1 介紹 

擠出（chū）機作為高（gāo）聚物生產、改性、和成型（xíng）加工的主要（yào）設（shè）備，已（yǐ）越來越得到廣泛應用，目前塑料成形加工總量約有（yǒu）1/3是擠出機上完（wán）成的。絕大部分高（gāo）聚物生產過程中，下遊工序都是用擠出機（jī）進行脫水、脫揮、幹燥（zào）和造粒的。擠出機的性能對擠出物的質量有重要影（yǐng）響，因此如何提高擠出機的性能一直是塑料加工技術工作者關（guān）注（zhù）的熱點。隨著國（guó）民經濟高速發展和現代國防建（jiàn）設的（de）需要，對高分子材（cái）料的品種、性能和質量提出更高要求，從而要求有（yǒu）新的混煉技術和裝備來滿足這（zhè）個需要。為此，美國、瑞士、日（rì）本、德國等發達國家相繼推出FCM連續混煉機（jī）、BUSS混煉機（jī）（往複式單螺杆銷釘擠出機）、KCK混煉機（串聯式磨盤擠出機）、Pomini密煉機和同向平行（háng）雙（shuāng）螺（luó）杆擠出機等新型混煉機。盡管這（zhè）些混煉機的結構、原理有所不同，但它們都有共同追求（qiú）的技術目標，即、多功能、經濟地完成混煉的（de）三要素：剪切、分流和置換。在特種（zhǒng）擠出機的研究領域，經我（wǒ）國廣大科技（jì）工作者努力，在一些主要的幾種如排氣擠出機、串聯（lián）式磨盤螺杆擠出機、往複式單螺杆銷釘擠出機、發泡擠出機、帶熔體齒輪泵的擠出機、串聯式多階擠出機、行星螺杆擠出機等在均有廠家生產，具備了（le）獨立研究的能力，共享有自主知（zhī）識產權，目前已進入係列化開發研製階段。下麵將著重就串聯式磨（mó）盤螺杆擠出機和往複式單螺杆銷釘擠出機的（de）應用範圍、新一代機型的開發研製以及理論研究進行闡述。

2 應用範圍

2.1 串聯式（shì）磨盤擠出機

串聯式磨盤擠出機適用於從橡膠、塑（sù）料到（dào）陶瓷等各類工業材料的連（lián）續密煉機；可製取其它螺杆擠出機無（wú）法加工（gōng）的特殊高分子合金材料及（jí）高填充的物料，列如：塑料的納米熔融插層改性，如（rú）PET/MMT熔融插層改性；塑料與（yǔ）有機填充料的共混改性，PVC與木（mù）粉的（de）共混改性；熱敏性物料的共混，如粉末塗料的製備；再生膠脫硫（liú）；一步法PVC異（yì）型材成型。如圖1所示

2.2往複式單螺杆銷釘擠出機，又稱Buss機，不僅是生產塑料粉料和塗料的理想（xiǎng）設備，而且還適用於工程塑料、電線電纜料、軟（ruǎn）硬PVC、熱固性塑料以及各種色母料的配混、造粒和成型。尤其在加工那些要求（qiú）混煉質量高（gāo）而且又對剪切和加熱比較敏感的物料時，該機（jī）更能顯示（shì）出其“三低一高”（低壓力、低剪切、低溫升和高混煉質量）的特有（yǒu）優勢。圖2所示（shì）

3 新一代機型的開發研製

3.1 新一代串聯式磨（mó）盤擠（jǐ）出機

新一代串聯式磨盤擠出機的設（shè）計開發（fā）是在本實驗（yàn）室現有機（jī）組的基礎上進行的。新一代機型（xíng）的加料段中螺杆（gǎn）采用錐形大導程螺紋元（yuán）件，機筒內襯套上開設有軸向溝（gōu）槽，以加大螺杆加料段輸送和（hé）建壓能力，其結構三維模（mó）型如圖2所示；新一代機型的螺杆仍然采用組（zǔ）合的形式（見圖3），但動盤與定盤之間的（de）間隙采用非等間隙設計，更有利於物料的（de）分散混合（hé）；計量段螺杆幾何參數進行了優化設計，采用（yòng）小導程螺紋元件，起到穩定擠出和建立（lì）壓力的作用。

除了擠壓係統外，新機型的加熱冷卻（què）係統也在原有基礎上進行了改進（jìn）。新機（jī）型（xíng）的加熱冷卻方案（àn）如下：1螺杆芯軸內部通入導熱油，通過控製導熱油溫度來控製螺杆溫度；2加料段機筒通入冷卻水（shuǐ）進行強製冷卻；3熔融段機筒、計量段機筒和機頭機筒采用導熱油加熱冷卻方式，熔融段每段定（dìng）盤、計量（liàng）段（duàn）機（jī）筒和機頭（tóu）采用獨（dú）立溫控。

3.2 新一代往複式單螺杆銷釘擠出機

目前，往複式單螺杆銷釘擠出機的技術（shù）和市場基本上被瑞士Buss公司壟斷，為了打破壟斷（duàn），我校橡膠塑料（liào）機械研究運用（yòng）CAE/CAD技術，對往複式單螺杆銷釘擠出機的（de）運動軌跡進行了動態（tài）模擬（nǐ），對其流場進行了數值計算，在此基礎上開發研製（zhì）了有自主知識產權的WXJ-45型往複式單螺杆銷（xiāo）釘擠出機，並配置了自行研製成功的熔體齒輪泵。近年來一直在進行該類機組的係列化開（kāi）發區以及新型混煉元件的研製，圖4為WXJ-140往複式單（dān）螺（luó）杆銷釘擠出機擠壓係統三（sān）維造型，圖5為新一代四排銷（xiāo）釘混煉元件三維模具。

4 混合性研究

眾所周知，混合（hé）分為兩（liǎng）種，分散混合和分布混合。理論研究中，將這兩種機型的混煉性能作為研究（jiū）。

4.1串（chuàn）聯式磨盤擠出機

圖6的6幅（fú）圖片描（miáo）述了磨盤擠出機分布混合過程。（1）中物料處於入口位（wèi）置，隨著動盤旋轉物料進入（rù）動盤和定盤的間隙，不同顏色的粒子的位置發生相對改變，即發生了分布混合（見（2）～（6））。從（2）和（3）對比可以看出，隨著物料在動盤和定（dìng）盤的間隙的輸（shū）送，同種顏色聚團（tuán）現象越來越少。圖（4）～（6）是動盤的另外一麵，可見，當物料爬過動盤頂部，進入動盤與另一定盤（pán）之間間隙後（hòu），分（fèn）布混煉的效果（guǒ）就更加。從磨盤的混煉原理來看，其（qí）分散混合（hé）性能主要就體現在動盤和定（dìng）盤之（zhī）間相對運（yùn）動所產生的剪切應力。磨盤轉動速度越（yuè）快，動盤和定盤（pán）之間的間隙越小，產生的剪（jiǎn）切（qiē）速率越大（dà），剪（jiǎn）切應力越大，越有利於分（fèn）散相在主體聚合物中的分散（sàn）混合。對新一代（dài）磨（mó）盤機來說，每段定盤都采用高精度（dù）獨立溫控係統，再加上磨盤非等間隙設計，可將處於（yú）動盤和定盤間的物料溫度控（kòng）製在結晶溫度範圍內，這樣可以（yǐ）將分散相固定於主體聚合物中，使得剪切應力更有效的作用於分散相，從（cóng）而更有（yǒu）利於（yú）分散相充分破碎，以達到較好的分散混合性能。