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啮合同向旋转双螺杆挤出机广泛应用于不同塑料之间、塑料与橡胶之间的共混改性，各种添加剂与塑料共混、玻璃纤维、碳纤维增强塑料等，是聚合物改性连续混合设备之首选。同向双螺杆挤出机即啮合型同向旋转平行双螺杆挤出机，是双螺杆挤出机主要类型之一。 同向双螺杆挤出机结构特点 组合式螺杆 同向双螺杆挤出机最显著的特点是螺杆和机筒都采用“积木式”设计。螺杆由套装在芯轴上的若干元件组成，如螺纹元件、捏合块、齿形混合盘、挡环等；机筒也是由不同机筒段（全封闭、带排气口、带加料口）组成。 根据特定的物料、配方和将要制备混合物性能的要求，通过科学组合，将不同类型、不同数目的螺杆元件和机筒元件按一定顺序组合起来，从而高效地完成设定的混合任务。并通过改变螺杆和机筒组合顺序，实现对不同物料、配方的最佳使用效果，达到一机多用、一机多能的目的。 此外，积木式设计的另一优点是可以局部更换磨损了的螺纹元件和机筒元件，避免了整个螺杆或筒体的报废，大大降低了维修成本。 组合式机筒 模块化设计的机筒，可以通过法兰或拉杆连接，通常小型机采用拉杆连接。机筒通常嵌入双金属衬套以提高机筒内表面的耐磨性能。为实现精确的温度历程，每个机筒上都有单独的加热/冷却设计，从而实现冷却与加热功能的最佳组合。 挤出过程分析 通过组合各种螺纹元件，所有同向双螺杆挤出机都有加料、熔融、混合、排气、建压和输送功能，实现物料的输送、塑化、剪切、排气、建压以及挤出等各种工艺过程。 同向双螺杆挤出机的结构和功能与单螺杆挤出机很相似，但在工作原理上存在着很大的差异。主要表现在以下几个方面： 1）强制输送。啮合同向旋转双螺杆，在啮合处两根螺杆运动速度方向相反，一根螺杆要把物料拉入啮合间隙，而另一根螺杆把物料从间隙中推出，结果使物料从一根螺杆螺槽转到另一根螺杆螺槽中，物料沿着螺杆呈“∞”形向机头方向被强制输送。 2）均化和混合。同向旋转双螺杆在啮合处间隙很小，螺棱和螺槽的速度方向相反，相对速度大，因此啮合区具有很高的剪切速度，剪切力很大，混炼效果远好于单螺杆挤出机和异向旋转双螺杆挤出机。 3）自洁性。同向旋转双螺杆挤出机，由于啮合区螺棱和螺槽的速度方向相反，相对速度大，因此具有相当高的剪切速度，能刮去粘附在螺杆上的任何积料，有非常好的自洁作用，从而使物料的停留时间很短，不易产生局部降解变质。 4）物料的塑化。螺杆间隙的大小对物料塑化质量影响很大。间隙越小，剪切力越大，但通过的物料量减少；间隙越大，通过的物料量增加，但剪切力减小。 5）物料的压缩。同向双螺杆挤出机压缩物料的方法要多得多，综合效应好。 6）加料方式。同向双螺杆挤出机要求均匀定量加料，采用计量饥饿喂料方式。 7）排气。由于是饥饿喂料，可以采用大导程的螺纹输送元件，使螺槽处于未充满状态而处于零压力状态，从而可以设置出排气段。 双螺杆挤出机的应用 双螺杆挤出机按两根螺杆旋转方向的不同可分为异向双螺杆及同向双螺杆。 啮合同向旋转双螺杆挤出机广泛应用于基体树脂的物理化学改性，如填充、增强、增韧、反应挤出等。 以各种原料的分散混合为主的共混则应选用同向双螺杆挤出机，而图3和图4所示的同向双螺杆之速度矢量互成反向，因此同向转动的双螺杆与异向转动双螺杆相比，它的剪切作用要大得多，不适宜Pvc的混炼成型。 共混填充塑料中常用的是粉状碳酸钙、滑石粉、二氧化钛，一般的填充量为30%~60%，填充母料最多高达80%。由于粉状填料内含有大量空气，在螺杆的捏合区混合时空气会被分离出来，而致使物料逆向流入螺槽，影响粉料的正向输送，最终降低挤出量。 双螺杆挤出机的应用举例：玻纤增强、阻燃料造粒（如PA6、PA66、PET、PBT、PP、PC增强阻燃等）；高填充料造粒（如PE、PP填充75% CaCO3。）；热敏性物料造粒（如PVC、XLPE电缆料）；浓色母粒（如填充50%色粉）；防静电母粒、合金、着色、低填充共混造粒；电缆料造粒（如护套料、绝缘料）；XLPE管材料造粒（如用于热水交联的母粒）；热固性塑料混炼挤出（如酚醛树脂、环氧树脂、粉末涂料）；热熔胶、PU反应挤出造粒（如EVA热熔胶、聚氨脂）；K树脂、SBS脱挥造粒等。 优缺点 由于双螺杆挤出机结构设计和加工的复杂性，理论发展还不完善，但同向双螺杆挤出机组合式的设计，可将多种几何形状的螺纹元件和机筒元件进行排列组合，根据经验-理论-实践-检验，从而可以针对不同混合要求，优化设计以适应不同工艺配方的需要，从而使同向双螺杆挤出机具有很强的适应性。主要表现在以下几个方面： 1）混合性能：由于两根螺杆相互啮合，而且可以根据需要加入各种各样的螺纹元件，如反螺纹元件、啮合盘元件、齿形盘元件等等，来精密调节剪切/混合，从而使混合强度和混合质量（无论是分布混合抑或是分散混合）能够得到有效地控制。这是单螺杆挤出机所不能企及的。 2）加工的灵活性：同向双螺杆挤出机通常采用计量饥饿加料，产量取决于加料量，独立于螺杆转速，是一个独立可控制的变量，因而可以在一台机器上灵活地处理多种加工功能，如熔融、混合、排气、反应等等。 3）工艺参数的可控性：同向双螺杆挤出机停留时间分布窄，更好的对流传热及精确控制的温度曲线，在挤出中可以得到更好的剪切-时间-温度历程，在更宽的范围内输入机械能，从而可得到更好的产品质量稳定性。 4）工艺生产的高效性：螺杆的正位移输送作用可以处理更多样的原材料和混合配方，且停机时间短。 5）更高的经济性：由于高的工艺灵活性以及生产率，可以生产更广泛的终端制品，且能够提供高度一致性的产品质量，还可以通过螺杆速度的调节来补偿螺杆的磨损。 结束语 双螺杆挤出机可以从不同角度分类，按螺杆啮合与否及其转向的异同进行的分类及相应的国际上著名的制造厂商输送机理不同是双螺杆挤出机与单螺杆出之间主要区别之一。 双螺杆挤出机因可按多种标准分类从而种类繁多，其工作特性差异很大，无疑同向双螺杆挤出机行业的领跑者颇受广大用户的青睐，尤其是大的驱动功率、高的螺杆转速、进行超高扭矩挤出一直是同向双螺杆挤出机从业人员追求的目标。 |
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