辅机
决定制品是否稳定的周边设备

设备概览

辅机是注塑机或挤出机周围的所有设备。沿着粒料的路径可以分成两侧。主机之前的设备负责让粒料完整、干燥、按正确比例到达下料口：上料系统、干燥机、计量机和金属分离器。主机之后的设备负责控制模温、取出制品并把废料回用：模温机、冷水机、机械手、输送带和粉碎机。

很多看似主机或配方的问题，其实起因在辅机：干燥机失效导致银纹，计量机没校准导致色差，或者模具冷却水流量不足导致周期变长。

1. 中央真空上料系统 — 真空泵和过滤器把粒料从料袋、料箱或干燥机吸送到各台设备
2. 吸料机 / 接料器（hopper loader / receiver） — 从输送管接收粒料，分批放入下料口
3. 比例阀 — 按设定的时间比例在新料和回料之间切换
4. 干燥机 — 向干燥料斗吹送热的干燥空气，除去粒料中的水分
5. 失重式计量机（gravimetric doser） — 按设定比例向下料口加入母粒
6. 磁力架 / 金属分离器 — 在金属进入螺杆前将其拦截
7. 机械手或水口机械手（robot / sprue picker） — 从模具中取出制品和流道
8. 输送带 — 把制品送到检验或包装
9. 机边粉碎机（beside-the-press granulator） — 把流道和不良品粉碎成回料
10. 模温机（MTC） — 以恒定温度向模具循环供水或供油
11. 冷水机（chiller） — 为模具和其他需要低温的地方提供冷冻水
12. 冷却塔 — 为主机油冷却器和水冷式冷水机的冷凝器所用的水散热

逐个单元

1. 上料（material handling）

上料有两种方式。自带风机的单机吸料机适合设备不多的车间；中央系统用一台大泵加管路和选择阀，适合多台设备的工厂。常被忽视的是粒料在管道中摩擦产生的粉尘和拉丝（streamers），它们可能在制品中变成黑点或未熔颗粒。

2. 干燥（drying）

PET、PA、PC、PBT、ABS 和 PMMA 等吸湿性树脂会把水分吸入粒子内部，而不仅仅在表面。带湿成型会产生银纹和气泡；对 PET、PC 和 PBT，水还会切断分子链（水解），即使表面看起来正常，制品也会变脆。这些树脂需要比环境空气更干燥的空气。空气的干燥程度用露点（dew point）表示，除湿干燥机通常可达约 −40 °C 一般参考范围，请与设备厂商及 TDS 确认。

常用树脂的干燥温度和时间 一般范围，请以所用牌号的 TDS 为准

3. 计量与混料（dosing and blending）

计量机有三类：容积式，按螺杆转数计量 · 连续失重式（loss-in-weight），称量母粒料斗并修正螺杆转速 · 称重式批次混料机（gravimetric batch blender），把各原料逐一称入称量斗再混合。下图为下料口处的连续失重式计量机。

4. 温度控制（temperature control）

模具温度决定制品表面、收缩、翘曲和成型周期。非加压水式模温机约可达 90 °C，加压水式约 140–160 °C，油式更高，约可达 300 °C 一般参考范围，请与设备厂商及 TDS 确认。模具水道中的水必须呈湍流（雷诺数高于约 4,000）才能有效传热；把流量提高到超过这一点，往往比降低水温更有效。

5. 粉碎（size reduction）

6. 取件与制品输送（part handling）

7. 金属分离与换色（metal separation and colour change）

设备类型

干燥机

计量机

如何选型

所有辅机都从同一个数字出发：主机每小时的用料量（kg/h）。计算示例：含流道的射出重量 400 g，周期 30 秒 = 每小时 120 模 = 48 kg/h。

1. 干燥料斗 容量（kg）= 用量（kg/h）× 干燥时间（h），例如 48 kg/h × 4 h ≈ 190 kg。再用粒料堆积密度换算成体积，通常约 0.5–0.8 kg/L，因此约需 240–380 升。主机慢速运行时料斗过大，粒料在热风中停留过久而发黄，PA 尤其明显。
2. 干燥机 风量和加热功率要满足将来最难干燥树脂的 kg/h 和干燥温度，而不只是今天用的树脂。
3. 上料系统 输送量必须大于主机用量并留有余量。管路越长、提升越高、弯头越多，输送量越低；请按实际距离查厂商曲线。
4. 计量机 每小时母粒量 = 主机 kg/h × 添加比例，例如 48 kg/h × 2% ≈ 1 kg/h。选择准确量程中段为 1 kg/h 的计量机，而不是为每小时几十公斤设计的机型。
5. 冷水机 热负荷（kW）≈ 用料量（kg/h）× 每公斤从熔体温度到脱模温度需带走的热量（kJ/kg）÷ 3,600，若热流道和油冷却器共用同一水系统，还要加上它们的热量。半结晶树脂（PP、PE、PA）因结晶潜热，需要带走的热量多于无定形树脂（PS、ABS、PC）。树脂焓值请向树脂厂商或冷水机厂商索取。
6. 冷冻水流量 每分钟升数 ≈ 14.3 × 热负荷（kW）÷ 进出水温差（°C）。冷冻水系统通常按约 3–5 °C 的温差设计，例如 10 kW、温差 5 °C ≈ 29 L/min。
7. 模温机 按所需模温（水或油）、能及时把模具加热到位的加热功率，以及能让每个回路都达到湍流的泵来选择。
8. 粉碎机 按每小时流道和不良品的量以及需要接收的最大件选择。低速机边粉碎机粉尘更少、噪音更低。

本节数字为一般参考范围，请与设备厂商及 TDS 确认。

维护检查点

这些设备上的母粒与添加剂

计量精度就是钱 对计量机没有信心时，很多工厂会“保险起见”多加，例如配方需要 1.5%，却设成 2%。这意味着每件制品、每个班次都比需要多用约三分之一的母粒。失重式计量机加上定期校准，可以让设定值贴近配方真正的需要。请在使用成本计算器中代入您自己的数字。

功能母粒应按重量计量 色母粒少加，肉眼看得出；功能母粒少加，在机台前看不出任何异常。UV 稳定剂不足的制品在户外几个月后才开裂，阻燃剂（FR）不足的制品在燃烧测试时才不合格，抗静电剂不足则要到客户那里吸尘才被发现。请看塑料在阳光下脆裂 · 阻燃 PP 达到 UL94 V-0 · 塑料件吸灰。

水分与银纹 银纹多数来自主料干燥不足，但母粒也会吸潮，尤其是高填充、含炭黑或含吸湿性添加剂的母粒。已开封的料袋要封好；如果母粒的 TDS 要求干燥，就按要求干燥。区分原因的方法见银纹（splay，英文）。

回料比例 回料中已经含有母粒，如果回料比例波动，制品中添加剂的实际含量也随之波动。回料至少多经历了一次受热，部分稳定剂已经消耗。很多工厂把回料上限定在约 10–25%，视制品和客户要求而定 行业一般参考范围，请在您自己的设备上通过试验确认。比具体数字更重要的是用比例阀或批次混料机保持比例恒定，而且吸湿性树脂的回料要和新料一样干燥。

换色与清机（purging） 清洗螺杆前，先清理料斗、计量机、混合腔和吸料机，因为残留在辅机里的颜料会在之后掉落，形成色纹。用清机料或主料清洗，并按从浅到深的顺序排产。请看色纹（colour streaks，英文）和黑点（black specks，英文）。

添加剂解决不了的问题 干燥剂失效导致的粒料潮湿、计量机未校准导致的色纹、模具水路堵塞导致的翘曲，都必须在设备上解决。如果想知道现在设定的添加比例是否符合配方的真实需要，ACS 团队可以通过免费添加量评估（Free Dosage Audit）帮您核查。

相关工艺文章

本文的辅机同时服务于注塑成型和挤出成型。常常起因于辅机的缺陷：银纹（splay，英文） · 制品发脆（brittle，英文） · 短射（short shot，英文） · 翘曲（warpage，英文）。