異向高速積木式雙螺桿擠出機(jī)在塑料加工工業(yè)中的應(yīng)用

呂柏燦

摘要：對(duì)塑料加工生產(chǎn)和我們的日常生活息息相關(guān)，現(xiàn)階段主要采用異向雙螺桿擠出機(jī)作為熱敏性塑料加工的主要設(shè)備。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，南京橡塑機(jī)械廠有限公司利用積木式原理和專門(mén)設(shè)計(jì)的螺紋元件，分散捏合元件組成的異向雙螺桿擠壓機(jī)為塑料加工工業(yè)提供了一種新型的設(shè)備。

關(guān)鍵詞：異向高速積木式；雙螺桿擠出機(jī)；塑料加工；應(yīng)用

傳統(tǒng)的異向雙螺桿擠出機(jī)的螺桿為整體加工而成和分段拼裝而成，螺桿轉(zhuǎn)速一般在100r/min以下，性能穩(wěn)定，但是一旦螺桿結(jié)構(gòu)定型，當(dāng)需要變換加工對(duì)象時(shí)十分困難且成本過(guò)高。另一方面，該結(jié)構(gòu)設(shè)備轉(zhuǎn)速偏低，限制了向雙螺桿擠出機(jī)在塑料加工工業(yè)中的應(yīng)用。為更好地促進(jìn)塑料加工工業(yè)的發(fā)展，南京橡塑機(jī)械廠有限公司利用芯軸與螺桿元件的異向高速積木式組合，實(shí)踐證明該新型結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的喂料輸送能力、良好的混合分散能力和良好的排氣建壓能力。

1 異向高速積木式雙螺桿擠出機(jī)概述

南京橡塑機(jī)械廠有限公司主要從事橡膠、塑料等工業(yè)專用設(shè)備的制造、加工、修理和銷售。為更好地促進(jìn)塑料加工工業(yè)的發(fā)展，南京橡塑機(jī)械廠有限公司突破性地設(shè)計(jì)出了螺桿轉(zhuǎn)速在30300r/min的，利用芯軸與螺桿元件的異向高速積木式組合，該塑料加工設(shè)備摒棄了傳統(tǒng)異向雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中既可以保留之前異向雙螺桿擠出機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，又通過(guò)特殊的積木式設(shè)計(jì)能夠更靈活地滿足一些特殊塑料加工要求。為保障該設(shè)備的正常作業(yè)，南京橡塑機(jī)械廠有限公司對(duì)該設(shè)備開(kāi)展了為期1年的可操作性試驗(yàn)，實(shí)踐證明該產(chǎn)品已形成系列化，可流通市場(chǎng)并正式投入使用。

實(shí)際應(yīng)用中，異向高速積木式雙螺桿擠出機(jī)可使用低煙無(wú)鹵塑料BOPET、PET回收造粒、高濃度且高填充性母料、木塑復(fù)合料、反應(yīng)擠出等造粒，其平均轉(zhuǎn)速高于普通異向雙螺桿擠出機(jī)，其積木式設(shè)計(jì)也在塑料加工過(guò)程中發(fā)揮了獨(dú)有的作用，符合現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)高速、高效的原則。現(xiàn)通過(guò)一些實(shí)際應(yīng)用實(shí)例向大家介紹異向高速積木式雙螺桿擠出機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。

2 實(shí)際應(yīng)用

2.1 優(yōu)異的喂料、輸送性能

首先對(duì)同向、異內(nèi)向、異外向雙螺桿擠出機(jī)的喂料情況進(jìn)行對(duì)比，實(shí)際喂料過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，同向平行雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)BOPET薄膜回收料時(shí)產(chǎn)量低、主機(jī)負(fù)載低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)喂料的流暢性。對(duì)比同向、異內(nèi)向兩種情況可以發(fā)現(xiàn)，兩種轉(zhuǎn)向在喂料段都會(huì)形成物料堆積，造成可利用螺槽空間減少以致產(chǎn)量降低。而異外向的轉(zhuǎn)法可以實(shí)現(xiàn)物料的快速分開(kāi)，在螺桿帶動(dòng)下不僅能充滿螺槽，而且物料在突棱與機(jī)筒間摩擦力的作用下可以實(shí)現(xiàn)同步強(qiáng)制的向前輸送。這樣使得喂料口既有單螺桿喂料能力，又兼具同向雙螺桿的強(qiáng)制喂料能力。當(dāng)物料密實(shí)進(jìn)入機(jī)筒內(nèi)會(huì)立即吸收熱量形成融膜，加快了塑化過(guò)程，產(chǎn)量最高。

2.2 獨(dú)特混合分散效果

從嚙合原理講，不論螺桿元件是什么樣的形狀，平行異向雙螺桿擠出機(jī)都能自發(fā)實(shí)現(xiàn)嚙合過(guò)程。而物料混合效果主要與嚙合程度、嚙合區(qū)的螺槽是否封閉等因素有關(guān)。若設(shè)計(jì)過(guò)程中在某一段區(qū)域內(nèi)做橫向開(kāi)放，則可以給物料提供更多的交換頻次和空間。另一方面，關(guān)于螺桿元件的設(shè)計(jì)并沒(méi)有使用同向雙向螺桿的構(gòu)型，而是將橡膠密煉機(jī)混煉轉(zhuǎn)子變形再移植到螺桿結(jié)構(gòu)，這種變換結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的強(qiáng)裂捏合和拉伸應(yīng)變，更容易對(duì)原料進(jìn)行混合分散，元件簡(jiǎn)圖如圖2所示。

2.3 高效的脫揮排氣能力和建壓能力

異向高速積木式雙螺桿擠出機(jī)設(shè)計(jì)有較深的螺槽和較大的螺旋角，同時(shí)為滿足排氣脫揮的要求，將排氣口沿軸向做了較長(zhǎng)設(shè)計(jì)（最長(zhǎng)可達(dá)8D長(zhǎng)）。計(jì)量段設(shè)計(jì)為等深等距且槽底寬度等于螺棱寬度的螺紋元件，實(shí)現(xiàn)了兩螺桿嚙合，以保證較強(qiáng)的正向位移能力，擠出壓力較傳統(tǒng)擠出機(jī)更高。

一些特殊物料如BOPET的薄膜回收、反應(yīng)脫揮，對(duì)排氣功能要求非常高，這要求在排氣段的具有足夠大的自由表面，否則將直接影響其粘度特性。因此必須使得料熔融體在螺槽中的較長(zhǎng)長(zhǎng)度一直處于未充滿狀態(tài)，同時(shí)可以不斷更新熔體，以保證產(chǎn)品質(zhì)量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

實(shí)踐證明，在相應(yīng)規(guī)格BOPET回收造粒上，異向高速積木式雙螺桿擠出機(jī)可以取得比傳統(tǒng)單螺桿和同向雙螺桿設(shè)備更高的產(chǎn)量，且產(chǎn)品具有更小的粘度降和色差。以Mg（OH）2、Al（OH）3為基的無(wú)鹵阻燃母料、喂料、混合分散均好，配方體系中有效助劑損耗少。而對(duì)于高目碳酸鈣、滑石粉的高填充（含量在90%以上）的加工，最終生產(chǎn)結(jié)果分散均勻、粒形整齊，遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

總之，由于我們借鑒了同向平行雙螺桿的成功經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)移植了密煉機(jī)轉(zhuǎn)子，設(shè)計(jì)了不同螺紋元件和分散、剪切元件，因此異向積木式雙螺桿擠出機(jī)具有較強(qiáng)的喂料輸送能力、良好的混合分散能力和良好的排氣建壓能力，可更好地適應(yīng)對(duì)復(fù)雜材料的加工制造。

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