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敢問(wèn)路在何方——論三螺桿擠出機(jī)
http://www.bestmask.net 2015-09-04 08:21:01 中塑在線
導(dǎo)語(yǔ):雙螺桿擠出機(jī)到目前為止已經(jīng)發(fā)展了近80年,所以用雄厚的積累和技術(shù)儲(chǔ)備,為其實(shí)現(xiàn)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(chǔ)。而三螺桿擠出機(jī)的概念雖然提出較早,但真正開(kāi)始研發(fā)并使用也就是近10年的事情,之前三螺桿主要用于泵行業(yè),是一種低黏度液體的泵送裝置;將其應(yīng)用于聚合物改性加工還是剛剛開(kāi)始,所以其發(fā)展仍處于前期階段——何亞?wèn)|教授
①:三螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(企業(yè)觀點(diǎn))
1.三根螺桿呈等邊三角形排列,同向旋轉(zhuǎn),相當(dāng)于三對(duì)雙螺桿。一對(duì)螺桿有一個(gè)嚙合點(diǎn),而三根螺桿卻有三個(gè)嚙合點(diǎn),因此剪切功能更強(qiáng)。
2.三根螺桿任意截面所形成的中心密閉區(qū),其中心區(qū)面積的大小隨螺桿每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,大小變化三次。變大時(shí),將物料吸入;變小時(shí),將物料擠出,其原理相當(dāng)于一臺(tái)三螺桿熔體泵。物料加入機(jī)內(nèi)后,初始主要靠剪切,而當(dāng)物料塑化后,則主要在中心區(qū)流動(dòng),剪切相對(duì)消失,中心區(qū)成為密煉區(qū)。中心區(qū)面積大小變化之比稱為壓縮比,以3-Φ60機(jī)為例,壓縮比為46,因此三螺桿擠出機(jī)具有3倍大的密煉功能,故稱為密煉式三螺桿擠出機(jī)(像和面一樣,揣揉的次數(shù)越多,面越筋道)。
②:三螺桿擠出機(jī)的優(yōu)點(diǎn)(企業(yè)觀點(diǎn))
1.塑化充分,分散均勻。
這是由其結(jié)構(gòu)原理決定的。在物料加進(jìn)機(jī)內(nèi)后,僅在6D長(zhǎng)度內(nèi)由于強(qiáng)烈剪切已被塑化,而后主要在三根螺桿所形成的中心區(qū)進(jìn)行密煉。以3-Φ60機(jī)為例,以長(zhǎng)徑比為32,螺桿轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘時(shí),則物料在中心區(qū)被反復(fù)強(qiáng)力揣揉次數(shù)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(chǎn)量高。
以生產(chǎn)碳黑母粒為例,不經(jīng)高攪,3-Φ60機(jī)可一次性生產(chǎn)出50%濃度的炭黑母粒,產(chǎn)量是180公斤/小時(shí),而2-Φ60(同型號(hào)的雙螺桿機(jī))不借助高攪密煉或重復(fù)加工僅能生產(chǎn)35%濃度的炭黑母粒,80公斤/小時(shí)。
3.節(jié)電。
以3-Φ60機(jī)為例,55kw主電機(jī),500轉(zhuǎn)/分鐘,生產(chǎn)50%濃度炭黑母粒,180kg/hr,主電機(jī)電流90安培,比功率僅0.2-0.25kw/kg,一年節(jié)約的電費(fèi)相當(dāng)可觀。
4.產(chǎn)品質(zhì)量高。
例1:雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)50%濃度碳黑母粒,必須經(jīng)過(guò)密煉,且生產(chǎn)出來(lái)的母粒用牙一咬就碎。而三螺桿擠出機(jī),不用密煉機(jī),物料可直接進(jìn)入三螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)出50%濃度的碳黑母粒,用牙咬母粒會(huì)癟、有裂痕而不碎,說(shuō)明生產(chǎn)的母粒韌性好。為什么呢?因?yàn)槠渌芑浞?,組份分散均勻,用來(lái)吹0.005mm的膜,檢測(cè)結(jié)果非常均勻。如果借助高攪,三螺桿擠出機(jī)可以生產(chǎn)濃度更高的碳黑母粒,且粒子韌性較好。
例2:用雙螺桿機(jī)生產(chǎn)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(jī)生產(chǎn)的同樣配比的母粒用手指掐不動(dòng),用離心脫水機(jī)脫水干燥也打不碎。
例3:生產(chǎn)PP阻燃電纜料,經(jīng)密煉后,用長(zhǎng)徑比36的2-Φ65雙螺桿擠出機(jī)做出的料,強(qiáng)度為13Mpa,延伸率為185%。而用3-Φ60三螺桿機(jī),不經(jīng)密煉,該機(jī)做出的料強(qiáng)度為14Mpa,延伸率為237%。另外,用三螺桿機(jī)可加工鋁粉或三氧化二銻的填充量達(dá)70%的母粒,而雙螺桿機(jī)卻不能。
5.具有分子接枝功能,可直接用于生產(chǎn)PP發(fā)泡珠粒
大家都知道PP發(fā)泡必須用高熔體強(qiáng)度聚丙烯(HMS-PP),這需要對(duì)普通PP進(jìn)行分子接枝,其價(jià)格要比普通PP貴很多。分子有了枝叉,具有足夠的熔體強(qiáng)度和延展性才能適用于PP發(fā)泡。而我們多年前就已經(jīng)做到了僅用普通的PP,無(wú)論是均聚還是共聚PP,用三螺桿機(jī)擠出后都可以直接用于生產(chǎn)很好的EPP珠粒,發(fā)泡倍率達(dá)到70倍。這是因?yàn)槠胀≒P在三螺桿機(jī)內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中已被分子接枝了,變成了高熔體強(qiáng)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(dú)創(chuàng),其經(jīng)濟(jì)價(jià)值相當(dāng)可觀。
6.結(jié)構(gòu)緊湊,節(jié)省場(chǎng)地。
所有配置都機(jī)架上,沒(méi)有外置占地面的東西。
7.機(jī)器安全可靠,易操作。
雙螺桿機(jī)一般齒輪箱等質(zhì)保期為一年,三螺桿擠出機(jī)齒輪箱質(zhì)保期三年。
③:對(duì)比雙螺桿擠出機(jī),三螺桿擠出機(jī)它有哪些優(yōu)勢(shì)或者劣勢(shì)?(專(zhuān)家觀點(diǎn))
三螺桿擠出機(jī)的主要優(yōu)勢(shì):流場(chǎng)復(fù)雜,停留時(shí)間長(zhǎng),混煉性能好,這已經(jīng)在很多企業(yè)的實(shí)踐過(guò)程中得到證明,將來(lái)有可能在納米復(fù)合體系、高黏度物料混合、高填充復(fù)合體系以及對(duì)分散混合要求更高的場(chǎng)合會(huì)發(fā)揮很好的作用。
劣勢(shì):增加一根螺桿帶來(lái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面很大的問(wèn)題,造成設(shè)計(jì)加工成本增加;安裝運(yùn)行和長(zhǎng)期穩(wěn)定性也受到考驗(yàn)。
④為什么三螺桿具有那么多優(yōu)點(diǎn),其發(fā)展卻不如雙螺桿機(jī)?(企業(yè)觀點(diǎn))
1.價(jià)格相對(duì)要高。
三螺桿機(jī)的機(jī)筒和螺紋元件都比雙螺桿機(jī)的加工難度高,成本高。
2.客戶缺乏了解,有待于進(jìn)一步推廣。
雙螺桿機(jī)大家都已經(jīng)很熟悉了,許多產(chǎn)品基本上可以滿足要求,產(chǎn)品質(zhì)量要求高的,一般通過(guò)加大長(zhǎng)徑比或雙階或用密煉機(jī)配合來(lái)解決。一些客戶還對(duì)三螺桿缺乏了解,不敢冒險(xiǎn)。其實(shí)雙螺桿機(jī)加大長(zhǎng)徑比和用密煉機(jī)配套使用,其機(jī)組價(jià)格要比三螺桿機(jī)還高。
3.認(rèn)識(shí)上有誤區(qū)
有些廠家用廢料、回收料做產(chǎn)品用三螺桿機(jī),然后做試驗(yàn)吹膜試驗(yàn),覺(jué)得其分散效果和雙螺桿回收料區(qū)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(zhì)分散掉,但其強(qiáng)度和韌性卻高了許多,并且節(jié)省許多電費(fèi)。
4.三螺桿機(jī)逐步被客戶接受
三螺桿機(jī)也曾引起客戶的質(zhì)疑、埋怨。它自問(wèn)世以來(lái),經(jīng)過(guò)不斷的完善,逐漸被國(guó)內(nèi)外一些客戶接受。當(dāng)然,出于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的原因,有些采用三螺桿機(jī)受益的廠家對(duì)外保密,怕別人知道,甚至將設(shè)備銘牌取掉,且謝絕參觀。
⑤如何看待三螺桿擠出機(jī)未來(lái)發(fā)展?(專(zhuān)家觀點(diǎn))
我國(guó)改性料行業(yè)將會(huì)很快面臨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,原來(lái)生產(chǎn)的低端低價(jià)低層次競(jìng)爭(zhēng)物料體系將會(huì)逐漸失去市場(chǎng),所有企業(yè)將會(huì)追求更高技術(shù)水平更高附加值的產(chǎn)品開(kāi)發(fā),這時(shí)候三螺桿將有可能成為一種主力機(jī)型,將來(lái)有可能在納米復(fù)合體系、高黏度物料混合、高填充復(fù)合體系以及對(duì)分散混合要求更高的場(chǎng)合會(huì)發(fā)揮很好的作用。
另外雙螺桿最早都是德國(guó)、意大利等國(guó)家所研發(fā)的,我國(guó)大部分制造企業(yè)都處于仿制階段,沒(méi)有自己獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。而將來(lái)如果三螺桿能夠獲得應(yīng)用和推廣,這有可能成為中國(guó)首先建立的一套獨(dú)創(chuàng)的改性工藝路線,這樣從工藝、設(shè)備、產(chǎn)品等體系有可能創(chuàng)造一套自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)系統(tǒng),對(duì)于推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展具有不可估量的作用。