螺杆挤出机有哪些类型及其功能?

什么是单螺杆挤出机?

单螺杆挤出机是一种塑料喷射泵，它使用一个在加热桶内旋转的螺杆。它是用于塑料注射的最成熟的技术形式。其结构简单，易于制造，加工效率高，价格低廉。单螺杆挤出机一般由三个部分组成，每个部分执行一个单独的功能;挤压系统、传动系统、加热和冷却系统。挤出机是根据长度，直径，螺距，和深度的每个部分的螺杆分类。

单螺杆挤出机的相关加工特点及原理:

• 塑化能力:由于聚合物在加工过程中的降解性较低，单螺杆非常适合塑化挤出用聚合物球团。
• 物料输送机构:物料在单螺杆挤出机中通过一个叫做摩擦阻力的过程来输送。熔炼性能和粘性阻力决定了单螺杆挤出机的输送能力。
• 加工速度:在单螺杆挤出机中速度分布是比较明确的，但在双螺杆挤出机中速度的确定是相当复杂的。
• 自洁:单螺杆挤出机不具备此功能。
• 单螺杆挤出机适用领域:单螺杆挤出机主要用于管材、板材、薄板的生产。广泛用于制造PP-R管、PE燃气管、PEX交联管、铝塑复合管、ABS管、PVC管、HDPE硅芯管及各种共挤复合管。挤出螺杆的速度和结构可适应于平片、线材、棒材等的挤出。

单螺杆挤出机的优点:

• 单螺杆挤出机可用于各种不同类型的材料上的操作。
• 它们的吞吐量很高。
• 它们便宜多了。

单螺杆挤出机的缺点:

• 与双螺杆挤出机相比，单螺杆挤出机的绝对力较小。
• 由于塑料材料的输送是通过摩擦进行的，因此在给料性能上存在局限性。
• 一些材料，如浆糊或粉末，很难在单螺杆挤出机中混合，使它们不适合在某些工艺中使用。

单螺杆挤出机的基本结构和功能:

1. 挤出系统:挤出系统的功能是在聚合物材料从玻璃状态过渡到粘性流动状态时，对聚合物材料进行熔融和塑化，使其形成均匀的熔体。并且在此过程中，保持稳定的压力，螺杆不断地将物料输送到模具。挤出系统包括进料装置、螺杆和筒体。热量、螺杆转速、加压都需要根据所加工的物料进行协调。
2. 传动系统:传动系统通常由电机、减速器和轴承组成，提供挤压过程中驱动螺杆所需的扭矩。确保产品质量统一。在加工过程中，即使螺杆负载发生变化，螺杆转速也必须保持稳定。在某些情况下，螺杆可能需要在注射的不同阶段改变其速度。在大多数挤出机中，螺杆转速的改变是通过调节电机转速来实现的。传动系统需要良好的润滑系统和快速制动装置。
3. 加热和冷却系统:挤出机的加热和冷却系统由加热装置和冷却装置组成，用于在挤出过程中保持物料温度一致。冷却装置一般在靠近料斗底部的挤出机筒内。筒体冷却可采用水冷式或风冷式。中小型挤出机一般采用风冷，大型挤出机一般采用水冷或两者兼而有之。冷却装置加强固体物料的输送效果，防止物料颗粒因温升过高而粘桶或螺杆。

什么是双螺杆挤出机?

双螺杆挤出机由两个螺杆的传动装置组成。双螺杆挤出机的种类很多，可分为啮合型和非啮合型。

双螺杆挤出机的相关加工特点及原理:

• 塑化能力:双螺杆具有良好的混合和塑化能力。因为物料只在挤出机中停留很短的时间，所以适合粉末加工。
• 物料输送机构:物料在双螺杆挤出机中通过正位移输送。随着螺杆的旋转，物料被啮合的螺纹强行向前推。螺纹槽的接近是很重要的。采用紧密啮合、反向旋转的双螺杆挤出机，可实现最大的正向位移输送。
• 加工速度:双螺杆挤出机设有啮合区，确保混合充分，传热均匀，熔化能力强，挤出性能好。双螺杆挤出机具有许多优点，但啮合区难以准确分析和设计。
• 自洁:双螺杆挤出机具有较高的剪切速度。由于在啮合区域的螺杆边缘和凹槽的方向相反，双螺杆挤出机可以刮掉粘附在螺杆上的任何积累的材料，从而实现非常好的自洁。由于物料在桶内的时间短，减少了物料的降解和劣化。
• 适用领域:双螺杆挤出机广泛应用于对基体树脂进行物理、化学改性，如填充、强化、增韧、反应挤出等。可用于玻璃纤维增强材料、耐燃料材料(如PA6、PA66、PET、PBT、PP、PC)阻燃材料、高填充材料(如PE、PP填充75% CaCO3)热敏性材料(如PVC、交联聚乙烯电缆材料)、浓缩色助剂(如填充50%碳粉)抗静电、电缆、管道材料、热熔胶等。

同向旋转双螺杆挤出机与单螺杆挤出机的工作原理有什么不同?

同向旋转双螺杆挤出机的结构和功能与单螺杆挤出机非常相似，但在工作原理上存在一些差异。

• 强制输送:同向旋转双螺杆，两螺杆在啮合点方向相反运动;一个螺杆将物料拉入啮合间隙，另一个螺杆将物料推出间隙。物料沿螺杆沿头部方向强制输送。
• 均质和混合:同向旋转的双螺杆在啮合点间隙小，由于螺杆转动速度较快，相反的啮合面积混合效果高;明显优于单螺杆挤出机和反向旋转双螺杆挤出机。
• 自洁性:由于同向旋转的双螺杆在啮合区具有较高的剪切速度，可以刮掉附着在螺杆上的任何堆积的物料。这种自洁效果保证了物料在桶内停留时间短，减少了物料的降解和变质。
• 材料塑化:螺杆间隙的大小对材料的塑化质量有很大的影响。间隙越小，剪切力越大，但能通过的材料越少。间隙越大，通过的物料量越大，但剪切力会减小。
• 压缩物料:同向旋转双螺杆挤出机对物料的压缩和混合有多种选择，整体效果较好。
• 喂料方式:同向旋转双螺杆挤出机要求均匀定量喂料，采用计量饥饿喂料;在满负荷下以控制的速度喂食。
• 排气:采用饥饿送料的方式，在输送元件的前端采用大丝杠，使螺杆槽不满，处于零压状态。这使得螺杆的挤压部分可以设定为一致的压力。

双螺杆挤出机的应用:

双螺杆挤出机根据两根螺杆旋转方向的不同，可分为反向旋转双螺杆和同向旋转双螺杆。

啮合同向旋转双螺杆挤出机广泛用于基体树脂的物理和化学改性。同向旋转双螺杆挤出机可用于各种原料的混合、分散、混合。由于同向旋转的双螺杆在剪切点上相互反对，因此混合效应更大。

粉状碳酸钙、滑石粉和二氧化钛通常用于塑料的混合和填充。填料一般可占批次的30% ~ 60%。粉状填料中含有大量空气，但在螺杆的揉捏区混合时空气会被分散。由于物料流入螺杆槽内，空气会向反方向流动，影响粉料的正向输送，最终减小挤出体积。

双螺杆挤出机的加工优势:

同向旋转双螺杆挤出机的设计，可以根据不同的混合要求，实现各种几何形状的螺杆元件和筒体元件的组合，适应性很强。

• 混合性能:由于两个螺杆相互啮合，可根据需要增加各种螺纹特性，如反螺纹、啮合盘、齿盘等，以微调混合。
• 加工灵活:同向旋转双螺杆挤出机通常采用计量饥饿加料，加料量决定产量。由于产量与螺杆转速无关，控制变量可以更灵活地在一台机器上处理熔化、混合、排气、反应等多种加工功能。
• 工艺参数可控性:由于同向旋转双螺杆挤出机停留时间分布更窄，传热更好，温度曲线控制更精确，机械选择范围更广，可以提供更好的产品质量稳定性。

什么是反向旋转双螺杆挤出机?

反向旋转双螺杆挤出机的输入原理:

在反向旋转的双螺杆挤出机中，物料通过齿轮泵的正位移输送。反向旋转双螺杆挤出机采用较慢的旋转速度，可在较低的热量下操作，减少物料分解。它对材料的热稳定性要求不高，特别适用于PVC等热敏性材料的成型。

与同向旋转的双螺杆挤出机相比，反向旋转的双螺杆挤出机具有更高的输送效率，更好的熔化和排气性能，但物料的分散和混合效果较差。反向旋转双螺杆挤出机具有建立强大稳定的封头压力的能力，因此更适合产品的直接挤出。用对转双螺杆挤出机代替单螺杆挤出机，可省去预塑造粒工序，直接挤出加工PVC粉等物料，从而降低产品成本。反向旋转双螺杆挤出机主要用于挤出PVC管材、板材、颗粒。平行、反向旋转、双螺杆挤出机也已应用于大规模的HDPE管材生产线。

反锥形双螺杆挤出机传统上用于聚氯乙烯产品的挤出，因为这些挤出机更节能。同向旋转双螺杆与反向旋转双螺杆在能耗上差别不大，但同向旋转双螺杆挤出机难以建立稳定的头压。