雙螺桿擠出機(jī)是改性塑料行業(yè)里面最常見的機(jī)械，廣泛應(yīng)用于聚合物加工業(yè)和其他生產(chǎn)加工領(lǐng)域；雙螺桿擠出機(jī)種類繁多，可分為嚙合型和非嚙合型兩大類，嚙合型雙螺桿擠出機(jī)又可分為同向旋轉(zhuǎn)和異向旋轉(zhuǎn)兩大類。
 

1、同向雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)工作原理的差別

同向雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能與單螺桿擠出機(jī)很相似，但在工作原理上存在著很大的差異。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）強(qiáng)制輸送。嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿，在嚙合處兩根螺桿運(yùn)動(dòng)速度方向相反，一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙，而另一根螺桿把物料從間隙中推出，結(jié)果使物料從一根螺桿螺槽轉(zhuǎn)到另一根螺桿螺槽中，物料沿著螺桿呈“∞”形向機(jī)頭方向被強(qiáng)制輸送。

2）均化和混合。同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿在嚙合處間隙很小，螺棱和螺槽的速度方向相反，相對(duì)速度大，因此嚙合區(qū)具有很高的剪切速度，剪切力很大，混煉效果遠(yuǎn)好于單螺桿擠出機(jī)和異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。

3）自潔性。同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)，由于嚙合區(qū)螺棱和螺槽的速度方向相反，相對(duì)速度大，因此具有相當(dāng)高的剪切速度，能刮去粘附在螺桿上的任何積料，有非常好的自潔作用，從而使物料的停留時(shí)間很短，不易產(chǎn)生局部降解變質(zhì)。

4）物料的塑化。螺桿間隙的大小對(duì)物料塑化質(zhì)量影響很大。間隙越小，剪切力越大，但通過的物料量減少；間隙越大，通過的物料量增加，但剪切力減小。

5）物料的壓縮。同向雙螺桿擠出機(jī)壓縮物料的方法要多得多，綜合效應(yīng)好。

6）加料方式。同向雙螺桿擠出機(jī)要求均勻定量加料，采用計(jì)量饑餓喂料方式。

7）排氣。由于是饑餓喂料，可以采用大導(dǎo)程的螺紋輸送元件，使螺槽處于未充滿狀態(tài)而處于零壓力狀態(tài)，從而可以設(shè)置出排氣段。

2、雙螺桿擠出機(jī)的應(yīng)用

雙螺桿擠出機(jī)按兩根螺桿旋轉(zhuǎn)方向的不同可分為異向雙螺桿及同向雙螺桿。

嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)廣泛應(yīng)用于基體樹脂的物理化學(xué)改性，如填充、增強(qiáng)、增韌、反應(yīng)擠出等。
 

以各種原料的分散混合為主的共混則應(yīng)選用同向雙螺桿擠出機(jī)，而上圖所示的同向雙螺桿之速度矢量互成反向，因此同向轉(zhuǎn)動(dòng)的雙螺桿與異向轉(zhuǎn)動(dòng)雙螺桿相比，它的剪切作用要大得多，不適宜Pvc的混煉成型。

共混填充塑料中常用的是粉狀碳酸鈣、滑石粉、二氧化鈦，一般的填充量為30%~60%，填充母料最多高達(dá)80%。由于粉狀填料內(nèi)含有大量空氣，在螺桿的捏合區(qū)混合時(shí)空氣會(huì)被分離出來，而致使物料逆向流入螺槽，影響粉料的正向輸送，最終降低擠出量。

雙螺桿擠出機(jī)的應(yīng)用舉例：玻纖增強(qiáng)、阻燃料造粒（如PA6、PA66、PET、PBT、PP、PC增強(qiáng)阻燃等）；高填充料造粒（如PE、PP填充75% CaCO3。）；熱敏性物料造粒（如PVC、XLPE電纜料）；濃色母粒（如填充50%色粉）；防靜電母粒、合金、著色、低填充共混造粒；電纜料造粒（如護(hù)套料、絕緣料）；XLPE管材料造粒（如用于熱水交聯(lián)的母粒）；熱固性塑料混煉擠出（如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、粉末涂料）；熱熔膠、PU反應(yīng)擠出造粒（如EVA熱熔膠、聚氨脂）；K樹脂、SBS脫揮造粒等。
 

3、優(yōu)缺點(diǎn)

由于雙螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工的復(fù)雜性，理論發(fā)展還不完善，但同向雙螺桿擠出機(jī)組合式的設(shè)計(jì)，可將多種幾何形狀的螺紋元件和機(jī)筒元件進(jìn)行排列組合，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)-理論-實(shí)踐-檢驗(yàn)，從而可以針對(duì)不同混合要求，優(yōu)化設(shè)計(jì)以適應(yīng)不同工藝配方的需要，從而使同向雙螺桿擠出機(jī)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）混合性能：由于兩根螺桿相互嚙合，而且可以根據(jù)需要加入各種各樣的螺紋元件，如反螺紋元件、嚙合盤元件、齒形盤元件等等，來精密調(diào)節(jié)剪切/混合，從而使混合強(qiáng)度和混合質(zhì)量（無論是分布混合抑或是分散混合）能夠得到有效地控制。這是單螺桿擠出機(jī)所不能企及的。

2）加工的靈活性：同向雙螺桿擠出機(jī)通常采用計(jì)量饑餓加料，產(chǎn)量取決于加料量，獨(dú)立于螺桿轉(zhuǎn)速，是一個(gè)獨(dú)立可控制的變量，因而可以在一臺(tái)機(jī)器上靈活地處理多種加工功能，如熔融、混合、排氣、反應(yīng)等等。

3）工藝參數(shù)的可控性：同向雙螺桿擠出機(jī)停留時(shí)間分布窄，更好的對(duì)流傳熱及精確控制的溫度曲線，在擠出中可以得到更好的剪切-時(shí)間-溫度歷程，在更寬的范圍內(nèi)輸入機(jī)械能，從而可得到更好的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。

4）工藝生產(chǎn)的高效性：螺桿的正位移輸送作用可以處理更多樣的原材料和混合配方，且停機(jī)時(shí)間短。

5）更高的經(jīng)濟(jì)性：由于高的工藝靈活性以及生產(chǎn)率，可以生產(chǎn)更廣泛的終端制品，且能夠提供高度一致性的產(chǎn)品質(zhì)量，還可以通過螺桿速度的調(diào)節(jié)來補(bǔ)償螺桿的磨損。
 

4、異向雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)的主要差別

異向雙螺桿擠出機(jī)的輸入原理是什么？

在異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)中，物料作類似于齒輪泵中的正位移輸送。異向雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速較低，物料剪切發(fā)熱量小，物料不容易分解，因此它對(duì)物料的熱穩(wěn)定性要求不高，特別適用于熱敏性物料 (如PVC) 的成型加工。與同向雙螺桿擠出機(jī)相比，異向雙螺桿擠出機(jī)輸送效率更高、排氣效果及熔融效果更好，雖然物料的分散混合效果比同向雙螺軒擠出機(jī)要差，但是建立穩(wěn)定的機(jī)頭壓力能力較強(qiáng)，因此更適合用來直接擠出制品。另外采用異向雙螺桿擠出機(jī)代替單螺桿擠出機(jī)，可以省去預(yù)塑化造粒工序，直接擠出加工PVC 粉料，使制品成本下降。異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)主要用于擠出PVC 管材。型材、板材和造粒。平行異向雙螺桿擠出機(jī)在大型的HDHDPE 管材生產(chǎn)線上也已經(jīng)開始應(yīng)用。

異向錐形雙螺桿擠出機(jī)傳統(tǒng)上是用于聚氯乙烯制品的擠出，但是國內(nèi)近年已經(jīng)有把異向錐形雙螺桿擠出機(jī)應(yīng)用于聚烯烴管材擠出的例子，實(shí)踐表明，已經(jīng)取得基本上的成功。這種做法的目的是為了節(jié)能。一臺(tái)65體132umum 的錐形雙螺桿擠出機(jī)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率僅有37kW，在擠出聚乙烯管材時(shí)，管材規(guī)格和產(chǎn)量可以相當(dāng)于一臺(tái)75mm 甚至80mm的單螺桿擠出機(jī)，而一般一臺(tái)75mm 或者80mm 的單螺桿擠出機(jī)，驅(qū)動(dòng)功率最少也是90kW。國外已經(jīng)有現(xiàn)成的用平行異向雙螺桿擠出機(jī)擠出制品成熟的經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)另辟蹊徑用異向錐形雙螺桿擠出機(jī)其實(shí)還是出于設(shè)備成本的考慮，平行異向雙螺桿擠出機(jī)的制造成本要高于異向錐形雙螺桿擠出機(jī)。

這種使用方法當(dāng)然不是簡單的替代，畢竟聚乙烯熔體和聚氯乙烯的熔體流動(dòng)性能有明顯差異，因此對(duì)用于擠出聚氯乙烯制品的異向錐形雙螺桿擠出機(jī)，需要對(duì)螺桿重新設(shè)計(jì)，才能夠用于擠出聚乙烯；并且機(jī)頭也應(yīng)該作相應(yīng)的修改。而國內(nèi)近年有人嘗試用同向雙螺桿擠出機(jī) (包括錐雙、平雙) 擠出制品，也取得一定的進(jìn)展，但是筆者認(rèn)為，從節(jié)能的角度，同向和異向雙螺桿并無大大差異，而同向雙螺桿擠出機(jī)建立穩(wěn)定機(jī)頭壓力更加困難，不如直接采用異向雙螺桿簡單容易。
 

異向雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)的主要差別有以下兩點(diǎn)：

1) 它們的輸送機(jī)理不同。單螺桿擠出機(jī)中的物料輸送是拖曳型流動(dòng)，固體輸送過程為摩擦拖曳，熔體輸送過程為粘性拖曳，固體物料與金屬表面之間摩擦因數(shù)的大小以及熔體物料的粘度，在很大程度上決定了單螺桿擠出機(jī)輸送能力的大小。異向雙螺桿擠出機(jī)中物料的傳送是正位移輸送，隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，物料被

相互嚙合的螺紋強(qiáng)制性地向前推進(jìn)，其正位移輸送的能力取決于一根螺桿的螺棱與另一根螺桿的螺糟的接近程度。用緊密嚙合的異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)可以獲得最大的正位移輸送。

2) 二者的速度場不同。單螺桿擠出機(jī)中速度分布相對(duì)來說比較明確并且易于描述，雙螺桿擠出機(jī)中的情況則相當(dāng)復(fù)雜并且描述困難。這主要是由于雙螺桿擠出機(jī)中有嚙合區(qū)，發(fā)生在嚙合區(qū)的復(fù)雜流動(dòng)使得雙螺桿擠出機(jī)具有混合充分、熱傳遞均勻、熔融能力強(qiáng)、排氣性能良好等許多優(yōu)點(diǎn)，但難以準(zhǔn)確地分析嚙合區(qū)的流動(dòng)狀態(tài)。