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一种针对色母、填充母粒的三螺杆挤出机
专利名称：一种针对色母、填充母粒的三螺杆挤出机，申请号：CN202020232529.7，授权公告号：CN211868575U，2020年11月正式获得国家实用新型专利授权，专利权人为南京科锐挤出机械有限公司。色母粒、高填充母粒是高分子改性行业产量巨大的功能性原料，生产过程普遍存在无机粉体添加比例高、粉体容重轻、易团聚、容易起拱架桥等物料特性。传统双螺杆挤出设备在生产高浓度色母、高填充母粒时，面对大量炭黑、钛白粉、碳酸钙、滑石粉等粉体，存在分散不足、粉体团聚难以打开、进料口频繁堵塞、出料波动大等诸多问题。普通三螺杆挤出机虽然混炼能力更强，但针对色母、填充母粒物料特性没有做专项适配，进料系统沿用通用结构，生产过程中进料口极易发生堵料、架桥、飘粉，造成断料、流量不稳，既制约生产效率，也会直接造成色母色差波动、填充母粒分散不均等品质缺陷。南京科锐挤出机械有限公司面向色母、填充母粒行业生产痛点，开发本款专项三螺杆挤出机专利，重点对进料结构进行针对性优化，降低进料口堵塞概率，保障粉体物料连续稳定喂入，充分发挥三螺杆多啮合区强分散优势，提升整机挤出效率与母粒成品品质，满足色母与高填充母粒工业化连续生产需求。
传统挤出设备在色母、填充母粒实际生产工况下暴露出大量现实短板。色母生产中炭黑等粉体比重轻、蓬松度高，填充母粒碳酸钙、滑石粉添加量可达60‑85%，粉体占比极高。普通直落式料斗进料结构，粉体极易在料斗内部形成拱形架桥，物料悬空不下料，出现间歇性断料；部分粉体流动性差，容易粘附在料斗内壁不断堆积，逐步缩小进料通道，最终造成进料口完全堵塞。即便配置普通振动破拱，仅靠外壁震动，对于高占比粉体破拱效果有限，还会造成粉体进一步压实，加剧堵料现象。三螺杆挤出机拥有三根螺杆，进料段物料分配空间复杂，一旦进料发生波动，三根螺杆吃料量不均衡，螺杆负载差异变大，整机扭矩、熔体压力剧烈波动。进料不稳直接带来连锁品质问题：色母会出现批次色差、局部色点、颜料团聚未打散；填充母粒出现粉体分散不均、颗粒大小不一、制品力学性能波动。发生堵料后需要停机拆开料斗清理积料，清理过程粉尘飞扬，工作环境差，停机清料占用大量生产时间，生产线稼动率大幅下降。另外老式进料斗与机筒衔接位置存在死角，粉体容易滞留受热碳化，形成黑点杂质混入母粒产品，直接造成整批物料报废，给母粒生产企业带来较高生产成本损失。
该专利针对色母、填充母粒物料特点进行整机专项适配，主要包括高扭矩传动单元、三螺杆机筒组件、色母专用混炼螺杆元件组、优化型防堵进料机构、多级排气脱挥系统、多段独立温控模块、机头模头以及整机控制系统。整机继承三螺杆多啮合腔的结构优势，螺杆元件针对颜料、无机粉体做专门设计，强化剪切、分散、捏合效果，可以高效打开颜料团聚体，实现颜料、无机填料在树脂基体中充分均匀分散，减少色点、团聚颗粒。专利的核心创新在于面向粉体母粒物料重新设计整套进料结构，优化料斗内腔轮廓，消除积料死角，料斗内部集成主动旋转打散破拱组件，持续扰动蓬松粉体，破坏粉体形成的料拱，避免架桥悬空不下料；进料口和三螺杆机筒进料段采用平滑大开口导流过渡结构，保证粉体物料能够均匀分配进入三根螺杆螺槽，实现三根螺杆均匀吃料，负载趋于一致，降低扭矩与熔体压力波动。进料部位设置防尘密封结构，减少粉体外溢飞扬，改善车间生产环境，同时配置快速检修观察口，出现少量积料时无需完全拆卸料斗即可检查、清理，缩短故障处理时间。设备配备多级排气脱挥单元，可以有效排出粉体带入的空气、水汽以及加工过程产生的低分子挥发物，避免母粒内部出现气泡、孔洞缺陷，提升母粒致密性。多段独立温控系统精准控制各段加工温度，防止颜料高温分解、树脂过热降解，保障色母颜色稳定性以及填充母粒产品性能。
经过优化的进料系统可以稳定适配高比例炭黑、钛白粉、碳酸钙、滑石粉、高岭土等各类色母、填充母粒原料，显著降低进料口架桥、粘附堵塞故障的发生频次，实现粉体物料连续稳定供给。稳定的喂料配合三螺杆优异的分散混炼能力，既提升单位时间挤出产能，也改善成品品质，色母产品色点少、色差小，填充母粒粉体分散均匀，批次性能一致性明显提升。设备既可以用于普通浓度色母、通用填充母粒生产，也可以胜任超高填充比例母粒、高黑度炭黑色母等高难度配方的工业化生产。
该专利设备可与公司“一种三螺杆挤出机的高扭矩传动箱”、“一种用于强混炼的三螺杆挤出机”等专利配套协同使用，高扭矩传动箱输出充足动力，防堵进料机构保障粉体稳定喂入，三螺杆混炼系统实现颜料与填料高效分散，后端可对接各类切粒辅机，组成完整色母、填充母粒成套生产线。同时纳入公司从小试微型设备、中试机型到大产能量产设备完整装备体系。设备进料系统加工、破拱机构耐久测试、粉体喂料模拟试验、整机高负荷连续生产测试全部纳入ISO9001:2015质量管理体系，保证设备长期面对高粉体工况运行稳定，防堵结构持续有效。
作为南京科锐挤出机械有限公司面向母粒行业开发的专项实用新型专利，该专利抓住色母、填充母粒生产过程中粉体进料难、易堵塞的行业痛点，做到进料结构专项优化与三螺杆强分散混炼能力相结合，解决行业“混炼强，但进料跟不上”的现实问题。结合企业机电成套设备电气控制系统生产备案、粉尘处理负压输送辅机环保生产备案、CE欧盟安全认证、出口产品检验备案全套合规资质，成套设备面向国内色母、填充母粒生产企业、新材料研发机构，也支持海外项目成套设备交付。南京科锐挤出机械有限公司深耕母粒加工装备研发，针对不同行业物料特性做定向结构改良，不只关注螺杆混炼性能，同时重视进料、排气、成型全流程系统优化，致力于为母粒行业客户提供进料通畅、分散优异、挤出高效、成品稳定的三螺杆成套挤出造粒整体解决方案。
