螺杆挤出机有哪些不同类型及其功能？

什么是螺杆挤出机？螺杆挤出机是一种泵，用于塑料注射机以泵送熔融塑料。它是改性塑料和聚合物加工行业中最常用的机械类型之一。挤出机可分为单螺杆挤出机和双螺杆挤出机，各有加工优缺点。

什么是单螺杆挤出机？
单螺杆挤出机是一种塑料注射泵，它使用在加热机筒内旋转的螺杆。它是用于塑料注射的最成熟的技术形式。其结构简单，制造容易，加工效率高，价格低廉。单螺杆挤出机通常由三个部分组成，每个部分执行单独的功能；挤压系统、传动系统、加热和冷却系统。挤出机根据每个部分中螺杆的长度、直径、螺距和深度进行分类。

单螺杆挤出机的相关加工特点和原理：
塑化能力：单螺杆非常适用于挤出聚合物颗粒的塑化，因为聚合物在加工过程中的降解率低。

物料输送机构：物料通过单螺杆挤出机通过一个称为摩擦阻力的过程进行输送。熔融特性和粘性阻力决定了单螺杆挤出机的输送能力。

加工速度：单螺杆挤出机中的分布速度相对明确，但双螺杆挤出机的速度测定相当复杂。

自清洁：单螺杆挤出机没有此功能。

单螺杆挤出机适用领域： 单螺杆挤出机主要用于管材、板材、片材的生产。广泛用于PP-R管、PE煤气管、PEX交联管、铝塑复合管、ABS管、PVC管、HDPE硅芯管及各种共挤复合管的制造。挤出螺杆的转速和结构可适应板材、线材、棒材等的挤出。

单螺杆挤出机的优点：
单螺杆挤出机可用于各种不同类型材料的操作。
它们具有高吞吐量。
它们便宜得多。

单螺杆挤出机的缺点：
与双螺杆挤出机相比，单螺杆挤出机的剪切力较小。

由于塑料材料的输送是通过摩擦进行的，因此进料性能存在局限性。

一些材料，如糊状物或粉末状物，难以在单螺杆挤出机中混合，使其不适用于某些工艺。

单螺杆挤出机的基本结构和作用：
挤出系统：挤出系统的作用是在材料从玻璃态向粘流态转变的过程中，使高分子材料熔融塑化，形成均匀的熔体。并且在这个过程中，保持稳定的压力，螺杆不断地将物料输送到模具中。挤出系统包括进料装置和螺杆机筒。加热、螺杆转速、加压都需要根据加工的物料进行协调。

传动系统：传动系统通常由电机、减速机和轴承组成，提供在挤出过程中驱动螺杆所需的扭矩。确保产品质量统一。在加工过程中，即使螺杆负载发生变化，螺杆速度也必须保持稳定。在某些情况下，螺杆可能需要在注射的不同阶段改变其速度。在大多数挤出机中，螺杆转速的变化是通过调节电机转速来实现的。传动系统需要良好的润滑系统和快速制动装置。

加热和冷却系统：挤出机的加热和冷却系统由加热装置和冷却装置组成，用于在挤出过程中保持物料温度恒定。冷却装置一般在靠近料斗底部的挤出机机筒内。机筒冷却可以是水冷式，也可以是风冷式。中小型挤出机一般采用风冷，大型挤出机一般采用水冷或两者结合。冷却装置加强了固体物料的输送效果，防止物料颗粒因温度升高过大而粘附在机筒或螺杆上。

什么是双螺杆挤出机？
双螺杆挤出机由使用两个螺杆的传动装置组成。双螺杆挤出机的种类很多，可分为啮合型和非啮合型。

双螺杆挤出机的相关加工特点及原理：
塑化能力：双螺杆具有良好的混炼塑化能力。由于物料在挤出机内停留时间较短，适合粉体加工。

物料输送机构：物料在双螺杆挤出机内采用容积式输送。随着螺杆的旋转，材料被相互啮合的螺纹强制向前推动。螺钉槽的接近度很重要。紧密啮合、反向旋转的双螺杆挤出机可以实现最大容积式输送。

加工速度：双螺杆挤出机有啮合区，设计保证混合充分，传热均匀，熔融能力强，挤出性能好。双螺杆挤出机有很多优点，但精确分析和设计啮合区可能比较困难。

自清洁：双螺杆挤出机具有较高的剪切速度。由于啮合区域中螺杆边缘和凹槽的方向相反，双螺杆挤出机可以刮掉粘附在螺杆上的任何积聚材料，从而实现非常好的自清洁。由于物料在机筒内的时间短，减少了物料的降解变质。

适用领域：双螺杆挤出机广泛应用于需要对基体树脂进行物理化学改性的场合，如填充、增强、增韧、反应挤出等。可用于玻纤增强材料、耐燃材料（如PA6、PA66、PET、PBT、PP、PC）阻燃材料、高填充材料（如PE、PP填充75%CaCO3）热敏材料料（如PVC、XLPE电缆料）、浓色助剂（如填充50%色粉）防静电、电缆、管材、热熔胶等。

同向双螺杆挤出机与单螺杆挤出机的工作原理有什么区别？
同向双螺杆挤出机的结构和功能与单螺杆挤出机非常相似，但在工作原理上存在一些差异。

强制输送：在同向双螺杆中，两螺杆在啮合点反向运动；一个螺杆将物料拉入啮合间隙，另一个螺杆将物料推出间隙。物料沿螺杆向机头方向强行输送。

均质混合：同向旋转的双螺杆在啮合点间隙小，由于螺杆旋转速度比较快，相对的啮合区混合效果高；远优于单螺杆挤出机和异向双螺杆挤出机。

自清洁：由于同向双螺杆在啮合区的剪切速度相对较高，它们可以刮掉粘附在螺杆上的任何积料。这种自洁作用保证了物料在机筒内的停留时间短，减少了物料的降解变质。

物料的塑化：螺杆间隙的大小对物料的塑化质量影响很大。间隙越小，剪切力越大，但能够通过的材料越少。间隙越大，通过的材料量越大，但剪切力越小。

物料的压缩：同向双螺杆挤出机对物料的压缩和混合有多种选择，因此整体效果较好。

加料方式：同向双螺杆挤出机要求均匀定量加料，采用计量饥饿加料；以低于满容量的受控速度喂食。

排气：采用饥饿喂料，输送元件前端采用大丝杠，使丝槽不满，处于零压力状态。这允许将螺杆的挤出部分设置为一致的压力。

双螺杆挤出机的应用：
双螺杆挤出机按两螺杆旋转方向的不同可分为异向双螺杆和同向双螺杆。

啮合式同向双螺杆挤出机广泛用于基体树脂的物理和化学改性。同向双螺杆挤出机可用于各种原料的共混、分散、混合。同向旋转的双螺杆在剪切点处相对，因此混合效果更大。

粉末状碳酸钙、滑石粉和二氧化钛常用于塑料的混合和填充。填料一般可占批料的30%～60%。粉状填料中含有大量空气，但空气在螺杆混炼区混炼时会散开。随着物料流入螺杆槽内，空气会反向流动，影响粉体的正向输送，最终使挤出量减小。

双螺杆挤出机的加工优势：
同向双螺杆挤出机的设计使其能够根据不同的混合要求实现和组合各种几何形状的螺杆元件和机筒元件，使其具有很强的适应性。

混合性能：由于两螺杆相互啮合，可根据需要增加各种螺纹特征，如反螺纹、啮合盘、齿盘等，以微调混合。

加工灵活性：同向双螺杆挤出机通常采用计量饥饿喂料，产量取决于喂料量。由于产量与螺杆转速无关，控制变量可以更灵活地在一台机器上处理多种加工功能，如熔化、混合、排气、反应等。

工艺参数可控性：由于同向双螺杆挤出机具有更窄的停留时间分布、更好的传热、更精确的温度曲线控制、更广泛的机械选择范围，可以提供更好的产品质量稳定性。

什么是异向双螺杆挤出机？
异向双螺杆挤出机的输入原理：
在异向旋转双螺杆挤出机中，物料像齿轮泵一样通过容积式输送。反向旋转双螺杆挤出机使用较慢的转速，可以在较低的热量水平下运行，减少材料分解。对材料的热稳定性要求不高，特别适用于PVC等热敏性材料的成型。

与同向双螺杆挤出机相比，异向双螺杆挤出机的输送效率更高，熔融排气性能更好，但物料的分散混合效果较差。异向双螺杆挤出机能够建立强大而稳定的机头压力，因此更适用于产品的直接挤出。采用异向双螺杆挤出机代替单螺杆挤出机，可以省去预塑化造粒工序，直接挤出加工PVC粉料等物料，降低产品成本。异向双螺杆挤出机主要用于挤出PVC管材、片材、粒料。平行、反向旋转的双螺杆挤出机也已用于大型 HDPE 管材生产线。

反锥形双螺杆挤出机传统上用于聚氯乙烯产品的挤出，因为这些挤出机更节能。同向双螺杆和异向双螺杆在能耗方面差别不大，但同向双螺杆挤出机更难建立稳定的机头压力。