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雙螺桿擠出機得概述
雙螺桿擠出機是在單螺桿擠出機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它是在一個雙聯(lián)腔的機筒里并排橫放兩根螺桿，故稱為雙螺桿擠出機。它由傳動裝置(包括電機、離合器、傳動箱與止推軸承)、機筒、螺桿、加熱器、機頭連接器 (包括多孔板)、加料裝置(包括料斗、定足加料器、纖維加料裝置)、機座及輔機(包括冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、水槽、風刀、切粒機)等組成。圖1所示的傳動箱為集中傳動型，它把以前用的變速和分配兩者分離的方式改進為集中在一個傳動箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動精度高的特點。加料裝置可根據(jù)加工要求采用電磁振蕩定散加料器或螺桿加料器，或其他形式加料器。
雙螺桿擠出機按兩根螺桿的相對位置，分為嚙合型和非嚙合型。嚙合型按其嚙合程度分為部分嚙合型和全嚙合型。
雙螺桿擠出機按螺桿旋轉(zhuǎn)方向不同分為同向旋轉(zhuǎn)螺桿和反向旋轉(zhuǎn)螺桿兩大類。反向旋轉(zhuǎn)又可以分為向內(nèi)和向外兩種，如圖3所示。 近二十年來，雙螺桿擠出機發(fā)展非常迅速，開發(fā)并應(yīng)用了各種系列的雙螺桿擠出機。西歐雙螺桿擠出機臺數(shù)已占擠出機總數(shù)的切%以上。在管材造粒機中幾乎100%使用雙螺桿擠出機;在板材和型板機中占劍一的%。可見它在橡塑工業(yè)中占有十分重要的地位。
隨著石油化工業(yè)的發(fā)展，我國的雙螺桿擠出機的應(yīng)用也有了很大的發(fā)展。當前尚處在以進口機滿足生產(chǎn)的階段，引進的主要機型有聯(lián)邦德國WP公司的ZSK、意大利UB公司的 TR、MD，美國的WE公司，日，本東芝公司的 TE、TEM，英國的RC，奧地利的CM等。國內(nèi)剛起步，塑料工業(yè)的發(fā)展對雙螺桿擠出機的數(shù)量與質(zhì)量都提出極大的需求。由于它在塑料、橡膠和合成纖維等材料一的聚合和成型加工方面有獨特的性能和作用，因而應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。
二、雙螺桿擠出機的 性能與加工行為
在雙螺桿擠出機上，既能完成塑化成型加工，又能完成或部分完成高分子聚合反應(yīng)。例如雙階zsK同向雙螺桿擠出機可將己內(nèi)酞胺與催化劑、促進劑等混合進行聚合反應(yīng)，經(jīng)排氣工序得到分子量高達七萬到十萬的聚己內(nèi)酞胺(尼龍6)材料。上海溶劑廠則在雙階zSK 雙螺桿擠出機上制備聚甲醛取得成功。
它能廣泛用于預塑、混料工藝，例如將增塑劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑、顏料與交聯(lián)劑很好混合，為造粒、壓延工序提供原料。同時可加入玻璃纖維提高塑料的強度和剛度，加碳酸鈣、滑石粉以增大制品的剛性，加石棉、云母以提高耐熱性，加碳黑以提高制品的導熱性，加氫氧化鋁、擴渣、廢棉紗可改善塑料性能，節(jié)省石油資源，消除危害。若將聚丙烯和聚乙烯在機內(nèi)共混，可得到具有綜合性能良好的聚合材料。對于塑料、橡膠和合成纖維等聚合物的濃縮、排氧、脫水、擠壓、干燥，抽出單體和溶劑等工序均可應(yīng)用。
它還適應(yīng)各種樹脂粉料、邊角廢料、澆口流道料、舊膜及斷絲等的加工，工作性能良好。
雙螺桿擠出機的擠出加工行為不僅與單螺桿擠出機的擠出加工行為不同，而且同向與反向雙螺桿擠出機的加工機理也有很大差別。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
1.強制輸送
單螺桿擠出機主要依靠物料與機筒和螺桿間摩擦系數(shù)的差值而產(chǎn)生物料前移的動力，其輸送效率低，只適用于粒料的輸送，輸送角小 (小于10。)，又受機頭壓力影響，不夠穩(wěn)定。在反向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機里，物料在被二根螺桿嚙合共轆線隔成的“c”形小宣中依靠螺桿棱線的旋轉(zhuǎn)作強制性推進。螺桿轉(zhuǎn)一圈，每一個“C”形小室的物料被輸送一個導程。輸送量與機頭壓力、物料與機筒的摩擦系數(shù)無關(guān)，所以輸送穩(wěn)定性好、效率高。至于同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機，雖然也是靠摩擦力輸送，但其物料流動軌跡在空間卻呈“co”形。在嚙合區(qū)，一根螺桿的螺棱有阻止另一根螺桿上的物料打滑的作用，增大了軸向輸送量，輸送效率也比單螺桿高。
2.物料的壓縮
物料從粒子料、邊角料、粉料及澆口流道料等固態(tài)物料變?yōu)橐簯B(tài)時，體積縮小。為保證連續(xù)傳熱、熔化、排氣和保證制品的致密性，物料的壓縮是十分重要的。單螺桿擠出機主要是依靠摩擦力以及螺槽深度的變化來實現(xiàn)物料的壓縮的。而雙螺桿擠出機壓縮物料的方法要多得多，綜合效應(yīng)好。為改變螺桿導程、螺紋頭數(shù)、螺棱寬度，增加反向螺紋和捏合塊等混煉元件來實現(xiàn)壓縮效應(yīng)。還可以采用錐形螺桿，改變外徑和根徑尺寸等方法予以解決。
3.物料的熔融
在單螺桿擠出機內(nèi)物料的輸送是沿連續(xù)的螺槽進行的，與機筒的內(nèi)表面相接觸的“固體塞”首先被熔融，形成表面的“熔膜”。隨著螺棱的推進，“熔膜”被刮向前方，形成“熔池”。這樣，“溶池”和“固體塞”彼此分開，不能達到良好的分散和混煉。而在雙螺桿內(nèi)，由于螺棱的相對運動，物料在螺槽中(如c形室)并不連續(xù)。當通過嚙合部件時，物料運動激烈，“熔膜” 破壞，并反復混合。因此，它的剪切攪拌和棍煉效果大大優(yōu)于單螺桿擠出機。
4.均化和混合
同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機的混煉、均化質(zhì)量很高，采用捏合塊大大提高了剪切、混合功能。雙螺桿擠出機還具有強烈的“分流”和“側(cè)流”效應(yīng)，它有四個側(cè)隙會產(chǎn)生“漏流”，所以物料還承受著多次輾壓作用。此外還具有明顯的 ‘換位”作用。加強了物料變形。以上特征，使同向雙螺桿擠出機廣泛用于聚合“合金”、配料、預塑、改性和共混。
反向雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速較低。若適當加大間隙，物料流動情況也是很復雜的。同單螺桿擠出機相比較，其混合均化質(zhì)量也要好得多。由于反向雙螺桿擠出機轉(zhuǎn)速低、剪切速率也較小，因此物料不易被分解，更適用于加工熱穩(wěn)定性較差的PvC等物料，成為管材、板材和型材等。
5.自清理性能好
雙螺桿擠出機的螺棱具有自動清理另一根螺桿螺槽上物料的性能，物料不易附著在螺槽上，不易出現(xiàn)慢速停滯區(qū)，其滯留時間為單螺桿滯留時間的全左右。因此，有利于加工容易分解和熱穩(wěn)定性較差的物料。可以預見，加工 PvC等制品的單螺桿擠出機將被雙螺桿機取代。
6.產(chǎn)量和比能
在相同直徑下，雙螺桿機的螺桿螺距小而螺槽深，有效螺槽容積約為單螺桿擠出機的兩倍。物料是用兩根螺桿輸送的，輸送廷是單螺桿的4倍，比能(單位產(chǎn)量所需的能量、僅為單螺桿的1/2，經(jīng)濟效益十分顯著。
三、開發(fā)與應(yīng)用
從以上對雙螺桿擠出機性能作用和其加工行為的分析，可以看出它具有顯著的優(yōu)越性和經(jīng)濟效益。上海化工機械四廠按照從單螺桿機到雙螺桿機的發(fā)展道路，巳開發(fā)出小35雙螺桿擠出機，采用變速和分配分離的傳動方式，采取積木式設(shè)計，螺桿可按需要任意組合，風冷排氣。第一臺用在科研單位作玻纖增弧研究，第二臺將在有關(guān)院校作高弧度、高分子量聚乙烯凍膠拉絲試驗之用。為建立自己的、水平較高的雙螺桿擠出機系列，在消化吸收的基礎(chǔ)上，正開發(fā)試制中53雙螺桿擠出機。將采用集中傳動、水冷、玻纖增強、裝配式螺桿、電磁振蕩定量加料等先進技術(shù)。應(yīng)用可換的螺桿元件和簡體段的積木式設(shè)計可使用戶在整個加工長度上的任何地點改變和準確控制工作條件，固體、液體或氣體組分可以在工作段的任何地點投入，可以按照需妄來形成高壓區(qū)或低壓區(qū)。扭矩容量高，螺桿溝道中自由容積大，可將塑料原料加工成性能符合最終用途要求的產(chǎn)品，可將粉末料變?yōu)榱Ａ希绕溥m用于當前各種要求填充、增強和摻合處理的改性工程塑料。這些機組既可作生產(chǎn)用也可作研究試驗用。雙螺桿擠出機開發(fā)與應(yīng)用必將展現(xiàn)廣闊的前途。