往复式单螺杆混炼挤出机结构特点及应用

一、前言：随着塑料加工工业的发展，往复式单螺杆混炼挤出机的开发应用日趋广泛令人瞩目，在挤出机行业中占重要地位的氮、双螺杆混炼挤出机许多放牧面的性能已经难以满足共混等改性要求。

使用往复式单螺杆混炼挤出机生产一些高技术含量、高附加值的产品成为一种趋势。

在任何聚合物的加工过程中，赋予聚合物一定的特性或赋予特定制品特定的使用性能。

常常需要不同聚合物之间的共混或聚合物同各种助剂、颜料之间的反应、混合。

往复式单螺杆混炼挤出及其恰好具有剪切均匀、高分散（不仅有径向混合、而且有轴向混合作用）、高填充、拉伸熔体等特点，且综合了单、双螺杆挤出机的优点。

独一无二的工作原理，加上、可随意组合的螺纹元件及配套设备，使其使用更加广泛，在一部机器上，可以做到混料、混炼、塑化、分散、剪切、拉伸、反应、熔体取向、脱气、造粒等，使得物料在其其中流动的界面面积远远大于一般的剪切流动。

二、工作原理往复式单螺杆混炼挤出机，在螺杆芯轴排列着设计独特的积木式螺块，犹混炼、输送、限流混炼、挤出等。

在机筒内衬套上，排列有三排混炼销钉螺杆在径向旋转的过程中，同时座轴向的往复运动，每转动一周，轴向往复运动一次。

由于这种特殊的运动方式，以及混炼螺块河销钉的作用，物料不但在混炼销钉和混炼块之间被剪切，而且被往复输送，物料的逆向流动给径向混合加上了非常有用的轴向混合作用。

物料不断的被剪切、取向、切割、折叠、拉伸和再取向等。

由于在径向和轴向上的同时混炼，增强了混炼效果，保证了最佳的分散性混合和分布性混合。

通过适当的螺纹元件组合，可保证稳定的工作压力，防止物料在机筒内产生降解。

由于混炼远见的螺纹是中断的，所以作用在聚合物上的压力很小，不产生明显的升温，而同向平行双螺杆挤出机是在高剪切和高径向压力下对物料进行剪切，必然是熔体既不产生大的升温。

而且单一的运动规则，降低了物料的均匀效果和分散效果。

另外，往复机同其他挤出机相比，在直径相同的条件下，长径比较小,扭矩在较短的距离上传递，因此螺杆扭矩变形小。

三、结构及用途1、主机机筒、罗干均采用积木式设计。

机筒由多组开孔和闭孔的筒体组成，剖分式的筒体，可以快速方便的打开，便于清理、检修；螺杆由套在芯轴上的各种混炼螺块和输送螺块组成。

机筒河螺杆可以根据无聊品种比铜、工艺要求不同、灵活组成理想的形式。

2、齿轮箱和摇摆箱独特设计。

实现了螺杆再作旋转运动的同时，进行轴向的往复运动，螺杆每转一周，前后往复运动一次。

混炼元件中断三次，从而产生强烈的混炼效果。

其混合作用是在轴向而不仅仅是径向，且发生在螺纹和销钉之间。

螺槽内部全部物料都受到均匀的剪应力，而不是一薄层物料受到剪切。

3、螺纹元件积木式的排列在芯轴上，机筒内衬套上安排有三排混炼销钉，小丁分六种型号，实心长销钉用来固定内衬套，增强混炼效果；空心长销钉用来固定、混炼、安装测温头，注射液体助剂；平头长销钉固定内衬套；平头销钉用来堵塞备用孔；实心销钉起混炼作用；实心短销钉对物料进行破碎。

随着螺杆的往复运动，销钉与每个螺块的相对运动呈∞曲线，当混炼销钉通过螺纹元件是，产生轴向的物料交换。

在螺块旋转一周的过程中，与螺楞侧边的相对运动产生了对物料的剪切，对螺杆和机筒在轴向和径向进行另外的清理，这就是往复式挤出机彻底混合、捏合和自洁作用的基础。

这些销钉如同一系列搅拌器，使物料实现再分部，中断的螺纹使物料产生回流，使物料承受连续的剪切、取向、切割、折叠、拉伸等过程。

一部分熔体重新组合，一部分熔体再进一步分割，在每个L/D中的每个螺槽中，熔体要经过四次分割。

由此可见，往复式挤出机为什麽能在非常短的长径比内实现熔体的有效混合。

而且机筒内表面都被罗文元件横扫过，没有物流死角，具有很好的字节能力、较好地输送效率和稳定均匀的物料停留时间等。

4、熔体泵。

作用是将来自挤出机的高温聚合物熔体增压、稳压，然后流量稳定的送入挤出模头。

无论挤出机内压力如何变化，流量如何波动，熔体泵能够始终供给模头一定的物料。

齿轮是熔体泵的核心，只论的旋转和捏合一方面可以挤压齿间熔体，使物料从一段被输送到另一端；另一方面齿轮的捏合能封闭低压腔，减少逆流，降低加工温度，有利于建立较高的输出压力。

我们采用渐开线线型斜齿轮，能增加齿轮啮合重叠度，捏合时随着齿轮的不断的吸入和排出能对物料进行连续、平稳的挤压，减小压力的波动，达到稳定输送熔体的目的，同时斜齿轮还具有一定的自洁作用，避免物料的沉积降解。

在熔体泵外部装有加热、冷却装置，目的是把温度控制在一定的范围内，使其保持最佳的工艺状态，加热方式由点点加热和油加热两种方式。

另外，往复式单螺杆混炼挤出机的工作原理及特性决定该机用于塑料成型并非其所长，但是，在挤出机后配以熔体泵，同成型模头连接，将混炼改性与成型加工合二为一的崭新工艺，减少了造粒环节，就意味着减少一次投资，降低生产成本，节约了能源，熔体省略了二次加工塑化的热历程，这一技术的先进性和经济性是不言而喻的。

熔体泵上还装有两组压力传感器，可以准确地出熔体泵前、后的压力变化，有利于调整工艺。

5、准确的计量。

合理的加料方式是严格执行配方的关键，也是保证产品质量的第一关。

我们根据物料的性能，用户的需要，配有多种喂料方式，如体积计量、动态失重计量、液体注射计量等，以满足不同产品的需要。

6、系统配有强制加料装置。

加料装置分为垂直强制加料和侧向强制加料，强制加料可以防止物料在加料口堆积，以保证各组份物料同时按比例进料，解决了由于预混料而造成的环境污染问题。

7、电器控制系统。

该机采用进口变频调控装置，性能优越、可靠。

同体采用电加热水冷却或油加热又冷却，配有两组压力传感器。

多组智能型控温装置，双向调节。

多组深入机筒内不得熔体温度传感器，通过一只温度巡检仪可以真实地反映机筒内容提的实际温度，这是其他挤出机所不具备的功能。

所以该设备控温准确、误差小。

先进的机械、电器连锁装置，具有机械和电器双重过载保护，可以有效的保护设备和人身安全。

8、系统配有拉丝水冷切粒，热切水冷，热切风冷等几种切粒方式。

可根据材料不同，用户需要不同进行配置。

9、系统装有双节造粒机组，利用单螺杆挤出机输送熔体。

作用是完成塑化和纵向混合，建立稳定的挤出压力，由于其转速较低，因而剪切较低，避免物料产生剪切热，控温最佳。

对于一些地发泡、热敏性产品来讲（特别是PVC），系统将混炼和基础分为两步，使熔体塑化完全后定压、定温定量的送入挤出模头防止热敏性或对剪切敏感的物料降解，具有产量高，产品质量稳定的特点。

在物料进入单螺杆的过程中，设有真空排气装置。

这种排起方法因为排气面积大物料表面变化大，有充分的排气时间，所以比单杰排气效果好。

10、在主机机筒上装有抽真空装置和自然排起装置。

强制加料料斗上、侧向加料装置上均设有对空排气装置，尽可能彻底排除物料中的水份及加工过程中产生的各种挥发气体。

11、螺杆芯轴可通冷却水。

这对一些控温要求严格的产品特别适用。

如低烟无卤阻燃材料、热固性材料等等。

四、工艺流程往复式单螺杆混炼挤出机配有强制加料装置和侧向强制加料装置，使配料共混改性和造历同时完成，从而使最终制品的工艺过程具有工序少、流程短、能耗低、减少环境污染、不虚预混料等特点。

根据用户产品的不同，期配置有相应不同的选择，工艺流程有所不同。

五、优点往复式单螺杆混炼挤出机具有剪切、取向、切割、折叠、拉伸五大功能。

1、独特的往复运动单螺杆和多齿型机筒设计，综合和了单、双螺杆挤出机的优点产品的应用有很大的灵活性，可以改变螺纹元件和销钉，使其应用范围非常广泛，适合各种塑料制品的加工改性造粒。

2、同其他产品相比，长径比最短，熔体在机筒内停留时间短，而且可控，减少物料的热降解，由于其高分散性、均剪切的作用，在保证物料性能的前提下，对颜料、助剂的需求量最少，能源消耗最低。

3、系统特有的往复运动，使物料在一次生产中就可以完美的进行混料、混链、塑化、分散、均化和脱气的全过程。

4、抽真空装置可以彻底的脱除产品中的水分以及加工过程中产生的气体和一些挥发性气体，这一点对半导体、导电材料和电缆料的加工特别重要。

5、产品控温准确，误差小，通过销钉测得的是熔体真实的温度，温度曲线均匀，工艺参数稳定，可靠，特别适用于一些热敏性材料，对剪切敏感性材料的加工。

6、剖分式机筒、积木式的螺杆组合，方便拆装清洗，可迅速、简便、安全的进行检修全部零件，由于机筒压力很低，因为内摩擦相对很小，设备工作时平稳，噪音低。

7、系统配有半自动液压换网装置和不停机换网装置，减轻劳动强度，减少原材料消耗，降低生产成本。

六、应用往复式单螺杆混炼挤出机是一种新型的塑料混炼挤出机是一种新型的塑料混炼加工设备，广泛应用于各种塑料的填充、共混、改性、交联、接枝、色母粒、功能母粒、阻燃材料、导电材料、降解材料及增强、增韧等塑料专用料的生产。

1、将不同品种、不同拈度的聚合物共混，获得具有特定用途的、崭新的高分子合金材料。

2、将各种矿物填料加入到聚合物溶体中，制成性能优良、价格便宜的高填充材料。

3、制备高浓度色母粒时，对颜料、助剂直接计量，无须预混处理，即可获得有良好分散效果的色母粒，颜料用量减少，降低生产成本，改善生产环境。

4、生产各种玻纤增强、阻燃产品、玻纤加入量达50%5、适用于各种电缆护套料、绝缘料、交联料、半导体、屏蔽料、导电材料的生产。

6、硬质和软质的PVC产品，以及其他热敏性材料。

7、热塑性弹性体、热溶胶的生产。

8、光降解母料、生物降解母料、光生物双降解母料、可塑性淀粉材料。

9、适用于各种功能母粒、防老化母粒、填充母粒的生产10、特别适用于低烟无卤、低烟低卤阻燃材料的生产。

11、玻纤增强酚醛膜塑料、脲醛塑料、环氧封装料，等热固性材料的连续化生产。

综上所述，往复式单螺杆混炼挤出机其特殊的混炼效果、优良的使用性能、，已在实践中得到证明。

该机是将混炼和挤出分开设计的，而且全部采用进口变频调速装置和控温仪表，混炼捏合机机筒内压力很低，所以耗能相对少。

用往复式单螺杆混炼挤出机生产黑色母粒，碳黑含量高达50%而且对碳黑没有特殊的要求，不需预处理。

例如选用碳黑型号为N330制成的黑色母料（碳黑浓度40%-50%）应用在吹膜上，不需加偶联剂。

聚乙烯蜡用量减少，仍能达到均匀分散的效果；选用N330制成黑色母料（碳黑浓度35%-40%）可以应用在涤纶纺纱上，可以降低产品配方成本。

往复式单螺杆混炼挤出机进行工程塑料的改性，可以赋予工程塑料更好的性能。

改进其自身的某些缺点，降低成本，改善加工性能，短玻纤增强聚烯，玻纤加入量达40%，混炼效果好于双螺杆，并能够保证玻纤有足够的长度，因为双螺杆剪切强度较大，玻纤的平均有效长度被破坏，强度有所降低。

往复式单螺杆混炼挤出机特别适用于各种填充改性，由于该设备可以配置两个强制加料料斗，可将大量的填料分两部分分别加入，不需要预混料，而且可以避免大量的填料同基料一同加入而引起的扭距增大，填充困难，这是双螺杆所不具备的特殊功能，因此可以生产一些填充难度大，难填充的产品，特殊的螺杆结构和运动形式又能将其很好的分散分布，PE填充重质碳酸钙填充量80%以上，而且吹膜效果非常好；无机填充改性阻燃材料，是未来阻燃料的发展方向，由于往复式单螺杆混炼挤出机特有的控温方式，生产低烟无卤租燃料，填充量达60%-70%，阻燃效果明显，完全可以达到美国UL-94V-0级的要求，强度高，挤出速度快，完全可以满足用户要求。