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    敢問路在何方——論三螺桿擠出機
    http://www.twoodmanipadsketches.com 2015-09-04 08:21:01 中塑在線
    導語:雙螺桿擠出機到目前為止已經發展了近80年,所以用雄厚的積累和技術儲備,為其實現系列化和多功能化,滿足各種特殊的需求奠定了很好的基礎。而三螺桿擠出機的概念雖然提出較早,但真正開始研發并使用也就是近10年的事情,之前三螺桿主要用于泵行業,是一種低黏度液體的泵送裝置;將其應用于聚合物改性加工還是剛剛開始,所以其發展仍處于前期階段——何亞東教授
    ①:三螺桿擠出機的結構特點(企業觀點)
    1.三根螺桿呈等邊三角形排列,同向旋轉,相當于三對雙螺桿。一對螺桿有一個嚙合點,而三根螺桿卻有三個嚙合點,因此剪切功能更強。
    2.三根螺桿任意截面所形成的中心密閉區,其中心區面積的大小隨螺桿每轉動一周,大小變化三次。變大時,將物料吸入;變小時,將物料擠出,其原理相當于一臺三螺桿熔體泵。物料加入機內后,初始主要靠剪切,而當物料塑化后,則主要在中心區流動,剪切相對消失,中心區成為密煉區。中心區面積大小變化之比稱為壓縮比,以3-Φ60機為例,壓縮比為46,因此三螺桿擠出機具有3倍大的密煉功能,故稱為密煉式三螺桿擠出機(像和面一樣,揣揉的次數越多,面越筋道)。
    ②:三螺桿擠出機的優點(企業觀點)
    1.塑化充分,分散均勻。
    這是由其結構原理決定的。在物料加進機內后,僅在6D長度內由于強烈剪切已被塑化,而后主要在三根螺桿所形成的中心區進行密煉。以3-Φ60機為例,以長徑比為32,螺桿轉速為500轉/分鐘時,則物料在中心區被反復強力揣揉次數為(32-6)×500×3=39000次/分鐘。試想什么樣的物料能不被充分塑化均勻分散呢?
    2.產量高。
    以生產碳黑母粒為例,不經高攪,3-Φ60機可一次性生產出50%濃度的炭黑母粒,產量是180公斤/小時,而2-Φ60(同型號的雙螺桿機)不借助高攪密煉或重復加工僅能生產35%濃度的炭黑母粒,80公斤/小時。
    3.節電。
    以3-Φ60機為例,55kw主電機,500轉/分鐘,生產50%濃度炭黑母粒,180kg/hr,主電機電流90安培,比功率僅0.2-0.25kw/kg,一年節約的電費相當可觀。
    4.產品質量高。
    例1:雙螺桿擠出機生產50%濃度碳黑母粒,必須經過密煉,且生產出來的母粒用牙一咬就碎。而三螺桿擠出機,不用密煉機,物料可直接進入三螺桿擠出機生產出50%濃度的碳黑母粒,用牙咬母粒會癟、有裂痕而不碎,說明生產的母粒韌性好。為什么呢?因為其塑化充分,組份分散均勻,用來吹0.005mm的膜,檢測結果非常均勻。如果借助高攪,三螺桿擠出機可以生產濃度更高的碳黑母粒,且粒子韌性較好。
    例2:用雙螺桿機生產的85%碳酸鈣填充PE或PP母粒,用手指一掐就碎了,而用三螺桿機生產的同樣配比的母粒用手指掐不動,用離心脫水機脫水干燥也打不碎。
    例3:生產PP阻燃電纜料,經密煉后,用長徑比36的2-Φ65雙螺桿擠出機做出的料,強度為13Mpa,延伸率為185%。而用3-Φ60三螺桿機,不經密煉,該機做出的料強度為14Mpa,延伸率為237%。另外,用三螺桿機可加工鋁粉或三氧化二銻的填充量達70%的母粒,而雙螺桿機卻不能。
    5.具有分子接枝功能,可直接用于生產PP發泡珠粒
    大家都知道PP發泡必須用高熔體強度聚丙烯(HMS-PP),這需要對普通PP進行分子接枝,其價格要比普通PP貴很多。分子有了枝叉,具有足夠的熔體強度和延展性才能適用于PP發泡。而我們多年前就已經做到了僅用普通的PP,無論是均聚還是共聚PP,用三螺桿機擠出后都可以直接用于生產很好的EPP珠粒,發泡倍率達到70倍。這是因為普通PP在三螺桿機內流動過程中已被分子接枝了,變成了高熔體強度的聚丙烯了。用普通PP做出閉孔率很高的EPP珠粒是我們的獨創,其經濟價值相當可觀。
    6.結構緊湊,節省場地。
    所有配置都機架上,沒有外置占地面的東西。
    7.機器安全可靠,易操作。
    雙螺桿機一般齒輪箱等質保期為一年,三螺桿擠出機齒輪箱質保期三年。
    ③:對比雙螺桿擠出機,三螺桿擠出機它有哪些優勢或者劣勢?(專家觀點)
    三螺桿擠出機的主要優勢:流場復雜,停留時間長,混煉性能好,這已經在很多企業的實踐過程中得到證明,將來有可能在納米復合體系、高黏度物料混合、高填充復合體系以及對分散混合要求更高的場合會發揮很好的作用。
    劣勢:增加一根螺桿帶來機械結構設計方面很大的問題,造成設計加工成本增加;安裝運行和長期穩定性也受到考驗。
    ④為什么三螺桿具有那么多優點,其發展卻不如雙螺桿機?(企業觀點)
    1.價格相對要高。
    三螺桿機的機筒和螺紋元件都比雙螺桿機的加工難度高,成本高。
    2.客戶缺乏了解,有待于進一步推廣。
    雙螺桿機大家都已經很熟悉了,許多產品基本上可以滿足要求,產品質量要求高的,一般通過加大長徑比或雙階或用密煉機配合來解決。一些客戶還對三螺桿缺乏了解,不敢冒險。其實雙螺桿機加大長徑比和用密煉機配套使用,其機組價格要比三螺桿機還高。
    3.認識上有誤區
    有些廠家用廢料、回收料做產品用三螺桿機,然后做試驗吹膜試驗,覺得其分散效果和雙螺桿回收料區別不大。要知道,三螺桿分散效果再好也不可能把原料中的雜質分散掉,但其強度和韌性卻高了許多,并且節省許多電費。
    4.三螺桿機逐步被客戶接受
    三螺桿機也曾引起客戶的質疑、埋怨。它自問世以來,經過不斷的完善,逐漸被國內外一些客戶接受。當然,出于市場競爭的原因,有些采用三螺桿機受益的廠家對外保密,怕別人知道,甚至將設備銘牌取掉,且謝絕參觀。
    ⑤如何看待三螺桿擠出機未來發展?(專家觀點)
    我國改性料行業將會很快面臨產業轉型,原來生產的低端低價低層次競爭物料體系將會逐漸失去市場,所有企業將會追求更高技術水平更高附加值的產品開發,這時候三螺桿將有可能成為一種主力機型,將來有可能在納米復合體系、高黏度物料混合、高填充復合體系以及對分散混合要求更高的場合會發揮很好的作用。
    另外雙螺桿最早都是德國、意大利等國家所研發的,我國大部分制造企業都處于仿制階段,沒有自己獨立的知識產權保護。而將來如果三螺桿能夠獲得應用和推廣,這有可能成為中國首先建立的一套獨創的改性工藝路線,這樣從工藝、設備、產品等體系有可能創造一套自主知識產權系統,對于推動我國制造業的發展具有不可估量的作用。
    文章關鍵字: 螺桿 塑料機械 機筒 注塑機
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