么迎輝，馮永紅，吳海軍

（吉化遼源化工有限責(zé)任公司，吉林 遼源 136200）

雙螺桿擠出機(jī)常用于ABS塑料生產(chǎn)加工中，在實(shí)際加工生產(chǎn)過程中，雙螺桿擠出機(jī)利用自身優(yōu)勢性能，提高了物料資源的利用率，減少擠出機(jī)內(nèi)部的物料殘留量?；谏a(chǎn)加工規(guī)模不斷擴(kuò)大，橡膠生產(chǎn)加工行業(yè)對雙螺桿擠出機(jī)自身的工藝性能提出更高層次的要求，因此，相關(guān)研究人員，通過優(yōu)化改進(jìn)雙螺桿擠出生產(chǎn)工藝，期望提高產(chǎn)品生產(chǎn)加工質(zhì)量，推進(jìn)擠出機(jī)生產(chǎn)工藝進(jìn)步。

1 雙螺桿擠出機(jī)工藝性能分析

1.1 輸送原理

單螺桿輸送機(jī)理，基于摩擦和黏性拖曳輸送，固體加料段是摩擦輸送、熔體是摩擦和粘性拖曳輸送，雙螺桿輸送機(jī)理是強(qiáng)制輸送；非嚙合型雙螺桿在實(shí)際工作過程中，不能成形為封閉以及半封閉的型腔，不具備正位移輸送條件，在輸送機(jī)理上單雙螺桿相似；嚙合型雙螺桿可成型為封閉或者半封閉的型腔，具備正位移輸送條件，且輸送程度與型腔封閉程度有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。就雙螺桿運(yùn)行方式看，需要依靠螺套推進(jìn)物料、捏合塊混煉，通常將推進(jìn)物料、捏合塊混煉質(zhì)量和效率作為評定雙螺桿使用性能的重要指標(biāo)。雙螺桿擠出機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中，螺桿在機(jī)筒內(nèi)轉(zhuǎn)動并與物料產(chǎn)生一定的摩擦力，保持物料持續(xù)推進(jìn)，異向擠出機(jī)主要設(shè)計成螺紋式，兩桿之間的間隙越小，剪切的速率會越大，分散混合效果好；反之，間隙越大，剪切速率隨之越小，物料的通過量越大，分布混合效果好；同時，在輸送物料過程中，支持定量加料，并合理控制物料的塑化情況；通過加設(shè)排氣口，保證氣體向料斗排料時順暢，基于固體輸送段螺槽未充滿，需要加強(qiáng)壓縮，保證良好的傳熱性，加速熔融，促進(jìn)排氣。同向的雙螺桿在物料輸送過程中，在嚙合區(qū)“C”形室不封閉，并在兩個螺桿之間形成通道，物料沿著其中一根雙螺桿螺槽“C”型室輸送前進(jìn)，到嚙合區(qū)后，返回到前一根螺桿螺槽的“C”型室，同向雙螺桿較比異向雙螺桿物料具有更強(qiáng)的自潔性。雙螺桿擠出機(jī)較比單螺桿更具優(yōu)勢，加料便捷、物料停留時間短、排氣性能好、混合和塑化能力強(qiáng)、低比功率消耗等優(yōu)勢，可應(yīng)用的領(lǐng)域較為廣泛，適應(yīng)于聚合物反應(yīng)擠出、共混和填充改性、廢塑料再生利用、成型加工HPVC管材、異型材等，材料質(zhì)量通常較高。

1.2 雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)加工和生產(chǎn)工藝流程

雙螺桿擠出機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)加工中，常用的是ABS塑料，并在電解質(zhì)凝聚工藝等工藝下完成的，在生產(chǎn)加工中持續(xù)改進(jìn)生產(chǎn)加工工藝，確保更好投入實(shí)際應(yīng)用中，有技術(shù)人員在改進(jìn)過程中，增加了冷卻箱，提高了ABS塑料制品的冷卻速率，避免高溫環(huán)境下，ABS塑料內(nèi)部出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象，進(jìn)而保證ABS塑料產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足實(shí)際使用需求。就雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)工藝看，在生產(chǎn)ABS塑料時，借助單螺桿進(jìn)行加壓，實(shí)現(xiàn)物料的輸送，在物料混合段中，添加適量CaCl等凝聚劑進(jìn)行混合，在凝聚劑混合作用下，促使ABS塑料固化為凝膠顆粒；在物料加工段，對凝膠顆粒進(jìn)行脫水干燥，并擠出膠繩，通過加設(shè)的冷卻箱完成膠體冷卻，最終將其切塊進(jìn)行包裝。

2 雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)工藝改進(jìn)方法研究

2.1 冷卻箱改造

設(shè)計人員在冷卻箱改造設(shè)計過程中，加強(qiáng)對箱體參數(shù)的設(shè)計，在生產(chǎn)ABS塑料程中，根據(jù)ABS塑料生產(chǎn)量進(jìn)行計算，ABS塑料的規(guī)格在700mm×700mm，將ABS塑料進(jìn)入冷卻箱的溫度設(shè)置在75℃，保證冷卻箱在膠體成型前，將溫度控制在25°；冷卻箱結(jié)構(gòu)設(shè)計上，設(shè)計了排濕風(fēng)機(jī)、主驅(qū)動電機(jī)、膠帶、鏈條等部件，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要，加強(qiáng)對冷卻箱外尺寸的設(shè)計以及寬度和高度設(shè)計，根據(jù)冷卻箱實(shí)際設(shè)計需求，嚴(yán)格設(shè)定尺寸大小，以期提升保冷效果，通過鏈條和支撐桿實(shí)現(xiàn)輸送目的，根據(jù)實(shí)際物料輸送情況對線速進(jìn)行調(diào)整，一般膠帶在冷卻箱內(nèi)停留的時間為8min，主電機(jī)的功率在7.5kw，在冷卻箱內(nèi)部設(shè)計了5臺散熱器，添加了0°的冷凍鹽水，將熱量保持在15×124W，同時，設(shè)計人員加設(shè)了一臺排濕風(fēng)機(jī)，其功率和風(fēng)量均滿足實(shí)際使用需求。在冷卻箱熱平衡設(shè)計上，根據(jù)物料換熱量（Q1）進(jìn)行計算，已知膠帶的厚度在12mm、導(dǎo)熱系數(shù)為0.255W/（m·℃）、傳熱系數(shù)K=導(dǎo)熱系數(shù)÷0.01=25.5W/（m·℃）；膠帶在冷卻箱中的長度為55m，熱面積=帶長×帶寬=55m×0.5m=27.5m2，最終可計算得出Q1=25.5W/m·℃×27.5m2×50℃。

通過在雙螺桿擠出機(jī)中增設(shè)冷卻箱，實(shí)現(xiàn)對雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)工藝層面的改進(jìn)和優(yōu)化，在實(shí)際擠出生產(chǎn)過程中，冷卻箱內(nèi)增設(shè)濕度控制排風(fēng)裝置，大大降低了ABS塑料產(chǎn)品冷量損失，并在隔熱板安裝作用下，形成循環(huán)風(fēng)，保證產(chǎn)品處于良好的分離狀態(tài)下，散熱效果明顯；冷卻箱內(nèi)的鏈條，優(yōu)化了ABS塑料產(chǎn)品傳輸方式，通過調(diào)節(jié)主電機(jī)頻率，實(shí)現(xiàn)冷卻箱與雙螺桿擠出機(jī)同步運(yùn)行；在支撐桿支持下，拉近了ABS塑料產(chǎn)品與接觸箱距離，防止黏連現(xiàn)象的發(fā)生，切實(shí)滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，實(shí)現(xiàn)ABS塑料產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量提升的目標(biāo)，保證ABS塑料產(chǎn)品生產(chǎn)的多樣化，拓寬了雙螺桿擠出機(jī)應(yīng)用范圍和領(lǐng)域。

2.2 雙螺桿擠出機(jī)側(cè)加料裝置改進(jìn)

為提升雙螺桿擠出機(jī)整體性能，設(shè)計人員加強(qiáng)對擠出機(jī)側(cè)加料裝置的改進(jìn)，傳統(tǒng)的側(cè)加料裝置在上游設(shè)置了排氣口，在雙螺桿旋轉(zhuǎn)力支持下，將物料輸送至擠出機(jī)內(nèi)部，物料沿著螺桿繼續(xù)向前推進(jìn)，受熱熔融，在捏合元件作用下進(jìn)行混煉，通過實(shí)踐分析，設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)，物料量加大情況下，一側(cè)加料口處填滿了物料，另一側(cè)加料口留有部分空間；在整個填料過程中，夾雜了空氣，嚴(yán)重影響填料量；基于此，設(shè)計人員根據(jù)側(cè)料口填料情況進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，主要設(shè)計思路為：一是減少填料過程中夾雜的空氣；二是在一側(cè)加料口保持一定的自由空間，確保優(yōu)化改進(jìn)后的側(cè)加料口滿足實(shí)際填料需求。

（1）減少填料過程中夾雜的空氣。設(shè)計人員在側(cè)加料口上游設(shè)置了排氣口，將原有的螺桿更換為導(dǎo)程螺桿，將側(cè)加料料斗劃分為兩個部分，前部分用以排氣、后部分用來加料，導(dǎo)程螺桿在填料輸送過程中，支持填料壓實(shí)，順利將夾雜的空氣通過前部分料斗排出，最終通過側(cè)加料口上游排氣口將空氣排出。

（2）一側(cè)加料口保留自由空間。設(shè)計人員以期通過增加一側(cè)加料口自由空間，滿足實(shí)際填料量需求，基于此，在現(xiàn)有的螺桿基礎(chǔ)上設(shè)計了大導(dǎo)程螺桿元件，在組螺桿側(cè)加料口上游設(shè)置了非對稱螺桿元件，在螺桿側(cè)加料口的一側(cè)設(shè)計了反向輸送元件，在另一側(cè)設(shè)計了反向開槽元件，當(dāng)擠出機(jī)進(jìn)行物料輸送時，物料進(jìn)入主加料口，并進(jìn)入擠出機(jī)，沿著螺桿繼續(xù)向前輸送，受熱熔融，當(dāng)物料到達(dá)非對稱元件時，處于熔融的狀態(tài)，物料在非對稱元件作用下，分布狀態(tài)發(fā)生明顯的變化，一側(cè)加料口進(jìn)行反向輸送，另一側(cè)同步進(jìn)行反向輸送，在物料反向輸送過程中，其中一側(cè)加料口在反向輸送元件作用下，形成空腔，大大提升了側(cè)加料裝置填料加入量，優(yōu)化了傳統(tǒng)雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品加工質(zhì)量，具有實(shí)際投入生產(chǎn)應(yīng)用的可行性。

（3）加強(qiáng)涂覆級聚丙烯工藝改進(jìn)。一般情況下，成品涂覆級聚丙烯溶體流動速率在25～45g/10min，波動的范圍較大，原生產(chǎn)工藝通常采用的是降解母料制備、涂覆級聚丙烯制備兩種工藝方法；采用降解母料制備過程中，是將聚丙烯與引發(fā)劑相混合，時間一般在4～6min，在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行連續(xù)的塑化、擠出，在冷卻水槽、風(fēng)干機(jī)作用下，將物料輸送至切粒機(jī)，并將篩選出的成品作為母料；在涂覆級聚丙烯制備過程中，將成品物料與聚丙烯原料進(jìn)行混合攪拌，在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行連續(xù)塑化、熔融，將擠出的熔融物料在冷卻水槽中進(jìn)行冷卻和風(fēng)干，并通過切粒機(jī)進(jìn)行切塊。設(shè)計人員在現(xiàn)有的工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。將原有的單喂料模式改造為雙料口同時進(jìn)料模式，組成“雙喂料系統(tǒng)”，在實(shí)際改造過程中，發(fā)現(xiàn)喂料系統(tǒng)下的墊片在震動作用下發(fā)生位移，在二次改造中增加了固定支架，切實(shí)解決了震動位移問題，優(yōu)化了填料流程和環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了主料在一定溫度下混合、擠出、剪切等目標(biāo)，生產(chǎn)加工后的產(chǎn)品質(zhì)量較高。

3 結(jié)語

綜上所述，雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)工藝改進(jìn)，大大提升了物料生產(chǎn)加工效率和質(zhì)量，優(yōu)化了工藝流程。傳統(tǒng)的雙螺桿擠出機(jī)本身具有明顯的性能優(yōu)勢，為進(jìn)一步提升雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)工藝性能，設(shè)計人員基于多角度進(jìn)行設(shè)計改造，優(yōu)化工藝生產(chǎn)過程，切實(shí)解決雙螺桿擠出機(jī)當(dāng)前生產(chǎn)工藝上的難點(diǎn)，大大提升了生產(chǎn)效率。