第三节 分筛、输送与混合设备
一、分筛
一般，粒状的聚合物切片都需要进行分筛，回收料是否需要分筛主要取决于回收的方法。对于粉碎后直接掺入新料的回收及用团粒法生产的回收料，一般是不需要分筛的。对于挤出造粒回收料最好是在回收后立即分筛，用前就不必再次分筛。分筛过程比较简单，在大型薄膜生产线上，原料的分筛、原料的输送能力通常都等于薄膜生产能力的2～3倍。这样既可以实现集中送料，又能够节省人力，减少能量消耗。如图2-3，Ulfines是唯一可以做到很大的筛分面积。
图2-3 Ulfines超声波筛分机
稳定的Pre Flos精密悬浮筛，具有很高的筛分分离效率。高精度、大处理量、噪声低、筛选范围广、维修低的最优级筛分机，其他筛机不能类比，如图2-4。
图2-4 PreFlos精密悬浮筛
二、物料分筛
一般塑料粒料都是采用大袋商品包装。使用时首先用吊车将大袋吊到接受平台上，然后将原料倒进加料斗。
在加料斗的入口处，一般都设有一个特大网孔的栅栏，它既不会影响投料速度，又能分离混入原料的大型杂物（纸、塑料膜、编织袋等）。至于混入原料中过长或过细的物料则是使用振动筛进行分筛。
振动筛是位于加料斗的下方。振动筛是由两层不同孔径的筛网组成的。上筛网孔径较大（约8～10mm），下筛网孔径较小（约3mm）。图2-5为原料分筛流程示意。分筛时，原料通过旋转阀定量地加入振动筛，此时，小颗粒的粉料就会被震落到筛底，从下筛网底下的槽板流出。过大的粒料被上筛网阻挡，从上筛网面上流出，中间层是精选的物料，精选的物料首先落入一个小料斗，然后用气流输送法将其送至料仓。
图2-5 原料分筛工艺流程示意
1—吊车；2—大料包；3—过滤栅；4—料斗；5—旋转加料器；6—振动筛；7—送料管；8—下料斗；9—料仓
振动筛是支撑在压缩弹簧上，电动机经减速器带动一个偏心轮旋转，使振动筛产生振动。振动筛的生产能力取决于振动筛的振幅（凸轮的偏心量）、振动频率（即减速器出轴速度）及筛面的斜度。
三、金属杂质的分离
为了防止新料、回收料中可能混入金属或者在原料运输过程中落入金属而损坏挤出机，在物料进入挤出机料斗之前，必须装设一台金属分离器，将物料中混入的金属及时排除。
常用的金属分离器有永磁铁式与电感式两种。
1.永磁铁式金属分离器
永磁铁式金属分离器是利用永磁铁吸铁的原理，将它制成交错排列棒状组合架，放在与物料接触的通道中。
这种永磁式金属分离器的特点是结构简单，价格便宜，占地面积小，设备不需维修。但是，也存在许多不足之处，主要表现在：只能吸附碳钢金属，不能吸附不锈钢及有色金属；吸附的金属只有在接近磁棒时，分离器才能起分离作用；在使用过程中磁铁分离器必须定期抽出清理。所以，这种分离器的分离效果不够理想，有很大局限性。
2.电感式金属分离器
电感式金属分离器是利用电磁感应器作为传感器，通过电磁阀控制汽缸，使下料管摆动及时分离出带有金属的物料。
这种装置可以分离碳钢、不锈钢、有色金属等各种金属。更突出的优点是灵敏度很高，所以它在现代化的大型薄膜生产线上得到广泛应用。
图2-6为电感式金属分离器的结构示意。正常工作时，物料从顶部入口管直接落下，当物料中混有金属物质时，由于金属分离器感应线圈磁场的变化使控制汽缸动作，将下料管拉向分离器的侧面，并对准排料管，及时排出含有金属的物料。金属排出后，下料管又退至正常工作位置。
图2-6 电感式金属分离器的结构示意
1—感应线圈；2—转动轴；3—下料管；4—气缸
电感式金属分离器最好是安装在挤出机料斗的上方。因为这样可以很彻底地分离出混入物料的一切金属。但是，对于需要干燥的物料，应当考虑干燥的物料在进入挤出机料斗之前，其温度可能高达150～180℃。此时，温度对金属分离器的控制元件会产生很大的影响。为了适应高温的要求，必然要增加设备制造成本。为解决这一矛盾，大多数的薄膜生产线是将电感式金属分离器安装在干燥系统之前，放在接受料斗的下面。
四、添加剂配料
1.母料（含有添加剂或颜料）
一般生产双向拉伸薄膜时，无论是单层膜还是共挤复合膜，都要使用两种或多种物料。各种物料的性能往往存在很大的差异，主要表现在：母料是含有较高浓度添加剂或颜料的树脂，主要用于改进产品的性能或加工性能，其性能与空白料差异较大；各种物料的分子量可能各不相同；某些回收或粉碎直接回收用料与空白切片密度相差很大；物料的吸湿状况可能各不相同；改性树脂具有特殊性能。因此，在加工之前必须准确计量各种原料的加入量，有时还需要将配好的原料混合均匀。
配料的准确性与混合的均匀性主要影响产品的物理力学性能（如薄膜的雾度、拉伸强度、表面性能等），有时也会影响薄膜的成膜性。
2.配料
如果将各种原料按一定的质量比堆放在一起称为配料。以下配料的方法一般有两种。
（1）体积计量法 常用的体积计量装置有螺杆加料器与旋转阀加料器两种。它们是靠螺杆恒定螺槽或旋转阀的旋转叶片之间恒定的容积进行计量送料，送料量多少是由螺杆或叶轮的转速来决定。这种方法受物料颗粒大小、物料密度的影响最大。尤其是使用螺杆式加料器，物料在螺槽中可能产生逆流，在某种程度上会影响计量准确性。所以，它们只适用于配料计量精度要求不高的场合。
（2）质量计量法 质量计量法种类繁多，主要分为机械式与电子式。
机械式计量装置是利用天平的原理，首先进行称量，然后利用震荡加料器将物料均匀加入料斗。这种方法常用于小型生产装置中。
在大型薄膜生产线上，一般都是利用电子式计量装置来称取物料的质量。这种装置是利用支撑容器的压力传感器作为感受元件，利用料斗增重或减重的方法来称量容器内的加入量或卸出料量。这种方法的灵敏度取决于传感器的灵敏度和称重的量程。
一般从上述的情况可以看出，使用不同的计量方法和设备，计量的精度是不相同的。按计量精度高低来排列，各种计量方法有以下的规律：体积计量<失重法计量<有搅拌器动态电子计量<静态电子计量。
五、原料输送
一般，原料在输送压力低于0.1MPa的称为低压输送（即低密度输送），输送压力高于0.1MPa的称为高压输送（即高密度输送）。
通常的塑料薄膜生产线中，原料进入挤出机之前都需要进行远距离的输送。例如，将原料加入大料仓以及从大料仓送到配料装置等过程。由于这些设备相距较远，原料输送数量又很大，在输送的过程还要防止被污染。因此，必须选用适当的远距离送料方法。
原料远距离输送最常用的方法是采用气流输送法。在这种方法中，根据输送气流压力高低不同，气流输送法又可以分为低压输送与高压输送两大类别。
1.原料的低压气流输送
低压气流输送法主要包括压送、吸引、压吸组合等三种方式。这类气流输送的特点是设备简单，操作方便，投资费用少。缺点是能量消耗大，物料磨损大，噪声大，容易产生物料堵塞现象，输送高度与距离有一定限制（图2-7）。
图2-7 常见低压气流输送方法示意
（a）风送法；（b）真空上料；（c）风送真空组合上料法
在低压气流输送方法中，最常见的方法是使用一台高压罗茨鼓风机，将旋转阀落下的物料吸入风管，然后用大量空气，以相当高的速度，将筛选原料吹入料仓顶部的旋风分离器，最后沉降在料仓内，含有粉尘的空气经过布袋除尘器再次过滤后，排入大气。
使用低压气流输送法最关键的问题是选择送风的压力、管线直径、物料的走向、旋转阀的结构及配备一个结构合理的物料吸入口。旋转阀是由一个叶轮及阀体组成。
2.原料的高压气流输送
高压气流输送特点：一般是物料输送速度低，混合比高，耗气量低，物料磨损小，管道磨耗小，收尘净化简单，噪声低，断料时也容易处理，重新启动快。而且，由于使用的压缩空气是经过严格的处理，对物料无污染，输送过程还可以附加冷却、加热、干燥、增湿等过程。
另外，脉冲送料法可以输送0.5～10mm的粒料，输送路程可达100～800m，每小时输送量达5～50t，需要空气压力为0.05～0.6MPa，输送速度为3～10m/s。
以上这类输送方法是一种密相气力输送法，20世纪60年代中期这种方法就用于推送物料。高压气流输送法是利用脉冲气刀式的栓流气力来输送物料。由于气刀周期地开闭，在输送管道中相间地形成料栓和气栓。
常用的高压气流送料方法有间歇输送与连续输送两类。
（1）高压间歇输送 这是一种断续送料方法，在输送过程中具有很高的料气比，能自然成栓，设备费用低，罐内的物料可以完全排光。因此，这种方法应用范围很广。其不足之处是辅助送料时间较长；料罐必须符合压力容器的要求；装置占用空间较大；料罐需要限量投料；阀门较多，维修不便。
间歇密相气力送料方法有两个过程。
①加料过程 关闭出料阀及充气阀，将充气罐放空，打开加料阀即可将料放入罐内。加入物料的数量一般是采用控制加料的时间或控制加料器的转速来限定。
②充气送料过程 将进料及排气阀关闭，打开充气阀及气刀阀，物料在重力及罐内压力作用下，不断流入输送管道，与此同时脉冲发生器控制电磁阀，使气刀阀频繁地动作，不断将料柱切成小料柱，并利用料栓靠前后空气净压差将其推向贮料罐。
在这种方法中，上述两个过程是交替进行的。
（2）连续高压脉冲输送法 一般这种方法的特点是：送料连续，占用空间小，容易调节送料量，控制简单，动力消耗低，是一种十分理想的送料方法。但是，设备投资费用很高。为了克服间歇送料的缺点，实现连续送料的目的，可以采用以下两个途径。
①组合式加料罐连续送料法 这种方法是将两个料罐并联或串联组合成一个系统，工作时始终有一个料罐处于高压排料状态，所有的程序均由编程控制器自动控制。这种方式投资费用较低，但是占用空间却较大。
②高精度旋转阀连续送料法 连续旋转供料器的核心设备是高精度旋转阀，这种旋转阀可以使物料顺利卸出，完全阻隔高压气体通过。这种阀门的出现，冲破了普通旋转阀只能用于吸送或低压输送的局面，可以直接进行高压输送物料。目前，这种阀门已被德国、美国、日本等国八个公司开发与垄断，产品已在欧美与中国市场投入和合作生产。
六、物料的混合与设备
1.配料与混合
普通BOPET薄膜所使用的原料主要是母料切片和有光切片。母料切片是指含有添加剂的PET切片，添加剂有二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、高岭土等，根据薄膜的不同用途来选用相应的母料切片。聚酯薄膜一般采用一定量的含硅母料切片与有光切片配用，其作用是通过二氧化硅微粒在薄膜中的分布，增加薄膜表面微观上的粗糙度，使收卷时薄膜之间容纳有极少量的空气，从而防止薄膜粘连。有光切片与一定比例的母料切片通过计量混合机进行混合后进行下道工序。
2.物料混合器
当挤出混有多种组分材料时，配好的原料在送到后加工设备之前，都必要经过一个混合器将原料混合均匀。
最典型的混合装置是使用一个带有搅拌器的锥形容器，见图2-8。容器内有一个平行锥体母线的搅拌螺杆，它除了可以慢速地自转外，还可以沿容器中心线进行公转。物料在容器内被螺杆不断由下往上提升，同时又被周向搅动，实现充分地混合。
图2-8 带搅拌的物料混合器
锥形容器及搅拌器均是由不锈钢制成。螺杆的传动装置均设在容器的顶部。
这种混合器的特点是物料混合的时间可以根据工艺需要进行设定，物料容易混合均匀。有些生产线在这种混合容器上还安装压力传感器，使这种混合器同时具有称量料斗的作用。这种混合器的缺点是物料磨损较大，设备投资费用较高，占用的空间较大。
目前，有的薄膜生产线也采用KENICS静态混合器作为物料的混合器。该混合器是安装在几种物料的计量加料器出口的集料器下方。当计量的物料通过螺旋输送器或传送皮带或振动槽，在恒定时间内均匀地送到集料器时，物料靠本身的自重，经过静态混合器的各元件，将物料进行不断分流又不断混合。
静态混合器的优点是不需要其他动力及特殊的维护，设备投资少，结构简单。但是，它对各种物料下料的均匀性有较高的要求，否则也难以混合均匀。静态混合器的工作原理及结构在本章的挤出铸片系统中另有详细介绍。
对于需要干燥处理的物料，混合后要通过气流输送管道，将其送至约2m3的接受料斗内。该料斗位于（结晶）干燥器的上部，作为干燥系统的供料容器。料斗内装有高、低料位检测器，用于控制进料量及料位报警。料斗的下面装有手动截止阀，用于停机时中断进料。对手不需要干燥处理的物料，就不必装设该料斗，配好的物料经混合器可直接送至挤出机的料斗内。