摘要 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。

一、产品定义

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

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

对比维度共混改性双螺杆挤出设备普通双螺杆挤出设备
核心功能多组分均匀混合与分散单一的熔融挤出成型
螺杆设计专用混炼元件(啮合块、齿形盘等)以输送螺纹为主
长径比通常32:1~68:1,可灵活调整通常28:1~40:1
喂料系统主喂料+侧喂料(玻纤/助剂)+液体喂料单一主喂料
排气要求多段排气脱挥少量排气

二、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

2.1 物料输送与混合机理

工作特性原理说明
正位移输送与拖拽流结合同向旋转螺杆在啮合区形成复杂的流动通道,物料受到拖拽流和部分正位移输送的双重作用
自洁功能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,避免物料包轴、结壁
分散混合在捏合盘元件中产生高剪切应力,将团聚的填料(如碳酸钙、炭黑)打散至微观均匀
分布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

2.2 工作阶段

阶段功能描述
固体输送物料从主加料口进入,由旋转的螺杆向前推进
塑化熔融物料在螺杆和机筒的加热及剪切作用下逐渐熔化
混合分散通过啮合块和螺纹元件产生强烈的剪切、捏合和分散作用
侧喂料加入玻纤、助剂等通过侧喂料口加入,避免过早剪切损伤
排气脱挥熔体中的挥发分和气体通过排气口排出
建压挤出螺杆末端建立压力,将共混改性物料从机头挤出

2.3 共混改性的关键工艺控制

控制要素说明
螺杆构型设计借助螺杆构型研发设计的丰富经验与软件技术,可按需设计螺杆构型
温度控制多区独立温控,控温精度±1°C
转速控制通过变频调速精确控制螺杆转速(300~1200rpm)
喂料速率主喂料与侧喂料协同控制,确保配比精确

三、产品分类

聚合物共混改性双螺杆挤出设备可按以下维度分类:

分类维度类别说明
扭矩等级普通扭矩型(B系列)标准扭矩,适用于常规共混改性

高扭矩型(D系列)扭矩等级8.7~15 Nm/cm³,处理高填充、高粘度物料

超高扭矩型搭载进口高扭矩传动箱,扭矩等级15以上
转速等级标准转速(300-600 rpm)常规共混应用

高转速(600-900 rpm)高产出需求

超高转速(900-1200 rpm)超高效率应用
应用层级实验室/微型型(Φ16-25mm)配方研发、小批量验证

中试型(Φ35-50mm)放大验证

工业量产型(Φ50-110mm)规模化生产

大型工业型(Φ130-180mm)超大产能
结构形式积木式螺杆和机筒模块化组合,可灵活调整

剖分式(蚌壳式)机筒可水平开启,便于清洁和观察
造粒方式水冷拉条造粒线传统主流方式

水下切粒造粒线高端应用,颗粒均匀

3.1 共混改性设备的主要类型对比

对比维度同向双螺杆共混设备异向双螺杆共混设备
混合分散能力优异(分布+分散兼备)一般(以输送为主)
自洁性强(相互刮擦)
典型应用90%以上的塑料共混改性任务PVC、热敏橡胶等
转速范围300-1200 rpm10-50 rpm
适用物料通用塑料、工程塑料、弹性体硬质PVC、热敏材料

四、型号命名规则

根据国家标准GB/T 12783-2000《橡胶塑料机械产品型号编制方法》及行业通行做法,共混改性双螺杆挤出机型号以字母加数字表示。

4.1 常见型号系列命名

型号系列命名含义说明
SHJS-双螺杆/H-混合/J-挤出国内主流共混改性系列
JWP挤出-双螺杆系列共混改性专用系列
KET高扭矩系列扭矩等级8.7
CHT科锐系列南京科锐同向双螺杆系列
CWT共混改性造粒线高扭矩共混改性造粒

4.2 型号示例解读

型号示例含义解读
SHJ-72共混改性双螺杆挤出机,公称直径71mm
KET-52高扭矩系列,螺杆直径51.4mm,扭矩等级8.7
JWP-75共混改性双螺杆,螺杆直径71mm
CHT-75D科锐D系列高扭矩,螺杆直径71mm
CWT35共混改性造粒线,螺杆直径35.6mm

五、结构组成

聚合物共混改性双螺杆挤出设备由主机部分辅机部分控制系统三大部分组成

序号组成部分功能说明
主机部分

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
3传动系统电机、高扭矩减速箱、扭矩分配箱
4加热/冷却系统多区独立电加热+水冷/油冷
5主喂料系统失重式计量喂料
6侧喂料系统玻纤、助剂、液体喂料
7真空排气系统排除熔体中的挥发分
辅机部分

8换网器快速更换滤网,过滤杂质
9挤出模头可更换口模,适配不同制品
10冷却系统不锈钢冷却水槽
11切粒系统拉条切粒/水下切粒
12干燥系统吹干机/离心干燥机
控制系统

13电气控制系统PLC控制柜、人机界面

5.1 积木式螺杆的核心优势

特点说明
螺纹元件可换可根据共混改性工艺需求组合不同形式的螺纹元件
长径比可调螺杆长径比可根据加工工艺调整(32~68)
互换性优异同系列机型间元件可互换
一机多用通过更换螺杆组合适应不同共混体系
局部更换磨损部件可单独更换,降低维修成本

5.2 共混改性专用螺纹元件

元件类型功能典型应用
输送螺纹物料输送与建压各段通用
啮合块(30°/45°/60°/90°)剪切与分散混合填料分散、共混
齿形盘分布混合与分流均匀铺展组分
反向螺纹增加填充度、延长停留时间反应挤出、排气前
密封环建立熔体密封排气口前

六、核心技术参数(全系列范围)

以下是聚合物共混改性双螺杆挤出设备的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 ~ Φ180 mm覆盖实验室至超大型全系列
长径比 L/D24 ~ 72可根据共混工艺定制
主电机功率3 ~ 2000 kW随规格增大而增加
螺杆转速300 ~ 1200 rpm高扭矩系列可达1000-1200rpm
单轴扭矩120 ~ 28750 N·m与螺杆直径和扭矩等级相关
扭矩等级5.7 ~ 15 Nm/cm³共混改性主流8.7~15
参考产量0.5 ~ 12000 kg/h取决于物料和工艺
工作温度常温 ~ 400°C根据物料需求设定
温控精度±1°C多区独立控制

6.1 关键参数详解

参数说明
螺杆直径直接影响设备产能,常见规格从16mm到135mm不等
长径比(L/D)影响物料停留时间和塑化效果,共混改性通常32~68
扭矩等级高扭矩设计可处理高填充、高粘度物料
比扭矩衡量扭矩能力的核心指标,共混改性设备已达15 Nm/cm³

七、常用主流型号规格表

7.1 SHJ系列(共混改性通用型)

SHJ系列是共混改性领域应用最广泛的系列

型号公称直径(mm)长径比 L/D主电机功率(kW)转速(rpm)扭矩等级(T/A3)参考产量(kg/h)
SHJ-2021.732-683400-6005.80.5-15
SHJ-303032-6811400-6005.85-50
SHJ-3635.632-6815-18.5500-8005.720-80
SHJ-4241.232-6822-30-37500-8005.750-120
SHJ-5050.532-6837-45-55500-8005.880-200
SHJ-6362.432-6855-75-90500-8005.8150-350
SHJ-727132-6890-110-132-160500-8005.7300-600
SHJ-858232-68160-200500-6005.7600-1000
SHJ-929132-68250-315500-6005.8840-1600
SHJ-13513332-68650-750400-5005.81950-3250

数据来源:SHJ系列公开参数

7.2 SHJ系列(高扭矩D型)

针对高填充、高难度共混改性需求的高扭矩系列

型号螺杆直径(mm)长径比 L/D转速(rpm)电机功率(kW)扭矩(N·m)产量(kg/h)
SHJ-25D2632-72300-6007.5-152605-30
SHJ-35D35.632-72300-6007.5-3027730-70
SHJ-52D51.432-72300-60055-1101090120-330
SHJ-65D62.432-72300-600110-2201545220-630
SHJ-75D7132-72300-600160-3153154450-1050
SHJ-95D9332-72300-600350-65060541100-2600

数据来源:SHJ高扭矩系列公开参数

7.3 JWP系列(共混改性专用)

JWP系列广泛应用于共混改性领域

型号螺杆直径(mm)长径比 L/D转速(rpm)电机功率(kW)产量(kg/h)
JWP-202228-6460040.15-15
JWP-353528-64500/60015/18.530-80
JWP-5050.528-64500/60045/55130-280
JWP-6562.428-64400/500/60055/75/90160-380
JWP-757128-64400/500/60090/110-132/160220-660
JWP-959328-64400/500/600250/280/315750-1580
JWP-13513328-64400/500550/7501600-3800

数据来源:JWP系列公开参数

7.4 KET系列(高扭矩共混改性)

KET系列扭矩等级8.7,专为高难度共混改性设计

型号螺杆外径(mm)长径比 L/D转速(rpm)电机功率(kW)单轴扭矩(N·m)扭矩等级参考产量(kg/h)
KET3535.624-6860030/45235/3578.775-220
KET4041.124-6860045/75357/6928.7110-380
KET5251.424-68600/90090/1326928.7220-660
KET6562.424-68600/900160/22012248.7400-1100
KET7571.024-68600/800220/31518808.7550-1600
KET8581.024-68600/800315/45027138.7800-2200
KET9593.024-68600/700500/60041318.71250-3000
KET110108.024-68500/600630/80063468.71500-4000
KET120120.024-68500/600900/100087058.72250-5000
KET135132.024-68400/500900/1200115868.72250-6000

数据来源:KET系列公开参数

7.5 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
SHJ21.7-1330.5-32505.7-5.8应用最广,覆盖全面
SHJ-D26-935-2600高扭矩(15)高扭矩高转速
JWP22-1330.15-3800标准共混改性专用
KET35.6-13275-60008.7高扭矩,规格齐全
CHT16-1600.05-3000+B/D/Max三级科锐B/D/Max三级扭矩

八、选型指南

8.1 选型核心要素

选型要素考量要点建议
共混体系塑料/弹性体/合金?是否含填料?高填充选高扭矩系列
分散要求填料分散均匀度要求高分散要求选D型高扭矩
产量需求目标产能按产能匹配螺杆直径
热敏性物料是否易降解热敏物料选弱剪切构型
玻纤/填料加入是否需要侧喂料玻纤增强必须配侧喂料
投资预算设备购置成本综合考虑性价比

8.2 按共混体系选型参考

共混体系推荐系列推荐型号扭矩等级说明
通用塑料共混SHJSHJ-50/63标准PE/PP共混改性
塑料合金SHJ/KETSHJ-72/KET658.7PC/ABS、PA/ABS等
高填充改性KET/SHJ-DKET75/SHJ-75D8.7-15CaCO₃填充≥40%
玻纤增强SHJ-DSHJ-65D/75D高扭矩玻纤含量20-50%
热塑性弹性体SHJSHJ-63/72标准TPV、TPE
色母粒JWPJWP-50/65标准颜料分散要求高
反应挤出KETKET52/658.7停留时间精确控制

8.3 共混改性选型的关键考量

实验室通用研发首选同向旋转,因为它覆盖了90%以上的塑料共混改性任务。对于PVC或某些热敏橡胶,再考虑异向双螺杆

针对不同共混体系,螺杆构型设计原则如下

  • 分散混合(把团聚的填料打散):使用大错位角(60°或90°)啮合块

  • 分布混合(把已分散的组分均匀铺开):使用小错位角(30°或45°)啮合块或齿形混合元件

  • 反向啮合块:放置在熔融区后或排气口前,增加螺杆填充度、延长停留时间

8.4 选型流程

  1. 明确共混体系:基体材料+填充/增强/增韧组分

  2. 确定分散要求:填料粒径、分散均匀度目标

  3. 计算产量需求:根据日产能反推小时产量

  4. 选择螺杆直径:根据产量匹配

  5. 确定扭矩等级:高填充/高粘度选高扭矩(8.7-15)

  6. 确定长径比:共混改性通常32-68

  7. 设计螺杆构型:与厂家共同优化螺纹元件组合

  8. 配置辅机系统:侧喂料、切粒方式等

  9. 厂家技术评估:与厂家沟通工艺方案

九、应用场景

聚合物共混改性双螺杆挤出设备广泛应用于以下共混改性领域:

9.1 主要应用领域

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、EVA+硅橡胶30-80
塑料合金高分子合金制备PE/PA/PC/CPE+ABS、ABS+TPU、PBT+PET、PP+PE25-60
填充改性高填充改性PE/PP/EVA+碳酸钙、钛白粉、滑石粉30-60
增强改性玻纤/碳纤增强PP/PBT/ABS/AS/PA/PC/POM/PPS/PET+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、淀粉30-60
色母粒通用及纤维级色母PE/PP/ABS/AS/PA/EVA/PET+颜料及助剂30-50
电缆料绝缘料、护套料HDPE/LDPE/LLDPE/EVA/PVC/PP电缆料20-80
热塑性弹性体弹性体造粒TPR、TPE、TPV、SBS、SEBS20-100
反应挤出聚合、接枝反应聚酰胺缩聚、聚氨酯加聚、接枝改性15-35
排气脱挥挥发分脱除氯化聚丙烯、高吸水性树脂10-40

9.2 SHJ系列典型物料作业能力一览表

工艺过程典型物料列举作业能力(kg/h)
共混改性PE、PP、PS+SBS;PA+EPDM;PP+NBR;EVA+硅橡胶等30-80
共混改性PE、PA、PC、CPE+ABS(合金);ABS+TPU;PBT+PET;PP+PE等25-60
填充改性PE、PP、EVA等+碳酸钙、钛白粉;ABS、PC、PS等+阻燃剂30-60
功能母粒PP、PA、ABS、PBT等+阻燃剂及其他助剂30-60
色母粒PE、PP、ABS、AS、PA、EVA、PET+颜料及助剂30-50
玻纤增强PP、PBT、ABS、AS、PA、PC、POM、PPS、PET+长纤/短纤30-80

数据来源:SHJ系列典型物料作业能力

十、安装方式

10.1 安装要求

安装项目要求
基础按设备图纸浇筑混凝土基础,预留地脚螺栓孔
水平精度精密水平仪校准,纵向0.10/1000,横向0.15/1000
电源三相380V/50Hz,根据功率配置相应容量
冷却系统接通冷却水管路
空间留有足够的操作和维护空间

10.2 安装步骤

步骤内容
1. 前期准备阅读技术文件、图纸,确认公用工程条件
2. 基础施工按最终布置图施工,预埋电线电缆穿管
3. 主机就位将主机平稳放置于预定位置
4. 水平找正使用精密水平仪调整水平度
5. 螺杆安装按工艺要求组装螺纹元件,检查螺杆组合
6. 辅机连接连接喂料器、冷却系统、切粒机等
7. 电气接线按电气图纸接线,做好接地保护
8. 空载试车点动确认主电机和喂料电机转向正确
9. 负载试车用物料进行试运行验证

十一、维护保养

11.1 日常维护

维护项目频率内容
设备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
异常检查每班检查异常振动、噪音或温升

11.2 定期保养

保养项目周期内容
螺杆检查定期检查螺纹元件和芯轴磨损情况
机筒检查定期检查机筒内衬磨损情况
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
轴承检查定期检查轴承磨损和润滑状态
电气检查定期检查电气元件、接线端子

11.3 操作注意事项

注意事项说明
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,以免损坏螺杆
防止交叉污染加工不同物料时应彻底清理机筒和螺杆
严禁超载避免超温、超载或不当喂料导致设备损坏或材料降解
专业人员操作非专业人员不得擅自拆卸或改装关键部件

十二、常见故障与解决方案

故障现象可能原因解决方案
不吃料/漏料喂料螺杆磨损、料斗架桥检查喂料系统间隙(3-5mm),安装破拱装置
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
扭矩异常升高物料堵塞、螺杆元件磨损、传动系统故障检查喂料和物料状态,检查螺杆元件
产品品质下降螺杆组合不合理、工艺参数不当重新设计螺杆组合或优化工艺参数
共混分散不均啮合块配置不当、剪切不足调整啮合块错位角和排列
机头压力不稳主电机转速不均匀、喂料不均匀检查主电机和喂料控制系统
异常振动/噪音齿轮磨损、轴承损坏立即停机检查,排除故障
温度控制不稳加热器故障、温控仪表故障检查加热系统和温控仪表
密封泄漏密封件老化或损坏更换密封件

十三、质量标准与认证

13.1 主要质量标准

标准/认证内容说明
JB/T 5420-2014同向双螺杆塑料挤出机同向双螺杆专项标准
GB/T 12783-2000橡胶塑料机械产品型号编制方法型号命名国家标准
ISO 9001:2015质量管理体系认证国际质量管理标准
CE认证欧盟安全认证出口欧洲市场的强制性认证

13.2 行业通行要求

项目要求
安全防护符合CE安全要求,具备安全互锁装置
温控精度±1°C
螺杆材质W6Mo5Cr4V2高速工具钢,HRC62-64
机筒材质双合金衬套(Fe-Cr-Ni-B+Carbide),HRC60-64
齿轮精度高精度磨齿工艺
轴承进口优质轴承

十四、技术趋势

14.1 高扭矩、高转速发展

趋势方向具体内容
扭矩等级持续提升从传统5.7向8.7、15 Nm/cm³乃至更高发展
转速不断提高从600rpm向800rpm、1000rpm、1200rpm发展
产能大幅提升同上一代产品相比,产量提高可达50%以上
比能耗降低高扭矩设计降低比能耗

14.2 大型化发展

趋势说明
更大直径从Φ75mm向Φ135mm、Φ180mm发展
更高产量单机产量从1000kg/h提升至12000kg/h
更大长径比从40:1向68:1、72:1发展

14.3 智能化控制

智能化功能说明
PLC控制系统全流程自动化控制
配方管理系统存储工艺参数,快速切换
远程调试支持远程操作和调试
数据采集方便数据采集和工厂级集中控制
多语言界面支持英语、俄语、西班牙语等

14.4 高效冷却技术

新一代共混改性设备采用U型冷却水道设计,每个筒体在轴向长度上分布4-6个径向的U型冷却水道,取代传统的轴向往复式冷却通道

优势说明
冷却效率提高比传统方式冷却更高效
筒体变形降低降低筒体径向变形
温控精度提升配合高功率密度加热棒和冷却管道

14.5 节能环保

趋势说明
能耗降低高扭矩高转速设计降低比能耗
产能提升同上一代产品相比产量提高50%以上
水冷电机更高能效等级,适应炎热气候
可降解材料加工适应PLA、PBS、PBAT等生物降解材料共混需求

十五、生产厂家——南京科锐挤出机械有限公司

公司概况

南京科锐挤出机械有限公司(简称:南京科锐)成立于2012年,坐落于江苏省南京市江宁经济技术开发区,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,以及相关工艺与工程领域的技术开发和生产制造的国家高新技术企业

公司在技术开发和技术创新上与国际保持同步,以CHT系列高速高扭同向双螺杆挤出机组推动着中国塑机民族品牌的发展。公司自2016年起已连续7届参加CHINAPLAS展会

运营模式

科锐构建了 “南京研发营销+安徽智能制造” 的双基地运营模式

基地位置职能
南京总部江宁经济技术开发区研发中心、市场销售、工艺试样、项目方案、售后调度
安徽制造基地安徽滁州来安经济开发区全球标准化规模化生产基地

共混改性双螺杆挤出机产品

南京科锐CHT系列产品覆盖三个扭矩等级

系列扭矩等级转速范围特点
CHT-B系列普通扭矩300-900 rpm标准配置,经济实用
CHT-D系列高扭矩(8-14)可达800 rpm高扭矩变速箱,转速可达800RPM
CHT-Max系列超高扭矩(14以上)搭载欧洲进口高扭矩传动箱

核心产品特点

  • 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

  • 选择各种材料的筒体和螺杆元件,适配不同物料

共混改性应用领域

南京科锐同向双螺杆挤出机广泛应用于

  • 增强改性:玻纤增强、碳纤增强

  • 填充改性:碳酸钙、滑石粉、钛白粉填充

  • 电缆料:低烟无卤电缆料、交联电缆料

  • 合金共混:PC/ABS、PA/ABS等高分子合金

  • 色母粒:通用色母、功能色母

  • 阻燃母粒和降解料母粒

特色技术领域

  • 高聚物微量共混

  • 长纤维增强LFT

  • 水下切粒等各种造粒线

技术实力

技术能力说明
核心部件自制自主完成机筒、螺杆、高扭矩传动箱体、螺纹元件等核心部件加工
制造装备配备全套数控镗铣、精密磨床、热处理加工设备
一体化生产实现研发、加工、组装、测试一体化闭环生产
质量体系ISO 9001:2015质量管理体系
安全认证全部产品设计制造规范符合CE欧洲安全认证标准

资质荣誉

资质类别具体认证说明
科创资质国家高新技术企业核心研发方向为同向双螺杆挤出成套装备
科创资质江苏省科技型中小企业
市场认可连续7届CHINAPLAS参展自2016年起
质量体系ISO 9001:2015全面控制产品质量
安全认证CE欧洲安全认证出口欧洲市场的强制性认证