雙螺杆擠出機是在單螺杆擠出機基礎上發(fā)展起(qǐ)來的，由于具有良好(hǎo)的加料性能(néng)、混煉塑化性能(néng)、排氣性能(néng)、擠出穩定性等特點，目前已經(jīng)廣泛應用于擠出制品的成(chéng)型加工。

一、雙螺杆擠出機的結構與類型

雙螺杆擠出機由傳動裝置、加料裝置、料筒和螺杆等幾個部分組成(chéng)，各部件的作用與單螺杆擠出機相似，其結構如圖1所示。與單螺杆擠出機的區别之處在于雙螺杆擠出機中有兩(liǎng)根平行的螺杆置于“∞”形截面(miàn)的料簡中。

用于型材擠出的雙螺杆擠出機通常是緊密齧合且異向(xiàng)旋轉的，雖然少數也有使用同向(xiàng)旋轉式雙螺杆擠出的，一般在比較低的螺杆速度下操作，約在10 r/min。高速齧合同向(xiàng)旋轉式雙螺杆出機，用于配混、排氣或作爲連續化學(xué)反應器，這(zhè)類擠出機最大螺杆速度範圍爲300-600r/min。非齧合型擠出機用于混合、排氣和化學(xué)反應，其輸送機理與齧合型擠出機大不相同，比較接近于單螺杆擠出機的輸送機理，雖然二者有本質上的差别。

二、雙螺杆擠出機的工作原理

從運動原理來看，雙螺杆擠出機中同向(xiàng)齧合和異向(xiàng)齧合及非齧合型是不同的。

1、同向(xiàng)齧合型雙螺杆擠出機

這(zhè)類擠出機有低速和高速兩(liǎng)種(zhǒng)，前者主要用于型材擠出，而後(hòu)者用于特種(zhǒng)聚合物加工操作。

（1）緊密齧合式擠出機。低速擠出機具有緊密齧合式螺杆幾何形狀，其中一根螺杆的螺棱外形與另一根螺杆的螺棱外形緊密配合，即共轭螺杆外形。

（2）自潔式擠出機。高速同向(xiàng)擠出機具有緊密匹配的螺棱外形。可將(jiāng)這(zhè)種(zhǒng)螺杆設計成(chéng)具有相當小的螺杆間隙，使螺杆具有密閉式自潔作用，這(zhè)種(zhǒng)雙螺杆擠出機稱爲緊密自潔同向(xiàng)旋轉式雙螺杆擠出機。

2、異向(xiàng)齧合型雙螺杆擠出機

緊密齧合異向(xiàng)旋轉式雙螺杆擠出機的兩(liǎng)螺杆螺槽之間的空隙很小(比同向(xiàng)齧合型雙螺杆擠出機中的空隙小很多)，因此可達到正向(xiàng)的輸送特性。

3、非齧合型雙螺杆擠出機

非齧合型雙螺杆擠出機的兩(liǎng)根螺杆之間的中心距大于兩(liǎng)螺杆半徑之和。

三、雙螺杆擠出機的優點

1、磨損情況

由于打開(kāi)方便，所以能(néng)随時發(fā)現螺紋元件、機筒内襯套的磨損程度，從而進(jìn)行有效的維修或更換。不至于在擠出産品出現問題時才發(fā)現，造成(chéng)不必要的浪費。

2、降低生産成(chéng)本

制造母粒時，經(jīng)常需要更換顔色，如果有必要更換産品，在數分鍾時間内打開(kāi)開(kāi)啓式的加工區域，另外還(hái)可通過(guò)觀察整個螺杆上的熔體剖面(miàn)來對(duì)混合過(guò)程進(jìn)行分析。目前普通的雙螺杆擠出機在更換顔色時，需要用大量的清機料進(jìn)行清機，既費時、費電，又浪費原材料。而剖分式雙螺杆擠出機則可解決這(zhè)個問題，更換顔色時，隻要幾分鍾時間就可快速打開(kāi)機筒，進(jìn)行人工清洗，這(zhè)樣(yàng)就可不用或少用清洗料，節約了成(chéng)本。

3、提高勞動效率

在設備維修時，普通的雙螺杆擠出機經(jīng)常要先把加熱、冷卻系統拆下，然後(hòu)再整體抽出螺杆。而剖分式雙螺杆則不用，隻要松開(kāi)幾個螺栓，轉動蝸輪箱手柄裝置擡起(qǐ)上半部分機筒即可打開(kāi)整個機筒，然後(hòu)進(jìn)行維修。這(zhè)樣(yàng)既縮短了維修時間，也降低了勞動強度。

4、高扭矩高轉速

目前，世界上雙螺杆擠出機的發(fā)展趨勢是向(xiàng)高扭矩、高轉速、低能(néng)耗方向(xiàng)發(fā)展，高轉速帶來的效果即是高生産率。剖分式雙螺杆擠出機即屬于這(zhè)個範疇，它的轉速可達加500轉/分鍾。所以在加工高粘度、熱敏性物料方面(miàn)具有獨特的優勢。

在高轉速，高扭矩的核心技術上，非對(duì)稱及對(duì)稱的高扭矩齒輪箱目前僅有德國(guó)和日本相關廠家掌握核心技術，其轉速最高可以達到1800轉以上，而國(guó)内掌握這(zhè)種(zhǒng)核心技術的，僅四川中裝科技一家，目前也是國(guó)内高端材料加工廠商的主要選擇之一，屬于國(guó)内自主創新國(guó)家鼓勵項目。

5、應用範圍廣

應用範圍廣泛，可适用于多種(zhǒng)物料的加工。

6、高産量高質量

具有普通的雙螺杆擠出機所具有的其它優點，可實現高産量、高質量、高效率。

四、雙螺杆擠出機和單螺杆擠出機的區别

雙螺杆擠出機與單螺杆擠出機的差别主要體現在以下兩(liǎng)方面(miàn)。

1、物料的傳送方式

在單螺杆擠出機中，固體輸送段中爲摩擦拖拽，熔體輸送段中爲黏性拖拽。固體物料的摩擦性能(néng)和熔融物料的黏性決定了輸送行爲。如有些物料摩擦性能(néng)不良，如果不解決喂料問題，則較難將(jiāng)物料喂人單螺杆擠出機。而在雙螺杆擠出機中，特别是齧合型雙螺杆擠出機，物料的傳送在某種(zhǒng)程度上是正向(xiàng)位移傳送，正向(xiàng)位移的程度取決于一根螺杆的螺棱與另一根螺杆的相對(duì)螺槽的接近程度。緊密齧合異向(xiàng)旋轉擠出機的螺杆幾何形狀能(néng)得到高度的正向(xiàng)位移輸送特性。

2、物料的流動速度場

目前對(duì)物料在單螺杆擠出機中的流動速度分布已描述得相當明确，而在雙螺杆擠出機中物料的流動速度分布情況相當複雜且難以描述。許多研究人員隻是不考慮齧合區的物料流動情況來分析物料的流動速度場，但這(zhè)些分析結果與實際情況相差很大。因爲雙螺杆擠出機的混合特性和總體行爲主要取決于發(fā)生在齧合區的漏流，然而齧合區中的流動情況相當複雜。雙螺杆擠出機中物料的複雜流譜在宏觀上表現出單螺杆擠出機無法媲美的優點，例如，混合充分，熱傳遞良好(hǎo)，熔融能(néng)力大，排氣能(néng)力強及對(duì)物料溫度控制良好(hǎo)等。

五、應用舉例

1、玻纖增強、阻燃料造粒（如：PA6、PA66、PET、PBT、PP。 PC增強阻燃等）

2、高填充料造粒（如： PE、 PP填充 75%CaCO。）

3、熱敏性物料造粒（如：PVC、XLPE電纜料）

4、濃色母粒（如：填充50%色粉）

5、防靜電母粒、合金、著(zhe)色、低填充共混造粒

6、電纜料造粒（如：護套料、絕緣料）

7、XLPE管材料造粒（如：用于熱水交聯的母粒）

8、熱固性塑料混煉擠出（如：酚醛樹脂、環氧樹脂、粉末塗料）

9、熱熔膠、PU反應擠出造粒（如：EVA熱熔膠、聚氨脂）

10、K樹脂、SBS脫揮造粒

六、輔助設備

1、校直裝置

塑料擠出廢品類型中最常見的一種(zhǒng)是偏心，而線芯各種(zhǒng)型式的彎曲則是産生絕緣偏心的重要原因之一。在護套擠出中，護套表面(miàn)的刮傷也往往是由纜芯的彎曲造成(chéng)的。因此，各種(zhǒng)擠塑機組中的校直裝置是必不可少。校直裝置的主要型式有：滾筒式（分爲水平式和垂直式）；滑輪式（分爲單滑輪和滑輪組）；絞輪式，兼起(qǐ)拖動、校直、穩定張力等多種(zhǒng)作用；壓輪式（分爲水平式和垂直式）等。

2、預熱裝置

纜芯預熱對(duì)于絕緣擠出和護套擠出都(dōu)是必要的。對(duì)于絕緣層，尤其是薄層絕緣，不能(néng)允許氣孔的存在，線芯在擠包前通過(guò)高溫預熱可以徹底清除表面(miàn)的水份、油污。對(duì)于護套擠出來講，其主要作用在于烘幹纜芯，防止由于潮氣（或繞包墊層的濕氣）的作用使護套中出現氣孔的可能(néng)。預熱還(hái)可防止擠出中塑料因驟冷而殘留内壓力的作用。在擠塑料過(guò)程中，預熱可消除冷線進(jìn)入高溫機頭，在模口處與塑膠接觸時形成(chéng)的懸殊溫差，避免塑膠溫度的波動而導緻擠出壓力的波動，從而穩定擠出量，保證擠出質量。擠塑機組中均采用電加熱線芯預熱裝置，要求有足夠的容量并保證升溫迅速，使線芯預熱和纜芯烘幹效率高。預熱溫度受放線速度的制約，一般與機頭溫度相仿即可。

3、冷卻裝置

成(chéng)型的塑料擠包層在離開(kāi)機頭後(hòu)，應立即進(jìn)行冷卻定型，否則會在重力的作用下發(fā)生變形。冷卻的方式通常采用水冷卻，并根據水溫不同，分爲急冷和緩冷。急冷就是冷水直接冷卻，急冷對(duì)塑料擠包層定型有利，但對(duì)結晶高聚物而言，因驟熱冷卻，易在擠包層組織内部殘留内應力，導緻使用過(guò)程中産生龜裂，一般PVC塑膠層采用急冷。緩冷則是爲了減少制品的内應力，在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水，使制品逐漸降溫定型，對(duì)PE、PP的擠出就采用緩冷進(jìn)行，即經(jīng)過(guò)熱水、溫水、冷水三段冷卻。

七、日常維護

一、使用500小時後(hòu)，減速箱中會有齒輪磨下來的鐵屑或其它雜質，所以，應清洗齒輪同時更換減速箱潤滑油。

二、在用一段時間之後(hòu)要對(duì)擠出機進(jìn)行一次全面(miàn)的檢查，檢查所有螺釘的松緊情況。

三、如果生産中突然斷電，主傳動和加熱停止，當恢複供電時，必須將(jiāng)料筒各段重新加熱到規定的溫度并保溫一段時間後(hòu)方能(néng)開(kāi)動擠出機。

四、如發(fā)現儀表、指針的轉向(xiàng)滿度，應檢查熱電偶等邊線的接觸是否良好(hǎo)。

八、注意原則

1、結構原則

對(duì)于擠出過(guò)程的基本機理，簡單來說就是一個螺杆在筒體中轉動并把塑料向(xiàng)前推動。螺杆結構就是一個斜面(miàn)或者斜坡纏繞在中心層上，其目的是增加壓力以便克服較大的阻力。就擠出機而言，工作時有三種(zhǒng)種(zhǒng)阻力需要克服：一是摩擦力，它包含固體顆粒（進(jìn)料）對(duì)筒壁的摩擦力和螺杆轉動前幾圈時（進(jìn)料區）它們之間的相互摩擦力兩(liǎng)種(zhǒng)；二是熔體在筒壁上的附著(zhe)力；三是熔體被(bèi)向(xiàng)前推動時其内部的物流阻力。

根據牛頓定理，如果一個物體在某個方向(xiàng)上處于靜止，那麼(me)這(zhè)個物體上在這(zhè)個方向(xiàng)上就處于受力平衡狀态平衡。對(duì)于周向(xiàng)運動的螺杆來說，它是沒(méi)有軸向(xiàng)運動的，也就是說螺杆上的軸向(xiàng)力處在平衡狀态。所以說假如螺杆給塑料熔體施加了一個很大的向(xiàng)前推力，那麼(me)它也同時給另外一個物體施加了一個大小相同相同但是方向(xiàng)向(xiàng)後(hòu)推力。很明顯，它施加的推力是作用在進(jìn)料口後(hòu)面(miàn)的止推軸承上。大多數單螺杆都(dōu)是右旋螺紋，假如從後(hòu)面(miàn)看，它們是反向(xiàng)轉動，它們通過(guò)旋轉運動向(xiàng)後(hòu)旋出筒體。而在一些雙螺杆擠出機中，兩(liǎng)個螺杆在兩(liǎng)個筒體中反向(xiàng)轉動并相互交叉，因此必須是一個右向(xiàng)的，一個左向(xiàng)的，對(duì)于咬合雙螺杆，兩(liǎng)個螺杆是以相同的方向(xiàng)轉動，因而必須有相同的取向(xiàng)。然而，不管是哪種(zhǒng)情況都(dōu)有承受向(xiàng)後(hòu)力的止推軸承，仍然符合牛頓定理。

2、溫度原則

可擠出的塑料是熱塑料，它們在加熱時熔化并在冷卻時再次凝固。因而在擠出過(guò)程中就需要熱量，來保證塑料能(néng)達到融化的溫度。那麼(me)熔化塑料的熱量從何而來的呢？首先地磅進(jìn)料預熱和筒體/模具加熱器可能(néng)起(qǐ)作用而且在啓動時非常重要，另外電機輸進(jìn)能(néng)量，即電機克服粘稠熔體的阻力轉動螺杆時産生于筒體内的摩擦熱量，也是所有塑料最重要的熱源，當然小系統、低速螺杆、高熔體溫度塑料和擠出塗層應用除外。在操作中，認識到筒體加熱器其實并不是主要熱源是很重要的，它對(duì)擠出的作用比我們預計的可能(néng)要小。後(hòu)筒體溫度是比較重要的，因爲它影響齒合或者進(jìn)料中的固體物輸送速度。一般來說，除了用于某種(zhǒng)具體目的（如上光、流體分配或者壓力控制），模頭和模具溫度應該要達到熔體所需溫度或者接近于這(zhè)一溫度。

3、減速原則

在多數擠出機中，螺杆速度的變化是通過(guò)調整電機速度實現的，驅動電機通常以大約1750rpm的全速轉動，這(zhè)對(duì)一個擠出機螺杆來說就太快了。假如以如此快的速度轉動，就會産生太多的摩擦熱量，就會由于塑料的滞留時間太短而不能(néng)制備均勻的、很好(hǎo)攪拌的熔體。典型的減速比率應該是在10：1到20：1之間，第一階段既可以用齒輪也可以用滑輪組，但是第二階段最好(hǎo)用齒輪并將(jiāng)螺杆定位在最後(hòu)一個大齒輪中心。對(duì)于一些慢速運行的機器（比如用于UPVC的雙螺杆），可能(néng)存在三個減速階段，最大速度可能(néng)會低到30rpm或更低（比率達60：1）。而另一方面(miàn)，一些用于攪拌的很長(cháng)的雙螺杆可以以600rpm或更快的速度運行，因此就需要一個非常低的減速率以及更多深冷卻。如果減速率與工作搭配有誤，就會有太多的能(néng)量被(bèi)來浪費掉。這(zhè)時可能(néng)需要在電機和改變最大速度的第一個減速階段之間增加一個滑輪組，這(zhè)要麼(me)使螺杆速度增加甚至超過(guò)先前極限，要麼(me)降低最大速度。這(zhè)樣(yàng)能(néng)增加可獲得能(néng)量、減少電流值并避免電機故障，在這(zhè)兩(liǎng)種(zhǒng)情況中，由于材料和其冷卻需要的原因，輸出可能(néng)會增加。

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