聚合物共混改性双螺杆挤出设备技术文档

一、设备概述

聚合物共混改性双螺杆挤出设备是以平行同向旋转双螺杆挤出机为核心，专门用于高分子材料共混改性加工的成套装备。该设备广泛应用于通用塑料、工程塑料、热塑性橡胶等高分子材料的填充、增强、增韧等共混改性，以及特种纤维、特种胶粘剂等加工领域。

与单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机具有优异的分散和分布混合能力、较窄的停留时间分布以及优良的自洁性等特点。其模块化设计允许灵活配置工艺段，实现从物理塑化到化学反应的全流程精确调控。

双螺杆与单螺杆对比

| 对比维度 | 双螺杆挤出机 | 单螺杆挤出机 |
|---------|------------|------------|
| 螺杆数量 | 两根相互啮合的螺杆 | 一根螺杆 |
| 混合能力 | 分散+分布混合，能力强 | 主要靠摩擦拖曳，能力弱 |
| 自洁性 | 优异（同向型） | 无 |
| 停留时间分布 | 窄 | 宽 |
| 排气性能 | 优异 | 一般 |
| 典型应用 | 配混、改性、反应挤出 | 挤出成型 |

共混改性是指将两种或两种以上聚合物材料，在熔融状态下通过螺杆的剪切、混炼作用，实现微观尺度的均匀混合，从而获得具有优异综合性能的高分子合金或复合材料。

二、结构原理

2.1 核心工作原理

聚合物共混改性双螺杆挤出设备的核心工作原理基于两根相互啮合的同向旋转螺杆在“∞”形截面机筒内对物料进行输送、熔融、混合、分散和排气的综合作用。

同向旋转双螺杆在啮合区形成“∞”形流动通道，物料受到拖拽流和部分正位移输送的双重作用。一根螺杆的螺棱刮擦另一根螺杆的螺槽，不断更新物料表面，实现优异的自洁功能。在捏合盘元件中产生高剪切应力，将团聚的填料打散至微观均匀（分散混合）；在螺纹元件中通过分流和换向，使已分散的组分在基体中均匀铺开（分布混合）。

2.2 工作流程

设备从原料到成品颗粒的完整工艺流程为：高混机 → 上料机 → 主喂料机和侧喂料机（玻纤等）→ 双螺杆挤出机 → 水槽 → 吹干机 → 切粒机 → 料仓。

| 阶段 | 功能描述 |
|------|---------|
| 喂料 | 原料从料斗经喂料系统进入挤出机 |
| 熔融混炼 | 物料通过温控系统加热后以合适温度熔融混炼 |
| 排气脱挥 | 真空系统去除废气 |
| 挤出成型 | 混炼后的熔体以一定压力通过造粒模板被挤出 |
| 冷却切粒 | 经冷却、切粒输送至料仓 |

2.3 结构组成

双螺杆挤出机由传动装置、加料装置、料筒和螺杆等几个主要部分组成，其核心是两根置于“∞”形截面料筒中的平行螺杆。

| 序号 | 组成部分 | 功能说明 |
|------|---------|---------|
| 1 | 积木式螺杆 | 由芯轴和可更换的螺纹元件（螺纹套、啮合块、齿形盘等）组成 |
| 2 | 机筒 | “∞”形截面，有闭合筒体、喂料筒体、排气筒体等类型 |
| 3 | 传动系统 | 电机、减速箱、扭矩分配箱，淬火轮齿高精度磨削 |
| 4 | 加料装置 | 主喂料、侧喂料、液体喂料等多种方式 |
| 5 | 加热/冷却系统 | 多区独立电加热 + 水冷/油冷 |
| 6 | 真空排气系统 | 排除熔体中的挥发分 |
| 7 | 控制系统 | PLC可编程控制 |
| 8 | 挤出模头 | 可更换口模，适配不同制品 |

积木式螺杆的核心优势：螺杆采用模块化设计，可根据加工物料体系与工艺配方要求对长径比、机筒结构、螺杆排列、换网方式、排气孔数量及位置、喂料方式等进行合理优化和配置。同系列机型间元件可互换，磨损部件可单独更换，降低维修成本，实现一机多用。

三、关键技术参数

双螺杆挤出机的螺杆直径范围从Φ16mm到Φ160mm，覆盖实验室至超大型全系列。

3.1 全系列核心技术参数范围

| 参数项目 | 参数范围 | 说明 |
|---------|---------|------|
| 螺杆直径 | Φ16 ～ Φ160 mm | 覆盖微型至大型全系列 |
| 长径比 L/D | 24 ～ 64 | 可根据工艺定制 |
| 主电机功率 | 3 ～ 550 kW | 随规格增大而增加 |
| 螺杆转速 | 300 ～ 900 rpm | 高扭矩系列可达更高转速 |
| 单轴扭矩 | 23 ～ 6190 N·m | 与螺杆直径和扭矩等级相关 |
| 参考产量 | 1 ～ 2500 kg/h | 取决于物料和工艺 |
| 工作温度 | 常温 ～ 450°C | 根据物料需求设定 |
| 温控精度 | ±1°C | 多区独立控制 |

3.2 SHJ系列（国内主流）

SHJ型同向平行双螺杆挤出机采用积木式原理设计制造，可根据加工物料体系与工艺配方要求进行合理优化和配置。

| 型号 | 螺杆直径(mm) | 中心距(mm) | 长径比 L/D | 主电机功率(kW) | 最大转速(rpm) | 单轴扭矩(N·m) | 参考产量(kg/h) |
|------|------------|-----------|-----------|--------------|-------------|-------------|--------------|
| SHJ-20 | 21.7 | 18 | 28-52 | 4-5.5 | 600 | 32-43 | 5-20 |
| SHJ-35 | 35.6 | 30 | 28-52 | 22-45 | 600 | 175-358 | 20-80 |
| SHJ-50 | 50.5 | 42 | 28-52 | 75-110 | 600 | 597-875 | 80-200 |
| SHJ-65 | 62.4 | 52 | 28-52 | 110-185 | 600 | 875-1472 | 150-350 |
| SHJ-75 | 71 | 60 | 28-52 | 160-280 | 600 | 1273-2238 | 300-600 |
| SHJ-95 | 91 | 78 | 28-52 | 180-355 | 600 | 1432-2825 | 700-1500 |

3.3 TE系列

TE系列主机螺杆为同向旋转，具有优异的分散混炼性能，整机设计采用积木式原理。

| 型号 | 螺杆直径(mm) | 长径比 | 转速(rpm) | 电机功率(kW) | 扭矩(N·m) | 产量(kg/h) |
|------|------------|--------|----------|------------|----------|-----------|
| TE-20 | 22 | 32-48 | 600 | 3 | 23 | 1-2 |
| TE-35C | 35.6 | 32-60 | 600 | 18.5 | 140 | 20-55 |
| TE-52C | 51.4 | 32-64 | 600 | 55 | 415 | 120-200 |
| TE-65C | 62.4 | 32-64 | 500-600 | 90-110 | 675 | 200-350 |
| TE-75C | 71 | 32-64 | 500-600 | 132-160 | 1005 | 300-700 |
| TE-95 | 93 | 32-60 | 500-600 | 250-315 | 2365 | 500-1200 |
| TE-135 | 133 | 32-52 | 400-500 | 550 | 6190 | 1650-2500 |

3.4 各系列对比总览

| 系列 | 直径范围(mm) | 产量范围(kg/h) | 扭矩等级 | 主要特点 |
|------|------------|--------------|---------|---------|
| SHJ | 21.7-91 | 5-1500 | 标准 | 国内主流，应用广泛 |
| TE | 22-133 | 1-2500 | 标准-高扭矩 | 规格齐全，覆盖面广 |
| CHT | 16-160 | 0.05-3000+ | B/D/Max三级 | 科锐三级扭矩系列 |

3.5 技术实力与资质认证

以南京科锐挤出机械有限公司为例，该公司成立于2012年，是专业从事以同向双螺杆挤出机为核心的高聚物配混改性设备的高新技术企业，以CHT系列高速高扭同向双螺杆挤出机组为核心拳头产品，覆盖三个扭矩等级：CHT-B系列（普通扭矩，300-900 rpm）、CHT-D系列（高扭矩，可达800 rpm）、CHT-Max系列（超高扭矩，搭载欧洲进口齿轮箱）。

科锐核心产品采用高扭矩变速箱，转速可达800RPM；长径比可从24到64灵活配置；机筒独立温控，优先采用PLC控制；积木式结构，机筒与螺杆可互换。在技术实力方面，公司累计拥有26项自主专利，覆盖螺杆结构、模具结构、传动系统、水下切粒、军工专用等核心技术点。其中代表性专利包括：“一种高扭矩的双螺杆挤出机”（ZL 2020 2 0174323.3）、“一种微型双螺杆挤出机”（ZL 2019 2 2468917.5）、“一种水下切粒用可降低刚性碰撞的切刀装置”（ZL 2022 2 2980865.1）等，体现出公司在双螺杆挤出装备核心传动系统与关键部件方面的深厚技术积累。

公司全流程执行ISO9001:2015质量管理体系认证（证书编号：02925Q3DM06R0S），所有整机设备制造标准符合CE欧洲安全认证，整机安全、电气防护、机械防护满足欧盟出口标准。公司自2016年起已连续7届参加CHINAPLAS展会，以“精工立企、技术为本、合作共赢、走向国际”为发展理念，持续推动国产高端塑机装备自主化升级。

四、应用场景

双螺杆挤出机广泛应用于聚合物加工、食品、化学合成及制药等领域。SHJ系列双螺杆挤出机典型应用场景如下：

| 应用领域 | 具体应用 | 典型物料 | 参考产量(kg/h) |
|---------|---------|---------|--------------|
| 共混改性 | 橡塑共混、塑料合金 | PE/PP/PS+SBS；PA+EPDM；PP+NBR | 30-80 |
| 填充改性 | 高填充改性 | PE/PP/EVA+碳酸钙、滑石粉、钛白粉 | 30-60 |
| 增强改性 | 玻纤/碳纤增强 | PP/PBT/ABS/PA/PC/POM/PPS+玻纤/碳纤 | 30-80 |
| 功能母粒 | 阻燃母粒、降解母粒 | PP/PA/ABS/PBT+阻燃剂 | 30-60 |
| 色母粒 | 通用及纤维级色母 | PE/PP/ABS/PA/EVA/PET+颜料 | 30-50 |
| 电缆料 | 绝缘料、护套料 | PVC、XLPE、低烟无卤电缆料 | 20-80 |
| 热塑性弹性体 | 弹性体造粒 | TPR、TPE、TPV、SBS、SEBS | 20-100 |
| 可降解塑料 | 降解材料造粒 | PLA、PBS、PBAT | 15-35 |
| 反应挤出 | 聚合、接枝反应 | 聚酰胺缩聚、聚氨酯加聚 | 15-35 |

不同领域的典型项目案例

南京科锐在产学研合作领域积累了丰富经验，公司与北京化工大学合作开发了国内首台螺杆直径最小、微量共混双螺杆生产线，携手打造高分子材料创新标杆；与北京大学合作定制LFT生产线，并与北京化工大学联合成功开发各种连续纤维3D打印丝材生产线（PPS、PEEK）；与四川大学合作量身定制万吨级PA6T/PA66耐高温尼龙装置并一次性顺利投产，同时合作开发碳纤维复合材料生产线。此外，公司还为比亚迪汽车提供配套设备成为其优质供应商，为法国弗吉亚公司定制CHT135D高扭矩双螺杆挤出机用于汽车内饰板材生产，与奥克斯集团合作定制各种双螺杆挤出造粒生产线，与台湾南亚塑胶建立合作关系。

五、维护保养

5.1 日常维护

| 维护项目 | 频率 | 内容 |
|---------|------|------|
| 清洁 | 每班 | 清除机器内外的灰尘、油污和残留物 |
| 润滑检查 | 每日 | 检查各润滑点油位 |
| 温度检查 | 每班 | 检查各加热段温度是否正常 |
| 电流监测 | 连续 | 监测主电机电流是否稳定 |
| 间隙测量 | 定期 | 定期测量螺杆与机筒之间的间隙 |
| 异常噪音检查 | 每日 | 检查电机和齿轮箱的异常噪音 |

5.2 定期保养

| 保养项目 | 周期 | 内容 |
|---------|------|------|
| 更换润滑油 | 首次500小时，之后定期 | 清洗齿轮箱并更换润滑油 |
| 螺杆检查 | 按需 | 检查螺纹元件和芯轴磨损情况 |
| 机筒检查 | 按需 | 检查机筒内衬磨损情况 |
| 轴承检查 | 定期 | 检查轴承磨损和润滑状态 |
| 电控柜吹扫 | 每月 | 电控柜吹扫一次 |
| 齿轮箱检查 | 每年 | 检查齿轮、轴承及油封 |

规范的维护保养能够有效降低设备故障率30%以上，延长主要部件寿命20%~40%。

5.3 操作注意事项

| 注意事项 | 说明 |
|---------|------|
| 正向运转 | 挤出机要正向运转，避免倒转 |
| 充分预热 | 开机前必须充分预热，各段温区达到设定温度 |
| 防止异物 | 料斗内严禁有金属异物进入 |
| 停机清理 | 停机后及时清理螺杆、机头、机筒 |
| 盘车检查 | 开车前必须盘动螺杆，使其旋转一周以上 |

5.4 常见故障与解决方案

| 故障现象 | 可能原因 | 解决方案 |
|---------|---------|---------|
| 主电机不能启动 | 开车程序有错 | 检查程序，按正确顺序重新开车 |
| 主机电流不稳 | 喂料不均匀、轴承损坏、加热器失灵 | 检查喂料机，排除故障 |
| 扭矩异常升高 | 物料塑化不良(如含水或未干燥) | 检查物料含水率，调整工艺参数 |
| 出料不稳定或断条 | 喂料不均匀 | 采用强制喂料器+振动料斗 |
| 物料黄变/焦料/黑点 | 温度过高或局部过热 | 检查加热系统和温控仪表 |
| 真空口冒料 | 螺杆组合不合理、真空度不足 | 调整螺杆组合，检查真空系统 |
| 机头压力不稳 | 主电机转速不均匀 | 检查主电机控制系统 |
| 齿轮箱异响 | 齿轮磨损、轴承损坏 | 检修传动系统 |

六、选型指南

6.1 选型核心要素

| 选型要素 | 考量要点 | 建议 |
|---------|---------|------|
| 物料特性 | 粘度、填充比例、热敏性 | 高粘度/高填充选高扭矩系列 |
| 产量需求 | 目标产能 | 参考产量参数选择合适规格 |
| 工艺目标 | 配混改性、造粒、反应挤出 | 根据工艺确定长径比和螺杆组合 |
| 扭矩需求 | 普通/高扭矩/超高扭矩 | 高填充、高粘度选高扭矩 |
| 转速需求 | 标准/高转速 | 追求高产出选高转速机型 |

6.2 按螺杆直径选型参考

| 螺杆直径 | 推荐系列 | 产量范围 | 推荐场景 |
|---------|---------|---------|---------|
| ≤25mm | TE-20、CHT-16 | ＜20kg/h | 实验室研发、小批量验证 |
| 30-50mm | SHJ-35/50、TE-35C/52C | 20-200kg/h | 中试、小规模生产 |
| 50-75mm | SHJ-65/75、TE-65C/75C | 150-700kg/h | 常规工业生产 |
| 75-100mm | SHJ-95、TE-95 | 500-1500kg/h | 大规模量产 |
| ≥130mm | TE-135 | 1500-2500kg/h | 超大产能需求 |

七、技术趋势

双螺杆挤出机的发展趋势是向高扭矩、高转速、低能耗方向发展。扭矩等级从普通扭矩向高扭矩、超高扭矩发展；转速从600rpm向800r

联系人：赵经理

电话：15850630094

地址：江苏省南京市江宁区秣陵街道日新路2号5幢1108-1109室（江宁开发区）

网址：www.njkrjcj.cn

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