三种切粒方式的比较

计划投资造粒设备的企业，除考虑成本这一基本因素外，还需全面梳理自身运营与应用需求，以选配合适系统。目前主要有三种造粒系统类型，各自具备截然不同的优势与局限。随着塑料行业的发展及市场需求的持续变化，即便长期采用某类系统的企业，在增产时也可能需要考虑替代方案。

造粒机是树脂生产、混料、母料制造和回收过程中不可或缺的组件。适用于聚合工厂的大型系统与满足合同混料商需求的系统存在显著差异。能生产微粒用于母料生产的设备未必适合处理消费后再生料。以下是对各类系统的评估。 

水下造粒机

水下造粒机（UWP）是一种模头式造粒机。这意味着熔融聚合物在从圆形模头上的圆形孔口挤出时即被切割成颗粒。与环形水浴造粒机（同样属于模头式造粒机）的关键区别在于，切割室完全充满工艺水，使聚合物液滴在离开模孔时浸没于水中。由于表面张力最小化的力作用，每个液滴形成独特的球形，这是UWP特有的特征。

工艺用水将球形颗粒从切割室输送到团聚体捕集器（用于去除塑料团块），然后输送到离心干燥器。颗粒从装置底部进入干燥器，带有提升叶片的旋转轴将颗粒脱水，颗粒从顶部离开干燥器。类似类型的干燥器与水环造粒机一起使用。

与其他造粒系统一样，UWP中的冷却水由工艺用水装置提供，该装置调节水的温度，即混合热水和冷水以确保恒温，并过滤掉灰尘和细粉。必须根据待造粒聚合物的性质仔细控制和调整水温。如果不这样做，可能会导致颗粒变形或工艺中断。

在UWP中，所有冷却水都通过管道输送到切割室和从切割室输送出来，这使得在其他造粒系统中发现了不必要的水槽或水滑道。因此，离心式颗粒干燥机和水处理设备可以安装在距离造粒机一定距离处，例如安装在另一个房间或另一层楼。

水管的另一个特点是水旁通系统，它允许水继续循环以保持所需的温度，同时转移切割室的流量。这使操作员能够将造粒机与切割室断开连接，以便执行更换刀头等任务。

旁通系统与聚合物分流阀协同工作，用于停止和启动聚合物流入模孔。造粒机启动前，将阀门切换到“生产”位置，冲洗模板。接下来，当阀门处于“转向”位置时，聚合物可以从切割室中清除出来。zui后，将造粒机重新连接到切割室；水旁路开关，将水送入切割室；分流阀切换到生产位置；并且开始造粒。整个过程是自动化的，在几秒钟内完成，并通过PLC控制器中的开/关按钮启动。

有几种选项可用于控制切割刀片对模板的压力。其中包括操作员使用手轮的手动系统和PLC控制的液压系统。其他选项包括弹簧加载和气动驱动系统。

 工艺用水系统具有不同程度的能力。一个完全撬装的入门级系统的容量高达4400磅/小时，可以配备一个可选的带式过滤器，用于连续自动过滤低至150µ的细粒。更复杂的系统提供自动自清洁，过滤精度低至70µ，容量高达77000 lb/hr。

正如上述特征所表明的那样，UWP是最复杂的造粒系统，投资成本高。反过来，它在这些领域比其他造粒系统具有优势：

●自动化。UWP具有大的自动化范围，PLC控制控制着它的许多功能。刀片刃磨和在线模板研磨等功能可以预先编程，从而大限度地减少停机时间。

●吞吐量。UWP的设计吞吐能力可达70000/hr，而绞线造粒机的吞吐能力为44000 lb/hr，水环造粒机的吞吐量为11000 lb/hr。

●多功能性。UWP几乎可以加工任何聚合物，可用于各种应用，包括复合、热熔、母料、聚合、回收和再生。除热熔胶外，绞线造粒机可用于所有这些应用。水环造粒机由于其较低的生产能力和对高熔体强度材料的限制，主要推荐用于回收和再生。

●刀片寿命。通过控制刀具压力进行扩展。

●颗粒直径范围。宽，包括微颗粒，用于生产母粒和可膨胀聚苯乙烯，以及滚塑。

●颗粒稠度和几何形状。除了尺寸更均匀外，UWP制成的颗粒还具有球形形状，可以增强流入料斗和进料口的流量，并增加堆积密度。

●灰尘和细粒。由于聚合物以熔融形式被切割，因此含量低。

●与上游设备集成。操作员可以使用造粒系统上的单个界面访问挤出机、进料设备、换网器和熔体泵。

●占地面积。与绞线造粒机相比，体积小。

除了成本和复杂性之外，UWP系统还有另一个缺点：在运行某些产品时，芯片可能会“冻结”。当造粒机上游的工艺变化导致模板处的聚合物流动减少或不均匀，从而使聚合物在模孔中固化时，就会发生这种情况。冷冻会导致所生产的颗粒变形或不均匀。模板处持续的高熔体压力对于防止冻结至关重要。

水环造粒机

在水环造粒机（WRP）中，与UWP一样，熔融聚合物流入模板中以圆形排列的多个孔中，并在从模面出来时被切割成颗粒。切割是通过一系列旋转刀具完成的，这些刀具也以圆形图案排列。模具表面由硬化金属制成，因此磨损主要发生在刀具上。压力通过液压施加到切割组件上，以确保与模具表面的适当接触。 

WRP生产圆形但扁平的颗粒，类似于阿司匹林片。当聚合物离开模孔并被旋转刀具切割时，产生的颗粒被向外抛入一圈水，水切向送入切割室。水冷却颗粒并将其输送到水槽中，以进一步冷却并输送到以上述方式运行的离心干燥器中。水被送回回火和过滤系统，并再循环到造粒过程中。 

WRP是三种主要造粒工艺中最紧凑的，并提供了一定程度的自动化。一名操作员可以轻松控制系统，使用按钮控制停止和启动系统，并调整切割机转速以控制颗粒尺寸。该系统的成本低于UWP。它对熔体温度和压力等工艺变化的敏感性显著降低，并且不会出现模具冻结的问题。

由于颗粒是在熔融聚合物遇到冷却水之前从熔融聚合物中切割出来的，因此WRP主要限于加工聚烯烃和聚苯乙烯等高熔体强度材料。该工艺特别不适合高温或粘性材料。与UWP相比，也存在容量限制。

拉条造粒机

在拉条造粒中，聚合物在冷却和固化后被切成颗粒。从本质上讲，该系统与挤出机是串联运行的。熔融聚合物被计量加入到一个股模中，该股模与片状模非常相似，只是材料通过多个孔离开模，每个孔形成一股聚合物。线进入水浴或水槽，在那里冷却，然后用脱水装置或气刀干燥，zui后送入线造粒机，在那里切成圆柱形颗粒。这种颗粒形状的缺点是圆柱体的平端会粘在一起并导致桥接。

切割后，颗粒落入分级机中，分级机会去除过大的颗粒或团聚体，并将剩余的颗粒输送到下游。 

除了成本低外，绞合造粒还可以与各种聚合物一起使用，比其他造粒系统使用更简单，更容易接近组件表面进行清洁和变色，并通过快速更换切割组件促进聚合物转换。因此，它特别适合收费公司和其他经常更换工作的短期公司。

拉条造粒机的自动化范围很小，比其他造粒系统更劳动密集。例如，考虑每次新作业启动时，在导辊上和导辊下串接多达75股绳索所涉及的工作。绞线造粒机的颗粒尺寸也受到限制，在某些应用中，如果没有绞线断裂，很难获得所需的小颗粒。另外两个弱点来自从固化的线切割颗粒：与其他造粒系统相比，切割机磨损和产生粉尘和细粒的可能性更大。绞线造粒机也更容易受到工艺变化的影响，这可能会导致绞线脱落和其他困难。zui后，对水浴的需求意味着绞线造粒机在工厂车间的占地面积更大。

这种“干切”工艺的一些弱点可以通过一种称为水滑系统的替代“湿切”造粒机来缓解。代替水槽，拉条进入水滑道，在水滑道中，喷嘴冷却线并提供级联水流，使线朝向造粒机移动。该系统不使用气刀，而是在造粒前将工艺用水从线中改道，然后在造粒后将其重新加入颗粒流中，形成颗粒/水浆，进一步冷却聚合物。浆料进入装置底部的离心式颗粒干燥器，带有提升叶片的旋转轴将颗粒脱水，颗粒从顶部离开干燥器。

在水拉条系统中，由于颗粒是从仍然湿润且比水槽系统中更软的线切割而成的，因此刀具磨损较小。水拉条系统还通过更好地控制工艺用水条件，为自动化提供了更大的空间。此外，还有一种“自拉条”的能力，即当将拉条送入水拉条时，掉落的拉条会被替换，从而减少了操作员干预的需要。另一方面，干燥过程会产生额外的灰尘和细粒，需要在工艺用水系统中采用更复杂的过滤技术。与水环和水下造粒机一起使用的离心式颗粒干燥机也是如此。

影响制粒机选择的因素
对主要类型制粒系统的能力和要求的讨论表明，对于每一种应用，制粒机的范围从非常适合到完全不适合各不相同。各种系统类型之间的差异在随附的三张表中进行了总结。
不同系统生产的颗粒在形状、一致性、流动性能以及粉尘和细粉生成方面存在很大差异。这些特性会显著影响颗粒在制粒过程下游的物料处理系统中的性能。

生产要素的比较显示了现有造粒系统之间的差异更为明显。主要差异涉及资本投资、产量能力、自动化范围和部署灵活性。它们决定了某个系统是否适合高产量的聚合工厂、定制复合材料生产商，或预算有限且对系统复杂性容忍度低的内部复合材料生产者。

造粒机在能够有效处理的聚合物类型上也存在很大差异。只有一种系统——水下造粒机——几乎能够处理任何类型的聚合物。

市场对于所讨论的所有系统都有空间。颗粒化系统存在巨大的潜力，这一潜力由塑料制品消费的全球强劲增长、蓬勃发展的回收行业以及向树脂、复合材料和添加剂本地化生产的趋势所推动。为了满足这一需求，颗粒化系统的供应商可以被指望开发改进和创新的设备。