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1、 雙螺桿擠出機(jī)的研究進(jìn)展及其在母粒中的應(yīng)用 摘要:雙螺桿擠出機(jī)作為塑料加工生產(chǎn)的主要設(shè)備之一，現(xiàn)階段主要采用同向和異向型雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)熱塑性塑料及制品。為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，國(guó)內(nèi)外擠出設(shè)備公司利用積木式原理和專門設(shè)計(jì)的螺紋元件、分散捏合元件制造同向和異向型雙螺桿擠出機(jī)，為塑料加工工業(yè)提供創(chuàng)新解決方案。關(guān)鍵詞:雙螺桿擠出機(jī);塑料加工;母粒1前言雙螺桿擠出機(jī)是我國(guó)塑料制品工業(yè)化生產(chǎn)的主要設(shè)備之一，也是生產(chǎn)塑料類相關(guān)產(chǎn)品的核心裝備。目前，用戶對(duì)塑料質(zhì)量的要求越來(lái)越高，塑料質(zhì)量、材料和性能的多樣化使得塑料制造業(yè)對(duì)雙螺桿擠出機(jī)的要求也越來(lái)越嚴(yán)苛，而對(duì)于擠出過(guò)程的工藝控制要求也達(dá)到了

2、新的高度，這使得傳統(tǒng)控制方法已無(wú)法滿足現(xiàn)階段對(duì)塑料擠出機(jī)過(guò)程控制能力的要求。伴隨著國(guó)內(nèi)自動(dòng)化控制技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)學(xué)者逐步將可編程邏輯控制器(PLC)應(yīng)用于塑料擠出機(jī)工作過(guò)程控制中，工業(yè)裝備的過(guò)程控制也從最初的模擬信號(hào)控制轉(zhuǎn)向模糊化、數(shù)字化和智能化方向發(fā)展，塑料擠出過(guò)程控制也正逐步朝向自適應(yīng)性智能化方向發(fā)展。2新型雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)是在單螺桿擠出機(jī)基礎(chǔ)上形成并發(fā)展的一種新型擠出機(jī)。通過(guò)在擠出機(jī)之間的套筒內(nèi)安裝兩根螺桿，提升擠出機(jī)的運(yùn)行效率和性能。從名稱中可以看出雙螺桿擠出機(jī)具有兩根螺桿，兩根螺桿能夠變化形式，可以實(shí)現(xiàn)正反方向的旋轉(zhuǎn)，并且兩根螺桿也可以自由轉(zhuǎn)化嚙合狀態(tài)，如果螺桿處

3、于嚙合，擠出機(jī)會(huì)具有較強(qiáng)的輸送能力，穩(wěn)定性較強(qiáng)。目前，大部分的雙螺桿擠出機(jī)都采用了嚙合形式，以此來(lái)提升擠出機(jī)的工作效果。以下是新型雙螺桿擠出機(jī)的研究進(jìn)展情況。2.1自洗凈式雙螺桿擠出機(jī)雖然特殊圓板式雙螺桿擠出機(jī)有效緩解了傳統(tǒng)擠出機(jī)存在的不足，但其適用范圍卻相對(duì)較小，無(wú)法對(duì)3KPA及以上的液體和聚合物進(jìn)行擠壓加工。為此，相關(guān)企業(yè)對(duì)其缺點(diǎn)進(jìn)行了彌補(bǔ)，發(fā)明了自洗凈式雙螺桿擠出機(jī)，通過(guò)將兩根同樣回轉(zhuǎn)軸安裝在擠出機(jī)機(jī)筒內(nèi)部的斷面上，并在回轉(zhuǎn)軸上安裝一些圓板，從而在運(yùn)行過(guò)程中，可以將固體分散為細(xì)小的顆粒。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，相關(guān)企業(yè)又對(duì)自洗凈式雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，促使其性能得到進(jìn)一步提升，此時(shí)擠出機(jī)工

4、作的方式已經(jīng)由傳統(tǒng)的輸送式轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鞣绞剑瑱C(jī)器內(nèi)部物料的融合程度趨近于100%，并且在工作過(guò)程中，擠出機(jī)還能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)筒的自我清潔。其適用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，可以強(qiáng)制輸送10KPA的高粘度聚合物料，其應(yīng)用效果得到充分發(fā)揮。2.2嚙合雙螺桿擠出機(jī)嚙合雙螺桿擠出機(jī)目前在基體數(shù)值的物理化學(xué)改性中得到了廣泛應(yīng)用，例如：增強(qiáng)、增韌、擠出等。但由于雙螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，理論發(fā)展尚未完善，致使嚙合式雙螺桿擠出機(jī)被積木式所取代，積木式雙螺桿擠出機(jī)的各種零部件可以隨時(shí)拆卸和更換，大大提升了使用的便捷性。這種雙螺桿擠出機(jī)的出現(xiàn)，進(jìn)一步擴(kuò)大了擠出機(jī)的應(yīng)用范圍，其主要優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)物料的不同，設(shè)置不同的螺桿元件排列組

5、合，具有十分強(qiáng)的適應(yīng)能力。還有部分?jǐn)D出機(jī)適用于加工各類塑料，由于雙螺桿擠出機(jī)具有兩根螺桿，因此，在應(yīng)用過(guò)程中比較適用于對(duì)聚氯乙烯等材料的提煉和加工，通過(guò)對(duì)嚙合位置螺桿桿的速度和方向進(jìn)行調(diào)整，可以將物料擠壓在同一個(gè)位置，具有一次工作，一次成型的效果。2.3BIVOLAV雙螺桿擠出機(jī)BIVOLAV雙螺桿擠出機(jī)具有心狀的機(jī)筒截面，其中下半部分的機(jī)筒屬于液相部，而上半部分的機(jī)筒則是氣相部。為進(jìn)一步提升液態(tài)物質(zhì)和氣態(tài)物質(zhì)的移動(dòng)速度，將兩根螺桿安裝在內(nèi)部攪拌結(jié)構(gòu)之中，并在回轉(zhuǎn)軸上設(shè)置了許多槳葉，并將其與刮刀相連，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，回轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方式為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，促使液體物料在機(jī)筒中央集合，同時(shí)各槳葉會(huì)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程

6、中互相摩擦。該雙螺桿擠出機(jī)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：一是良好的混合性能，由于該擠出機(jī)槳葉配置的方式為交叉配置，并進(jìn)行逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，會(huì)在回轉(zhuǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生相對(duì)周速度，可以提高液體物料的提煉效果，并且還可以對(duì)粘度不同的液體物料進(jìn)行分散處理。其次，該擠出機(jī)可以將固體物料和粘度較高的液體物料進(jìn)行粉碎化處理，有利于實(shí)現(xiàn)均相化，二是蒸發(fā)面積大。該擠出機(jī)內(nèi)部具有較大的液體留存空間，有利于提升蒸發(fā)的效果。三是自洗性強(qiáng)，且具有良好的傳熱性能。四是具有較強(qiáng)的流動(dòng)性。機(jī)筒內(nèi)部物料的流動(dòng)方式為活塞式流動(dòng)。這種雙螺桿擠出機(jī)被廣泛應(yīng)用于聚酯樹(shù)脂的縮合聚合反應(yīng)，可去除物料中單質(zhì)和揮發(fā)性較低的成分，對(duì)粘度較高的液體物料可實(shí)現(xiàn)均勻分散。3

7、雙螺桿擠出機(jī)在母粒中的應(yīng)用雙螺桿擠出機(jī)在工業(yè)加工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分顯著，就以TEX雙螺桿擠出機(jī)為例，將該型號(hào)擠出機(jī)應(yīng)用于工業(yè)加工中，可在低溫條件下，產(chǎn)生較強(qiáng)的捏合作用，其加工能力相較于單螺桿擠出機(jī)來(lái)說(shuō)，提高了5倍左右。尤其是對(duì)于一些具有較高熱敏度的高粘度材料，應(yīng)用雙螺桿擠出機(jī)可以對(duì)聚合物的溫度上升進(jìn)行控制，然后混煉擠壓，工業(yè)加工能力十分優(yōu)越。TEX型號(hào)的雙螺桿擠出機(jī)，具有較強(qiáng)的原料輸送能力和密封能力，在工業(yè)加工過(guò)程中可以減少原材料的損失，有利于提高工業(yè)加工的效率。例如：將雙螺桿擠出機(jī)在電纜工業(yè)中應(yīng)用，眾所周知，電纜的主要組成材料為聚合物和熱塑性塑料，而利用雙螺桿擠出機(jī)對(duì)這類材料進(jìn)行加工，會(huì)取得良

8、好的效果，加工人員在使用擠出機(jī)加工電纜時(shí)，可以選擇反轉(zhuǎn)擠出方式和順轉(zhuǎn)擠出方式，其中反轉(zhuǎn)擠出方式加工聚合物的效果最好，雙螺桿擠出機(jī)在工業(yè)加工實(shí)際應(yīng)用中耗費(fèi)的能源較少，且得到的效益卻遠(yuǎn)高于單螺桿擠出機(jī)。隨著塑料機(jī)械行業(yè)逐步與國(guó)際接軌，從攪拌機(jī)、單螺桿或密煉機(jī)、單螺桿組合的干法生產(chǎn)工藝到密煉機(jī)與雙螺桿組合；高混機(jī)與往復(fù)式螺桿單機(jī)組；高混機(jī)與三螺桿組合；攪拌機(jī)與連續(xù)混煉機(jī)組合。雙螺桿擠出機(jī)是對(duì)母粒進(jìn)行加熱熔融、擠出成型的重要設(shè)備，對(duì)母粒進(jìn)行加工也逐漸成為雙螺桿擠出機(jī)重點(diǎn)的發(fā)展方向，目前，相關(guān)行業(yè)對(duì)該領(lǐng)域的研究十分頻繁。德國(guó)機(jī)械生產(chǎn)商科倍隆有限公司在STSMc11的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，并使用該新型Mc11進(jìn)

9、行母粒的生產(chǎn)。該公司稱，新型STS35Mc11螺桿直徑35mm，其模頭的新設(shè)計(jì)，使得原料被無(wú)死角地混合在一起，從而大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，并且極大加快了器械的清洗和轉(zhuǎn)換效率。中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司塑料分公司與青島雙星鞋業(yè)股份有限公司針對(duì)鞋底材料著色用色母粒技術(shù)交流過(guò)程中，雙方提出了對(duì)軟質(zhì)PVC用色母粒進(jìn)行研究，采用同向雙螺桿擠出機(jī)可連續(xù)、穩(wěn)定地生產(chǎn)制得PVC色母粒，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，耐熱性、分散性好，滿足了青島雙星集團(tuán)的產(chǎn)品要求。浙江舟山通發(fā)機(jī)械公司研發(fā)出了同向錐型雙螺桿擠出機(jī)，可節(jié)省電力50%，提高同口徑擠出機(jī)產(chǎn)量的30%，生產(chǎn)含45%碳黑的通用黑色母：表面光亮、切面平滑細(xì)膩、試用發(fā)

10、現(xiàn)分散性好、薄膜表面晶點(diǎn)、毛刺大大減少。探究其原因該擠出機(jī)的模頭壓力是平行同向雙螺桿無(wú)法企及的，據(jù)悉可達(dá)到30個(gè)PPM以上，在高壓密閉情況下的慢剪切發(fā)揮了神奇作用。在降低加工溫度的情況下擠出，增強(qiáng)了熔體粘度使顏料與塑料的結(jié)合親和力大大提高，通過(guò)經(jīng)一步的工藝調(diào)整、原理分析、配方優(yōu)化，估計(jì)能生產(chǎn)出高檔次的塑料色母粒。國(guó)外生產(chǎn)色母粒也以密煉機(jī)加單螺桿，密煉機(jī)加雙螺桿的工藝技術(shù)生產(chǎn)高品質(zhì)的色母粒。綜合情況比較國(guó)內(nèi)生產(chǎn)平行雙螺桿、單螺桿與國(guó)外設(shè)備差距在于：1、鋼材質(zhì)量的剛性與韌性、耐磨性差，所以使用壽命較短。2、組裝精密度，加工尺寸誤差較大。3、國(guó)產(chǎn)電氣控制儀器壓力表、溫度表準(zhǔn)確度不夠精準(zhǔn)。但價(jià)格優(yōu)勢(shì)明

11、顯，買一臺(tái)進(jìn)口德國(guó)設(shè)備可采購(gòu)將近十臺(tái)國(guó)產(chǎn)設(shè)備。主要供應(yīng)商有科倍?。ǖ聡?guó)）公司、瑞亞（中美合資）公司、誠(chéng)盟機(jī)械、蘭泰機(jī)械、華東理工大、南京橡塑機(jī)、大連橡塑機(jī)械等。4結(jié)束語(yǔ)隨著對(duì)雙螺桿擠出技術(shù)研究的日益深入，其應(yīng)用范圍已不再局限于聚合物的加工。目前，美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家正在努力提高機(jī)器的效率，廣泛應(yīng)用于工程塑料、母粒、橡膠、食品、建材等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)已有多家雙螺桿擠出機(jī)的生產(chǎn)制造商，但與國(guó)外技術(shù)水平相比仍存在一定的差距，我國(guó)應(yīng)借助國(guó)外生產(chǎn)雙螺桿擠出機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，研制出適合我國(guó)的新型雙螺桿擠出機(jī)，以提高我國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平，提高產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力和占有率。參考文獻(xiàn)；1張還.基于PLC和智能溫控表的塑料擠出機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.工程塑料應(yīng)用,2010,38(1):76-79.2薛雷,孫以澤,李培興,等.基于模糊PID的褲襪包裝機(jī)熱封切刀溫度控制的研究J.包裝工程,2013,34(3):16-20. -全文完-