挤出造粒机的机型及技术进步-新闻中心-沧州旭瑞机械有限公司

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挤出造粒机的机型及技术进步

一、世界上第一台用于热塑性塑料加工的双螺杆挤出机是30年代在意大利问世的；同期德国制造了世界上第一台螺杆式注射机。50年代、60年代出现了混炼双螺杆挤出机和大型单螺杆挤出造粒机。70年代“积木式”双螺杆挤出机用于造粒。80年代又出现了双螺杆十齿轮泵、双螺杆十单螺杆串联组合式挤出造粒机。

目前对塑料挤出硫磺造粒机的大、中、小三种机型的划分，尚未见统一的说法，这里暂以挤出造粒机应用场合的大小进行初步划分，即大型装置用的挤出造粒机暂定为大型挤出造粒机组。
我国引进的大型乙烯装置的年产量3.5万吨至30万吨；大型聚丙烯装置的年产量3.5万吨至14万吨；而小型小本体聚丙烯装置的年产量只有0.2万吨至2万吨。
在大型聚烯烃装置中应用的单螺杆挤出造粒机的螺杆直径在300mm以上，产量高于5吨/时·台；而双螺杆挤出机的螺杆直径大于200mm。
尽管单螺杆挤出机结构简单，可用于不同树脂的造粒，但它处理量小，对混炼造粒缺乏灵活适应性，所以有逐步被双螺杆挤出造粒机所取代的趋势。近15年来，用于聚烯烃挤出造粒的单螺杆挤出机和双螺杆挤出机，都取得了突破性的进展。
二、挤出造粒机的机型及技术进步
2.1单螺杆挤出造粒机
单螺杆挤出机具有输送、均化、混炼、排气、反应等功能，在结构上具有更换方便，制造安装容易、造价低等优点，具有代表性的国外大型单螺杆挤出造粒机生产厂家。世界各国研究开发单螺杆挤出造粒机的主要技术进步表现有两点。
1.挤出机的大型化
螺杆直径的增大对提高挤出产量是卓有成效的，当单螺杆挤出机的螺杆直径由200mm增至400mm，其产量可增加8倍。单螺杆挤出造粒机螺杆直径为700mm，产量达36t/h，美国已拥有螺杆直径750mm的单螺杆挤出造粒机。
2.高效新型螺杆的开发、应用
世界各国对新型螺杆的研究开发卓有成效，不断改善混炼效果，提高塑化能力，这对配混挤出机尤为重要。
近年来，世界各国研制开发的新型螺杆有200多种，于70年代首先推出具有独特结构的双波螺纹螺杆。它的特点是利用于粉料进行低温挤出、产量高，能耗低。分离型螺杆也得到世界各国普遍的应用。此外，还有HM多角螺杆、捏合盘螺杆、螺棱切口螺杆、IKV强冷输送螺杆、剪切锥螺杆、XLK空心螺杆、DS空心螺杆、排气螺杆，减压螺杆和Bus“往复螺杆等十几种。
2.2双螺杆挤出造粒机
近10年来，双螺杆挤出造粒机已有很大发展。目前，世界发达国家在聚烯烃大型装置后处理造粒中普遍采用了双螺杆挤出造粒机。双螺杆挤出机具有生产连续、自洁性，混炼效果好，配混加工范围广，产品质量均匀，无杂质，能耗低，产量高等特点。
例如：在相同螺杆直径下，双螺杆挤出机的产量能达到单螺杆挤出机的2~4倍；双螺杆-挤出机的单位能耗仅为单螺杆挤出机能耗的1/3~1/2左右。我国近几年引进的几套大型聚烯烃装置也都是采用的双螺杆挤出造粒机组。
大型聚烯烃(LDPE，HDPE，LLDPE、PP等)装置用挤出造粒机应满足以下要求：
△良好的加料和输送能力；
△对粉料进行稳定熔融；
△添加剂得到良好的均化，而温度不升高；
△产生足够的压力，输送能耗低。
大型聚烯烃装置目前常用的机型有：
1.同向双螺杆挤出造粒机；
2.同向双螺杆十齿轮泵挤出造粒机；
3.同向双螺杆+单螺杆挤出造粒机；
4.同向双螺杆+单螺杆+齿轮泵挤出造粒机。
这四种机型的结构特点分述如下：
1.同向双螺杆挤出造粒机
大型同向双螺杆挤出造粒机的螺杆、机筒采用了积木式结构，其特点是用户可以在整个加工长度上的任何位置改变或准确地控制操作条件，螺杆长径比可在9~36范围内任意调整；螺杆可根据工艺需要由不同类型的捏合元件和输送元件组成，为聚合物(树脂)的输送、塑化、混炼、排气脱挥提供便利，从而能以任何组合方式加以应用。该机为防止机器过载和进料的波动，设置定量加料器，目前采用最多的是单螺杆或双螺杆定量加料器，其调速范围不小于1：10，以达到连续均匀的调节加料量的目的。
该机配有大型水下切粒系统。它与挤出机或齿轮泵连接，加工能力最高可达40t/h。切刀配有自动调节装置；由于采用了卧式主轴设计，所以操作、检查和维护都很简单。此装置的特点是在温水中切粒，不易粘粒，粒子外形美观。
该机的驱动装置采用频率控制式交流电动机或整流器控制式直流电动机，还配有用于启动的辅助驱动装置，也可采用减速箱中的一个换档级来产生出两种螺汗速度。
2.同向双螺杆+齿轮泵挤出造粒机
齿轮泵在挤出造粒过程中，能产生足够的压力，具有挤出机的泵出/增压功能。它有非常好的能量效率(可达55%左右，而挤出机只有10%^-15%)，其容积效率可达95%。因而，在串联挤出树脂造粒机中采用齿轮泵可节省能耗达1500~2500。如ZSK双螺杆挤出造粒机的总比能耗为0.23KW.h/kg(树脂熔融0.15kW.h/kg，ZSK压力产生0.08kW.h/kg)，而双螺杆+齿轮泵(ZSK+ZP)总比能耗0.18kW.h/kg(熔融0.15kW.h/kg，ZSK压力产生0.01kW.h/kg，齿轮泵巾的压力产生0.02kW.h/kg)。
CMP-X型大型挤出造粒机的驱动电机采用定速的异步电动机((IM)。它在造价和运转费用方面最合算，但速度固定是一缺点，为了弥补这个缺点，减速机被设计成可以两速切换的结构。
3.双螺杆+单螺杆挤出造粒机
它由双螺杆混炼机与单螺杆挤出造粒机串联组合而成。这种结构可使两机都有各自的最佳参数，从而达到强化生产SIT提高产量、质量，降低能耗的目的。同时这种结构可防止出料波动和物料不均现象，也是它的一大优点。
4.双螺杆+单螺杆+齿轮泵挤出造粒机
这种机型实质是2，3两种机型的进一步组合，因此显得整体结构过长，给设计、制造、安装、操作和维护带来不便。一般说来，结构越复杂，发生故障的机会也就越多，对稳定生产不利。
2.3反应型挤出造粒机
近年来，反应挤出技术得到了很大发展。所谓反应挤出，即在挤出加工过程中对聚合物进行化学改性，以得到新的产品，如塑料合金、接枝聚合物、热塑性弹性体、交联聚合物和增强复合材料等。
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