塑料挤出机的心脏——螺杆

塑料挤出机的心脏——螺杆,挤出成型是塑料加工中 重要的两种工艺之一。所谓塑料挤出工艺，是指将聚合物在挤出机机筒中塑化并通过模具挤出，然后经冷却、拉伸、吹胀、涂覆、复合、切割和卷取等工序组合，制得各种成型制品，例如常见的管材和型材。在塑料挤出生产线中，挤出机作为主要的成型主机之一，是用来提供温度和组成均匀的熔料，以得到稳定可控的产品。近年来，各种不同的塑料复合管和含有不同金属及先进纤维的塑料管的挤出生产，对挤出机的设计提出了很大的挑战。 挤出机的分类方法有很多，按螺杆的数量可分为无螺杆、单螺杆、双螺杆和多螺杆；按空间位置可分为卧式和立式；按螺杆转速可分为普通、高速和超高速；按机筒可否排气可分为排气式和非排气式；按装配结构可分为整体式和分开式。在塑料管材挤出生产线中， 常用的挤出机是卧式单螺杆挤出机。单螺杆挤出机主要由4部分组成：挤出系统、传动系统、加热/冷却系统和控制系统。 螺杆作为挤出机挤出系统的重要零件之一，是挤出机输送固体塑料、塑化塑料和熔体的部件，其各部分几何形状的变化将直接影响塑料制品的质量及产量，对挤出机的性能起着决定性的作用。在设计螺杆时，必须考虑各种因素，以适应不同塑料的特性。在塑料工业中，不可能只用一根“ ”螺杆来满意地生产各种塑料制品。 一般，螺杆可分为3段：加料段、压缩段（或塑化段）和计量段（或均化段）。 加料段主要接受供料系统供给的物料，然后将其输送给压缩段。压缩段对物料进行压实，熔融塑化后经螺纹推给计量段。物料在计量段中得到进一步塑化，然后在等压、等温的条件下，螺杆把均匀塑化的熔融料等量地推向机头 螺杆作为挤出系统的主要零件，需在高压、高温的机筒内作大扭矩的旋转动作，因此用于制造螺杆的合金钢材需要有很高的力学强度、能承受巨大的扭矩并在高温条件下工作不变形，且经热处理后要有很高的表面硬度，能抵抗较大摩擦力的磨损。目前，国内多用合金钢38CrMoAl钢材制造螺杆，经调质处理，硬度为HB260-290，然后再对表面进行渗氮处理，渗氮深度可达0.3~0.6mm，表面硬度>HV740，螺杆的脆性≥2级。 随着挤出机应用领域的不断拓展和技术上的不断进步，挤出机市场始终保持着一定的上升势头。近年来，高速、高效和节能一直是国际塑料机械不断改进的主旋律。高速和高产量可使投资者以较低的投入获得高额的回报。对于挤出机主机和3D打印耗材生产线来说，今后的市场将向高技术含量、价格更趋走低的方向发展。其中，单螺杆挤出机将向着超大型、超微型、大长径比、高产出和良好的排气性等方向发展，这就使得能适应特殊加工需要的螺杆机筒结构，成为大家争相研发的重点。

异向旋转双螺杆upe挤出机

在异向旋转双螺杆upe挤出机中，物料作类似于齿轮泵中的正位移输送。异向双螺杆挤出机转速较低，物料剪切发热量小，物料不容易分解，因此它对物料的热稳定性要求不高，特别适用于热敏性物料(如upe)的成型加工。与同向双螺杆挤出机相比，异向双螺杆挤出机输送效率更高、排气效果及熔融效果更好，虽然物料的分散混合效果比同向双螺轩挤出机要差，但是建立稳定的机头压力能力较强，因此更适合用来直接挤出制品。另外采用异向双螺杆挤出机代替单螺杆挤出机，可以省去预塑化造粒工序，直接挤出加工upe粉料，使制品成本下降。异向旋转双螺杆挤出机主要用于挤出upe管材。型材、板材和造粒。平行异向双螺杆挤出机在大型的HDHDPE管材上也已经开始应用。 异向锥形双螺杆upe挤出机传统上是用于聚氯乙烯制品的挤出，但是国内近年已经有把异向锥形双螺杆挤出机应用于聚烯烃管材挤出的例子，实践表明，已经取得基本上的成功。这种做法的目的是为了节能。一台65体132umum的锥形双螺杆挤出机，驱动电动机功率仅有37kW，在挤出聚乙烯管材时，管材规格和产量可以相当于一台75mm甚至80mm的单螺杆挤出机，而一般一台75mm或者80mm的单螺杆挤出机，驱动功率少也是90kW。国外已经有现成的用平行异向双螺杆挤出机挤出制品成熟的经验，国内另辟蹊径用异向锥形双螺杆挤出机其实还是出于设备成本的考虑，平行异向双螺杆挤出机的制造成本要高于异向锥形双螺杆挤出机。 这种使用方法当然不是简单的替代，毕竟聚乙烯熔体和聚氯乙烯的熔体流动性能有明显差异，因此对用于挤出聚氯乙烯制品的异向锥形双螺杆挤出机，需要对螺杆重新设计，才能够用于挤出聚乙烯；并且机头也应该作相应的修改。而国内近年有人尝试用同向双螺杆挤出机(包括锥双、平双)挤出制品，也取得一定的进展，但是笔者认为，从节能的角度，同向和异向双螺杆并无大大差异，而同向双螺杆upe挤出机建立稳定机头压力更加困难，不如直接采用异向双螺杆简单容易。