料），概莫能外。

增韌

如TPV保險杠專屬料（PP+EPDM+POE動態(tài)硫化），因膠粉分散相充盈于PP持續(xù)相中，使水環(huán)熱切變成第一選擇。既美觀大方又節(jié)約成本。

反應(yīng)擠出

（1）化學(xué)交聯(lián)電線電纜（XL-PE）第一選擇就是風(fēng)冷式模面熱切。在諸多電線電纜廠，雙螺桿/單螺桿雙階機(jī)+風(fēng)冷式熱切（或偏心熱切）是SPVC和XLPE兼容生產(chǎn)加工標(biāo)配。

（2）高熔體強(qiáng)度聚丙烯（HMS-PP）生產(chǎn)加工中，PP反應(yīng)擠出支化后可簡單進(jìn)行水環(huán)熱切粒。

比較常見改性專屬料或母粒之

切粒選型事例

1、SPVC電纜絕緣料或透明體醫(yī)用專屬料，第一選擇全是風(fēng)冷式模面熱切。RPVC也是，但生產(chǎn)量小些。

2、聚苯乙烯，無論HIPS或是GPPS，采用鑄帶（傾斜水冷）切粒線占多數(shù)。

3、ABS專屬料，大多數(shù)選拉條（水）冷切（瘦長型粒形最受追捧）。人們試過風(fēng)冷式熱切或水環(huán)熱切一律可以，粒形也美觀大方（正球形均有）。當(dāng)產(chǎn)量超過3-4t/h時，換選水下熱切或鑄帶機(jī)便都順理成章。

4、屏蔽或半屏蔽線料，小的選水環(huán)，大的選水下（熱切）。

5、硅烷交聯(lián)電纜料，小線選水環(huán)，大的（如96/250線）就選水下（熱切）。

6、HFFR（低煙無鹵電纜料）的生產(chǎn)加工與切粒，跟XLPE設(shè)備兼容，但螺桿構(gòu)型要改。

7、共聚甲醛（POM）封端，可選擇水環(huán)或水下（切）。

8、TPU（熱塑聚氨酯彈性體），多選水下熱切，但同向平雙的擠出計(jì)量段須作建壓調(diào)節(jié)。

9、PET長絲母粒，能配拉條（水）冷切或鑄帶冷切。

10、節(jié)能減排較火PPC（聚碳酸亞丙酯），可跟幾乎每一類降解樹脂（TPS、PLA、PBAT、PBS、PHBV、PHA、PVA、PCL、PGA）共混摻合并造粒。