異向高速積木式雙螺桿擠出機在塑料加工工業中的應用

呂柏燦

摘要：對塑料加工生產和我們的日常生活息息相關，現階段主要采用異向雙螺桿擠出機作為熱敏性塑料加工的主要設備。為適應市場經濟的高速發展，提升企業競爭力，南京橡塑機械廠有限公司利用積木式原理和專門設計的螺紋元件，分散捏合元件組成的異向雙螺桿擠壓機為塑料加工工業提供了一種新型的設備。

關鍵詞：異向高速積木式；雙螺桿擠出機；塑料加工；應用

傳統的異向雙螺桿擠出機的螺桿為整體加工而成和分段拼裝而成，螺桿轉速一般在100r/min以下，性能穩定，但是一旦螺桿結構定型，當需要變換加工對象時十分困難且成本過高。另一方面，該結構設備轉速偏低，限制了向雙螺桿擠出機在塑料加工工業中的應用。為更好地促進塑料加工工業的發展，南京橡塑機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，實踐證明該新型結構具有較強的喂料輸送能力、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概述

南京橡塑機械廠有限公司主要從事橡膠、塑料等工業專用設備的制造、加工、修理和銷售。為更好地促進塑料加工工業的發展，南京橡塑機械廠有限公司突破性地設計出了螺桿轉速在30300r/min的，利用芯軸與螺桿元件的異向高速積木式組合，該塑料加工設備摒棄了傳統異向雙螺桿擠出機的結構，實際應用過程中既可以保留之前異向雙螺桿擠出機的優點，又通過特殊的積木式設計能夠更靈活地滿足一些特殊塑料加工要求。為保障該設備的正常作業，南京橡塑機械廠有限公司對該設備開展了為期1年的可操作性試驗，實踐證明該產品已形成系列化，可流通市場并正式投入使用。

實際應用中，異向高速積木式雙螺桿擠出機可使用低煙無鹵塑料BOPET、PET回收造粒、高濃度且高填充性母料、木塑復合料、反應擠出等造粒，其平均轉速高于普通異向雙螺桿擠出機，其積木式設計也在塑料加工過程中發揮了獨有的作用，符合現代企業生產高速、高效的原則?，F通過一些實際應用實例向大家介紹異向高速積木式雙螺桿擠出機的優點。

2 實際應用

2.1 優異的喂料、輸送性能

首先對同向、異內向、異外向雙螺桿擠出機的喂料情況進行對比，實際喂料過程中可以發現，同向平行雙螺桿擠出機生產BOPET薄膜回收料時產量低、主機負載低，無法實現喂料的流暢性。對比同向、異內向兩種情況可以發現，兩種轉向在喂料段都會形成物料堆積，造成可利用螺槽空間減少以致產量降低。而異外向的轉法可以實現物料的快速分開，在螺桿帶動下不僅能充滿螺槽，而且物料在突棱與機筒間摩擦力的作用下可以實現同步強制的向前輸送。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制喂料能力。當物料密實進入機筒內會立即吸收熱量形成融膜，加快了塑化過程，產量最高。

2.2 獨特混合分散效果

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都能自發實現嚙合過程。而物料混合效果主要與嚙合程度、嚙合區的螺槽是否封閉等因素有關。若設計過程中在某一段區域內做橫向開放，則可以給物料提供更多的交換頻次和空間。另一方面，關于螺桿元件的設計并沒有使用同向雙向螺桿的構型，而是將橡膠密煉機混煉轉子變形再移植到螺桿結構，這種變換結構可以實現對物料的強裂捏合和拉伸應變，更容易對原料進行混合分散，元件簡圖如圖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設計有較深的螺槽和較大的螺旋角，同時為滿足排氣脫揮的要求，將排氣口沿軸向做了較長設計（最長可達8D長）。計量段設計為等深等距且槽底寬度等于螺棱寬度的螺紋元件，實現了兩螺桿嚙合，以保證較強的正向位移能力，擠出壓力較傳統擠出機更高。

一些特殊物料如BOPET的薄膜回收、反應脫揮，對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長度一直處于未充滿狀態，同時可以不斷更新熔體，以保證產品質量符合行業標準。

3 結論

實踐證明，在相應規格BOPET回收造粒上，異向高速積木式雙螺桿擠出機可以取得比傳統單螺桿和同向雙螺桿設備更高的產量，且產品具有更小的粘度降和色差。以Mg（OH）2、Al（OH）3為基的無鹵阻燃母料、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，最終生產結果分散均勻、粒形整齊，遠高于行業標準。

總之，由于我們借鑒了同向平行雙螺桿的成功經驗，改進移植了密煉機轉子，設計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具有較強的喂料輸送能力、良好的混合分散能力和良好的排氣建壓能力，可更好地適應對復雜材料的加工制造。

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