对双螺杆挤压机及其应用的研究

发布时间：2022-04-18

　　摘要：双螺杆挤压机是在单螺杆挤压机基础上形成并发展的全新挤压机，相较于单螺杆挤压机来说，其性能更加优越。其具备的性能主要包括加料性能、挤出性能、排气性能和混炼塑化性能，因此，双螺杆挤压机被广泛的应用于挤出制品领域，例如：塑料生产、施工材料生产等。本文通过对双螺杆挤压机及其应用进行研究，希望对人们了解双螺杆挤压机有所帮助。

　　关键词：双螺杆;挤压机;应用

　　社会经济的不断发展，人们对于工程塑料的要求也提出了更高的要求，为满足人们的要求，相关领域企业大量应用螺杆挤压机生产塑料制品，以此来降低生产成本，提高生产效率。而双螺杆挤压机则是近些年研发的新型螺杆挤压机，其性能较为突出，尤其在加工多品种小批量塑材时，应用效果更为显著，因此，对双螺杆挤压机及其应用进行研究，具有重要的意义。

　　1 双螺杆挤压机概述

　　1.1 双螺杆挤压机的概念

　　双螺杆挤压机是在单螺杆挤压机基础上形成并发展的一种新型挤压机。通过在挤压机之间的套筒内安装两根螺杆，提升挤压机的运行效率和性能[1] 。从名字中可以看出双螺杆挤压机具有两根螺杆，这种两根螺杆能够变化形式，可以实现正反方向的旋转，并且两根螺杆也可以自由转化啮合状态，如果螺杆处于啮合，挤压机会具有较强的传料能力，稳定性较强。目前，大部分的双螺杆挤压机都采用了啮合形式，以此来提升挤压机的工作效果。

　　相较于单螺杆挤压机，双螺杆挤压机的优势十分显著，并且具有良好的适用范围，但并不代表双螺杆挤压机不存在问题，其内部一些零件在使用过程中依然会发生故障，需要技术人员对其进行改进。例如：工作人员在使用双螺杆挤压机过程中，可以在最末端设置反向螺旋，以此来减轻设备的工作压力。

　　1.2 新型双螺杆挤压机

　　双螺杆挤压机最早出现于1956年，当时由美国学者发明，这种双螺杆挤压机在当时具备多种优势，备受追捧，被广泛应用于多个领域，但这种圆板式双螺杆挤压机也存在一些问题，比如该挤压机槽内会留存材料，无法对材料进行充分的利用。为了解决这一问题，日本重工企业对这种双螺杆挤压机进行了改造，发明了一种全新的双螺杆挤压机，将其命名为带特殊圆板的双螺杆挤压机。

　　1.3 自洗净试双螺杆挤压机

　　虽然特殊圆板式双螺杆挤压机有效缓解了传统挤压机存在的不足，但其适用范围却相对较小，无法对3KPA及以上的液体和聚合物进行挤压处理[2] 。为此，相关企业对其缺点进行了弥补，发明了自洗净试双螺杆挤压机，通过将两根同样回转轴安装在挤压机机筒内部的断面上，并在回转轴上安装一些圆板，从而在运行过程中，可以将固体分散为细小的颗粒。

　　经过一段时间后，相关企业又对自洗净试双螺杆挤压机进行了优化升级，促使其性能得到进一步提升，此时挤压机工作的方式已经由传统的输送式转变为活塞流方式，机器内部物料的融合程度趋近于100%，并且在工作过程中，挤压机还能够实现机筒的自我清晰。其适用范围进一步扩大，可以强制移动 10KPA的高粘度聚合物料，其应用效果得到充分发挥。

　　2 双螺杆挤压机及其应用

　　2.1 啮合双螺杆挤压机的应用

　　啮合双螺杆挤压机目前在基体数值的物理化学改性中得到了广泛应用，例如：增强、增韧、挤出等。但由于双螺杆挤压机结构较为复杂，理论发展尚未完善，致使啮合式双螺杆挤压机被积木式所取代，积木式双螺杆挤压机的各种零部件可以随时拆卸和更换，大大提升了使用的便捷性。这种双螺杆挤压机的出现，进一步扩展了挤压机的应用范围，其主要优点在于可以根据物料的不同，设置不同的螺杆元件排列组合，具有十分强的适应能力。

　　还有部分挤压机适用于加工各类塑料，由于双螺杆挤压机具有两根螺杆，因此，在应用过程中比较适用于对聚氯乙烯等材料的提炼和加工，通过对啮合位置螺杆杆的速度和方向进行调整，可以将物料挤压在同一个位置，具有一次工作，一次成型的效果。

　　2.2 BIVOLAV双螺杆挤压机的应用

　　这种双螺杆挤出机具有心状的机筒截面，其中下半部分的机筒属于液相部，而上半部分的机筒则是气相部。为进一步提升液态物质和气态物质的移动速度，将两根螺杆安装在内部搅拌结构之中，并在回转轴上设置了许多桨叶，并将其与刮刀相连，在运动过程中，回转轴的旋转方式为逆时针旋转，促使液体物料在机筒中央集合，同时各桨叶会在旋转过程中互相摩擦。

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　　该双螺杆挤压机具有以下几点优势：一是良好的混合性能，由于该挤压机桨叶配置的方式为交叉配置，并进行逆时针回转，会在回转过程中，产生相对周速度，可以提高液体物料的提炼效果，并且还可以对粘度不同的液体物料进行分散处理[3] 。其次，该挤压机可以将固体物料和粘度较高的液体物料进行粉碎化处理，有利于实现均相化，二是蒸发面积大。该挤压机内部具有较大的液体留存空间，有利于提升蒸发的效果。三是自洗性强，且具有良好的传热性能。四是具有较强的流动性。机筒内部物料的流动方式为活塞式流动。

　　这种双螺杆挤压机被广泛应用于聚酯树脂的缩合聚合反应;去除物料中单质和挥发性较低的成分;对粘度较高的液体物料进行均匀分散之中。

　　2.3 双螺杆挤压机在工业加工中的应用

　　双螺杆挤压机在工业加工中的应用优势十分显著，就以 TEX双螺杆挤压机为例，将该型号挤压机应用于工业加工中，可在低温条件下，产生较强的混炼作用，其加工能力相较于单螺杆挤压机来说，提高了5倍左右。尤其是对于一些具有较高热敏度的高粘度材料，应用双螺杆挤压机可以对聚合物的温度上升进行控制，然后混炼挤压，工业加工能力十分优越。TEX 型号的双螺杆挤压机，具有较强的原料输送能力和密封能力，在工业加工过程中可以减少原材料的损失，有利于提高工业加工的效率。例如：将双螺杆挤压机在电缆工业中应用，众所周知，电缆的主要组成材料为聚合物和热塑性塑料，而利用双螺杆挤压机对这类材料进行加工，会取得良好的效果，加工人员在使用挤压机加工电缆时，可以选择反转挤出方式和顺转挤出方式，其中反转挤出方式加工聚合物的效果最好，双螺杆挤压机在工业加工实际应用中耗费的能源较少，且得到的效益却远高于单螺杆挤压机。此外，无卤混料加工也是双螺杆挤压机重点的发展方向，目前，相关行业对该领域的研究十分频繁，现阶段的挤压器很难对EVA材料进行加工，因此，加强对这方面的研究，对提升工业加工能力具有重要的推动作用。

　　2.4 双螺杆挤压机在加工饲料中的应用

　　与传统饲料加工方式相比，利用双螺杆挤压机加工饲料可以取得显著的效果，具体表现为应用双螺杆挤压机生产饲料产品，饲料具有良好的蓬松性，密度和硬度较小，且产品容易被动物消化，饲料种类较为齐全。传统多色宠物饲料生产方法主要是联合膨胀法，但是这种生产方法不仅流程繁琐，且需要耗费大量的成本。但应用双螺杆挤压机则可以在确保生产质量的基础上，提高生产效率，降低生产成本，实现宠物饲料的大批量生产，其工作原理为在挤压设备上安装混合模头，这种混合模头能够生产多种类型的宠物饲料，仅需一台双螺杆挤压机即可生产各种类型、各种颜色和各种形状的宠物饲料。例如：欧洲某国家就利用双螺杆挤压机生产各种颜色和形状的宠物饼干，效果十分良好。

　　2.5 双螺杆挤压机在生化反应器中的应用

　　现阶段，将双螺杆挤压机应用于生化反应器中，成为该技术重要的发展方向。外国学者已经成功应用双螺杆挤压机，通过将淀粉衍生物的性质进行了改变，成功生成了阴阳离子淀粉。我国学者也不甘其后，将玉米淀粉作为主要物料，对双螺杆挤压机转化玉米淀粉的效果进行研究，研究结果表明，应用双螺杆挤压机可以将玉米淀粉转化为淀粉酶，且影响转化结果的主要因素为机筒温度，机筒温度越高，转化效果越好，但是如果机筒温度超过95度，则会呈下降态势。

　　3 结论

　　综上所述，双螺杆挤压机已经成为现代机械设备的代表，该设备具有良好的应用效果，并适用于多个领域，现阶段，我国对于双螺杆挤压机的认识和研究尚处于起步阶段，该设备在我国的应用较少，双螺杆挤压机在我国存在巨大的发展空间。因此，相关研究人员应重视双螺杆挤压机的研究，并将其应用于多项领域，以此来促进我国经济的发展。——论文作者：高鑫 孙浩

　　参考文献：

　　[1]于双双,白兴达,吴春艳,等.挤压参数对单螺杆挤压机单位功耗影响研究[J].食品研究与开发,2018,39(06):65-70.

　　[2]张宗文 . 煤化工聚烯烃挤压造粒机组故障分析[J]. 化工设计通讯,2017,43(10):16-18.

　　[3]姜海峰.SHJ型双螺杆挤压机的结构及其特点剖析[J].合成纤维工业,2015,37(01):66-68.