摘要 微型实验双螺杆挤出机(又称微型双螺杆配混挤出实验机、微型双螺杆共混挤出机)是实验室双螺杆挤出机中规格最小的一类,专为高校、企业和科研院所的高分子材料研发工作而设计。

一、产品定义

微型实验双螺杆挤出机(又称微型双螺杆配混挤出实验机、微型双螺杆共混挤出机)是实验室双螺杆挤出机中规格最小的一类,专为高校、企业和科研院所的高分子材料研发工作而设计

其最显著的特点是螺杆直径极小(通常为5mm~16mm),单次实验用料量可低至0.5克至30克,能极大降低昂贵材料(如医用高分子、特种工程塑料、生物基材料)的研发成本

对比维度微型实验双螺杆挤出机常规实验双螺杆挤出机工业量产双螺杆挤出机
螺杆直径Φ5 ~ Φ16 mmΦ20 ~ Φ35 mmΦ50 ~ Φ135 mm
单次用料0.5g ~ 1000g0.5kg ~ 5kg数百公斤以上
产量范围0.01 ~ 2.5 kg/h1 ~ 80 kg/h80 ~ 3000 kg/h
主要用途极微量配方筛选、新材料探索配方研发、工艺优化规模化生产
电源要求220V民用电源380V工业电源380V工业电源
安装形式桌面式为主桌面式/落地式落地式

微型实验双螺杆挤出机可以用来进行混料实验挤出,也可以实现制品的生产挤出,广泛适用于化工配方、医药热熔挤出、高分子配混改性、新能源蓄电池匀浆、燃料助推剂等领域

二、工作原理

微型实验双螺杆挤出机由两根相互啮合的螺杆和“∞”形截面机筒组成,螺杆可同向或异向旋转。两根螺杆在机筒内旋转,相互啮合,在各种螺纹及混炼元件中产生强烈的物料传递交换、分流掺合以及剪切捏合等作用。

按双螺杆的旋转方向,可分为同向旋转和异向旋转两种

类型旋转方向特点适用场景
同向旋转两根螺杆同向旋转适用于高速配混,混合分散能力强高分子共混改性、反应挤出
异向旋转两根螺杆反向旋转正位移输送,适用于较低螺杆速度PVC等热敏材料、型材挤出

其工作过程主要包括以下阶段:

阶段功能描述
固体输送物料从加料口进入,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
混合分散通过螺纹元件和混炼元件产生剪切、捏合和分散作用
排气脱挥熔体中的挥发分通过排气口排出
建压挤出螺杆末端建立压力,将熔体从机头挤出

三、产品分类

微型实验双螺杆挤出机可按以下维度分类

分类维度类别说明
螺杆轴线相对位置平行双螺杆两根螺杆轴心线相互平行,直径相同

锥形双螺杆两根螺杆轴心线不平行,直径由大逐渐变小
螺杆旋转方向同向旋转两根螺杆旋转方向一致

异向旋转两根螺杆旋转方向相反(含向内、向外)
螺杆啮合程度啮合型螺杆相互啮合

非啮合型螺杆不相互啮合
安装形式桌面式可放置于实验台上操作

移动式配备小轮可灵活移动
结构形式剖分式(蚌壳式)机筒可水平开启,方便清洁和观察

整体式传统结构

3.1 平行双螺杆 vs 锥形双螺杆

对比维度平行双螺杆锥形双螺杆
螺杆形状直径一致小端直径小、大端直径大
典型直径7mm、10mm、11mm、12mm、16mm5/14mm、7/19mm
机头压力适应性适应较小机头压力适应较大机头压力
典型应用高分子共混、反应挤出PVC加工、医药热熔挤出
最小投料量约20g约5-10g

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》,挤出机型号以字母加数字表示

4.1 通用命名规则

代号位置含义常见代号
类别代号双螺杆混合型SH
组别代号挤出机J
品种代号双螺杆S
规格参数螺杆直径×长径比如16/40表示Φ16mm、L/D=40

4.2 常见微型机型命名示例

型号系列命名含义说明
CHT-12CHT-科锐系列,12-螺杆直径12mm南京科锐微型实验机
CHT-16B/DCHT-科锐系列,16-螺杆直径16mm,B/D-型号后缀南京科锐微型实验室双螺杆挤出机
HTGD-11HTG-哈尔技术/D-双螺杆,11-螺杆直径11.7mm哈尔技术微型热熔双螺杆挤出机
SJZS-7ASJZ-双螺杆挤出机/S-实验,7-小头直径7mm瑞鸣微型双螺杆挤出机
HAAKE Process 11Process系列,11-螺杆直径11mm赛默飞微型双螺杆挤出机

五、结构组成

微型实验双螺杆挤出机的主要结构组成如下

序号组成部分功能说明
1剖分式机筒水平开启式机筒,上半部分可拆卸分离,便于清洁
2积木式螺杆分段组合式螺杆,可根据应用要求自行配置
3传动系统包括电机、减速器、分配箱
4加料系统料斗及喂料装置
5加热/冷却系统多区独立电加热+强制水冷/风冷
6控制系统PLC可编程控制器+彩色触摸屏
7挤出模头可更换口模
8机座桌面式或移动式机架

5.1 剖分式机筒的核心优势

微型实验双螺杆挤出机普遍采用剖分式(蚌壳式)机筒设计

优势说明
快速清洁水平开启式机筒,可轻易打开进行清洁
直观观察可观察聚合物在机筒内的熔融和共混全过程
模块化设计机筒和螺杆均为模块化设计,可自由组合
内衬可更换机筒内衬可单独更换,经济便捷

5.2 积木式螺杆

微型实验双螺杆挤出机的螺杆采用积木式设计

特点说明
螺纹元件可换可根据工艺需求组合不同形式的螺纹元件
材质优良采用高级工具钢经氮化处理或进口合金钢
硬度高整体硬度HRC58-62度
与生产型设备几何相似便于从实验室放大到生产线

六、核心技术参数(全系列范围)

以下是微型实验双螺杆挤出机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Φ5 ~ Φ16 mm覆盖极微型至微型全系列
螺杆中心距11 ~ 13 mm与螺杆直径匹配
长径比 L/D16 ~ 48可根据工艺需要定制
主电机功率0.4 ~ 1.5 kW桌面级小功率
螺杆最大转速70 ~ 1000 rpm无极变速
单轴扭矩6 ~ 10 N·m与螺杆直径相关
参考产量0.01 ~ 2.5 kg/h取决于物料和工艺
单次最小投料量0.5 ~ 30 g极微量实验
温控范围室温 ~ 450°C覆盖绝大多数热塑性材料
温控精度±0.5 ~ ±1.0°C高精度温控
最大机头压力≤10 ~ 100 MPa视型号而定
加热方式电加热(多区独立)各段独立控温
冷却方式自然冷却/强制水冷全段或分段冷却
工作电源220V(±10%)单相民用电源即可驱动
外形尺寸约700×500×580 ~ 980×500×500 mm桌面级紧凑设计

七、常用主流型号规格表

7.1 南京科锐 CHT系列

南京科锐挤出机械有限公司的微型实验室双螺杆挤出机型号为CHT-16B/D,产能可从0克到5000克/小时不等,长径比可从16到48,满足共混改性和反应挤出等不同应用

型号螺杆直径(mm)转速(rpm)电机功率(kW)产量(g/h)长径比 L/D特点
CHT-12126000.55-0.7515-500可定制桌面微型实验机
CHT-16166001.1-1.520-100016-48微型实验室双螺杆挤出机

CHT-16系列产能低至50g/h起步,采用剖分式结构,模块化设计,易于清洁和观察,仅需民用电源即可运行

7.2 哈尔技术 HTGD系列

型号螺杆直径(mm)长径比电机功率(kW)转速(rpm)产量(kg/h)温控(°C)电源
HTGD-1111.740:116000.1-1350(可选450)220V
HTGD-2021.740:15.56001-20350380V

注:HTGD-20已超出微型范围,属于常规实验机型,列于此供对比参考。

7.3 赛默飞 HAAKE Process 11

参数项目规格
螺杆直径11 mm
长径比 L/D40
马达功率1.5 kW
转速范围10-1000 rpm
最高温度350°C(可选450°C)
最大压力100 bar
加热区7×5D电加热(可选水冷)
最小样品量约20 g
产量可达2.5 kg/h
主机尺寸820×480×410 mm
重量55 kg

HAAKE Process 11采用机电一体化台式设计,机筒结构为水平开启式,分段组合式螺杆可根据应用要求自行配置

7.4 Labtech 12mm系列

参数项目规格
螺杆直径12mm、16mm、20mm、26mm
长径比32倍、40倍、44倍、48倍
机筒形式可打开剖分式机筒
设计特点机筒和螺杆均为模块化设计,可自由组合
材质高级工具钢经氮化处理
控制系统高性能电脑全自动控制

Labtech系列主要特点包括模块化蚌壳式机筒方便打开观察或清洗、内衬可更换、完善的安全设计及多重报警功能

7.5 瑞鸣 SJZS-7A

参数项目规格
螺杆形式双锥型异向旋转
小头直径7 mm
大头直径19 mm
螺纹长度160 mm
螺杆转速70 rpm
机筒形式可开式
主电机功率0.55 kW
循环挤出用量5-7 g/次
直接挤出用量0.42 kg/次
加热功率2.5 kW
外形尺寸700×500×580 mm

7.6 成都筑丰立实 ZF12

参数项目规格
螺杆直径12.1 mm
长径比40:1 / 28:1
单轴扭矩6 Nm / 10 Nm
螺杆转速0-600 rpm连续可调
螺杆形式积木式
机筒形式上下剖分式机筒
最高温度280 / 400°C
温度分区机筒7区 + 机头单独加热
最小投料量30 g
连续产能200-2500 g/h
主电源220V(±10%)单相
电机220V、0.75-1.5kW伺服电机
PLC品牌西门子

7.7 各系列对比总览

系列直径范围(mm)产量范围最小投料量主要特点
CHT12-1615-1000g/h15g剖分式、模块化、民用电源
HTGD11.70.1-1kg/hPLC控制、高精度温控
HAAKE Process 1111可达2.5kg/h约20g水平开启式机筒、积木螺杆
Labtech12-26蚌壳式机筒、内衬可换
SJZS-7A7/19(锥形)0.42kg/次5-7g/次锥形异向、氮气保护
ZF1212.1200-2500g/h30g7区加热、西门子控制

八、选型指南

8.1 选型核心要素

选型要素考量要点建议
材料类型塑料、橡胶、食品、医药?是否腐蚀性?腐蚀性材料选哈氏合金
工艺目标混合、造粒、反应挤出?反应挤出需较长L/D
产量需求实验室研发(0.1-1kg/h)还是小批量?微量筛选选≤12mm
预算范围国产(10-50万元)vs 进口(50-200万元)综合考虑性价比
未来扩展性是否需要兼容多种材料研发?选模块化设计

8.2 按螺杆直径选型参考

螺杆直径推荐型号产量范围最小投料量推荐场景
≤7mmSJZS-7A5-7g/次5g极微量配方筛选、锥形异向
11-12mmHTGD-11、HAAKE Process 11、CHT-120.01-2.5kg/h15-20g高校课题组、昂贵材料研发
16mmCHT-1620-1000g/h20g微型实验室通用研发

8.3 选型流程

  1. 明确实验目标:配方筛选、工艺优化还是教学演示

  2. 确定物料和最小用量:评估单次实验所需最少原料量

  3. 选择螺杆直径和类型:平行 vs 锥形,同向 vs 异向

  4. 确定长径比:一般物理共混选32:1-40:1,反应挤出选40:1以上

  5. 确定结构形式:推荐剖分式,便于清洁和观察

  6. 配置控制系统:PLC触摸屏为标配

  7. 确认电源条件:实验室是否有380V电源?若无则选220V机型

  8. 厂家技术评估:与厂家沟通工艺方案

九、应用场景

微型实验双螺杆挤出机广泛应用于以下领域

应用领域具体应用典型用户
高校科研高分子材料研究、流变测试、教学演示高校实验室、研究所
医药热熔挤出缓释药物、难溶药物增溶医科大学、制药企业
工程塑料改性特种工程塑料配方开发改性塑料企业
功能母粒色母粒、功能母粒微量配方筛选母粒生产企业
可降解材料PLA、PBS、PBAT配方开发生物材料研发
新能源材料蓄电池匀浆、燃料助推剂新能源企业
医疗材料医用高分子材料研发医疗器械企业
航空航天材料高性能复合材料研发航空航天研发机构
纳米材料纳米级材料分散与复合纳米技术研究中心

典型实验场景

实验类型推荐型号单次用量说明
极微量配方筛选SJZS-7A / CHT-125-30g昂贵功能助剂筛选
医药热熔挤出HAAKE Process 11约20g热熔挤出工艺开发
常规共混改性CHT-1650-1000g覆盖多数共混需求
教学演示任意桌面型少量操作直观、安全便捷

十、安装方式

10.1 安装形式

微型实验双螺杆挤出机主要有两种安装形式

安装形式特点适用场景
桌面式直接置于标准实验台上空间有限的实验室
移动式配备可灵活移动的小轮子需要频繁移动的设备

10.2 安装要求

安装项目要求
电源220V(±10%)单相/50Hz(部分机型需380V)
地面平整、坚固的实验台面或地面
水平度水平仪校准
空间留有操作和维护空间
通风保证良好通风,便于散热和排气

10.3 安装步骤

  1. 场地准备:确认电源、水源等配套设施到位

  2. 设备就位:将主机平稳放置于预定位置

  3. 水平校准:使用水平仪调整水平度

  4. 辅助系统连接:连接冷却水等辅助系统

  5. 电气接线:按电气图纸接线,做好接地保护

  6. 空载试车:确认各系统运转正常

  7. 负载试车:用少量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
清洁每次使用后清理挤出机表面和内部的残留物料
润滑每日检查各润滑点
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

11.2 定期保养

保养项目周期内容
加热元件检查定期检查加热元件是否正常工作
热电偶校准定期校准温度传感器
螺杆检查按需打开剖分式机筒检查磨损情况
紧固螺栓检查开机前检查各连接部位紧固螺栓是否松动

11.3 操作注意事项

注意事项说明
充分预热每次开机前必须充分预热,各段温区达到设定温度并稳定10-15分钟
安装前清洁安装螺杆和模具前,要把各零件配合接触面清洗干净
紧固螺栓涂油紧固螺栓涂一层二硫化钼或硅油,方便高温状态拆卸
禁止重锤敲击拆装各零件时不许用重锤敲击各零件工作面
长期停用需较长时间停用时,应在螺杆、机筒等工作表面涂上防锈润滑脂

十二、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、安全保护动作检查程序,按正确开车顺序重新开车
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
主电机扭矩过高润滑系统故障、轴对准不良、轴承振动检查润滑系统、重新对中、检修轴承
机头压力不稳主电机转速不均匀、喂料电机转速不均匀检查主电机控制系统及轴承
物料喂料不畅颗粒大小不均、料斗内物料搭桥对物料进行预处理,安装破拱装置
温度过高温控系统故障检查温控系统,防止物料降解
产品挤出不均匀工艺参数不当调整工艺参数
物料塑化不良温度设置不当、螺杆配置不合理调整温度或螺杆组合
螺杆打滑背压太高、机筒或螺杆磨损检查背压和磨损情况

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
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
欧盟机械指令 2006/42/EC机械安全标准确保安全、人体工程学和性能
FAT测试工厂验收测试出厂前严格检验

13.2 行业通行要求

项目要求
安全防护符合CE安全要求,紧急停机装置与各种安全保护
温控精度±0.5 ~ ±1.0°C
压力测量精度高精度传感器
螺杆材质氮化钢、高速钢或哈氏合金

十四、技术趋势

14.1 微型化趋势

趋势方向具体内容
更小直径从12mm向7mm、5mm甚至更小发展
更低用量单次实验用料从30g降至5g、3g乃至0.5g
更高精度温控精度±0.5°C,转速控制更精准

14.2 智能化控制

智能化功能说明
智能控制系统实时监测并记录主电机功率(转矩)、能耗等数据
AI工艺优化通过机器学习预测最佳螺杆组合和工艺窗口
在线监测技术结合红外光谱或拉曼探头实时分析成分均匀性
数据可追溯每一次实验数据真实可靠、可重复

14.3 模块化与灵活性

趋势说明
积木式螺杆螺纹元件可自由组合,适应不同工艺
长径比可调从16:1到48:1灵活配置
快开式机头清料换网快捷
模块化设计支持快速更换螺杆元件以适应不同工艺

14.4 绿色与精密

  • 低能耗:微型化设计降低能耗

  • 低浪费:微量实验减少昂贵原料浪费

  • 高重复性:温控精度、转速稳定性经过严格验证

  • 民用电源:220V单相电源即可运行,适应性强

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4月,坐落于江苏省南京市江宁经济技术开发区,是一家专注于高聚物配混改性挤出成套装备研发、设计、制造、工程交付与进出口贸易的国家高新技术企业。公司以CHT系列高速高扭同向双螺杆挤出机组为核心拳头产品。

运营模式

基地位置职能
南京总部江宁区日新路2号研发中心、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裕安西路59号全球标准化规模化生产基地

微型实验室双螺杆挤出机产品

科锐公司为满足高校和科研院所对微型实验机的需求,推出了CHT系列微型实验室双螺杆挤出机

型号螺杆直径(mm)产量长径比 L/D特点
CHT-121215-500g/h可定制桌面微型实验机
CHT-16B/D1620-1000g/h(最大5000g/h)16-48微型实验室双螺杆挤出机

核心优势

  • 专为医疗、大学和科研中心设计

  • 整体结构紧凑、小巧且精致

  • 产能可从0克到5000克/小时不等

  • 螺杆长径比可从16:1到48:1

  • 满足从共混改性到反应挤出的不同要求

  • 采用分体结构和模块化设计,易于清洁,可观察聚合物在机筒内的全过程

  • 采用快速开断插头连接民用电力(220V),无需工业电力

  • 车身配备可灵活移动的小轮子,也可放置在实验台上

  • 可根据不同配方和工艺优化设计

技术实力

  • 自主完成机筒、螺杆、高扭矩传动箱体、螺纹元件等核心耐磨部件的加工

  • 配备全套数控镗铣、精密磨床、热处理加工设备

  • 实现研发、加工、组装、测试一体化闭环生产

  • 科锐自主研发15.6mm微型双螺杆机组(CHT-16),产能低至50g/h

资质荣誉

资质类别具体认证
科创资质国家高新技术企业
科创资质江苏省科技型中小企业
税务信用税务A级纳税人