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一、产品定义
实验双螺杆挤出机（又称实验室双螺杆挤出机、双螺杆塑料挤出实验机）是主要用于聚合物塑料方面研究的设备，主要服务于各高校、企业和研究所的研发工作。其最显著的特点是螺杆直径较小，在应用研发时能很大程度上减少用料的使用量。
实验双螺杆挤出机采用剖分式同向平行双螺杆结构，机筒可剖分打开，螺杆和机筒内衬套采用“积木式”设计，可随意组合。这种设计使得设备能够以极少的物料用量（最低可至30-100克）完成配方筛选、工艺优化等实验任务。
实验双螺杆挤出机与工业量产型双螺杆挤出机的核心区别如下：
| 对比维度 | 实验双螺杆挤出机 | 工业量产双螺杆挤出机 |
|---|---|---|
| 螺杆直径 | Φ11.7 ～ Φ35 mm | Φ50 ～ Φ135 mm |
| 单次用料 | 30g ～ 5kg | 数百公斤以上 |
| 产量范围 | 0.1 ～ 80 kg/h | 80 ～ 3000 kg/h |
| 主要用途 | 配方研发、工艺验证 | 规模化生产 |
| 灵活性 | 极高，可频繁更换配方 | 相对固定 |
| 占地面积 | 桌面级至小型 | 大型工业场地 |
二、工作原理
实验双螺杆挤出机的主机双螺杆为同向啮合式结构。两根螺杆在机筒内同向旋转，相互啮合，在各种螺纹及混炼元件中产生强烈而复杂的物料传递交换、分流掺合以及剪切捏合等作用。这些作用可通过改变螺杆构型及操作工艺条件实现充分自如的调节控制。
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 | 混炼分散能力强，擅长分布混合和反应挤出 | 实验室通用研发，覆盖90%以上的塑料共混改性任务 |
| 异向旋转 | 两根螺杆反向旋转 | 正位移输送能力强，停留时间分布窄，剪切较弱 | PVC等热敏材料、橡胶连续混炼 |
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
实验双螺杆挤出机可按以下维度分类：
| 分类维度 | 类别 | 说明 |
|---|---|---|
| 螺杆旋转方向 | 同向旋转 | 实验室通用研发首选 |
| 异向旋转 | PVC、热敏橡胶等特殊材料 | |
| 螺杆轴心线 | 平行双螺杆 | 主流结构，适用于绝大多数高分子材料 |
| 锥形双螺杆 | 适用于硬质PVC制品等 | |
| 结构形式 | 剖分式（蚌壳式） | 机筒可打开，方便清洁和观察 |
| 整体式 | 传统结构，逐步被剖分式取代 | |
| 安装形式 | 桌面型 | 螺杆直径≤16mm，适合极微量实验 |
| 落地型 | 螺杆直径20-35mm，适合常规实验室 | |
| 应用层级 | 微型/教学型 | 产量＜1kg/h，用于教学演示和极微量筛选 |
| 研发型 | 产量1-20kg/h，用于配方研发 | |
| 中试型 | 产量5-80kg/h，用于放大验证 |
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20/40表示Φ20mm、L/D=40 |
4.2 常见实验机型命名示例
| 型号系列 | 命名含义 | 说明 |
|---|---|---|
| HTGD-16 | H-品牌/T-实验/G-挤出/D-双螺杆，16-螺杆直径16mm | 哈尔技术实验双螺杆 |
| HTGD-20 | 同上，20-螺杆直径21.7mm | 应用最广的主流型号 |
| HTGD-35 | 同上，35-螺杆直径35mm | 中试放大验证 |
| CHT-16B/D | CHT-科锐系列，16-螺杆直径16mm | 南京科锐微型实验室机 |
| Lab-20 | Lab-实验室，20-螺杆直径22mm | 越升实验系列 |
| LTE16-32 | LTE-实验双螺杆，16-直径16mm，32-长径比32 | Labtech实验机 |
五、结构组成
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 | 由上下两半组成（蚌壳式），可快速打开进行清洁和观察 |
| 2 | 积木式螺杆 | 由安装在六角形硬化轴上的独立螺杆元件组成，可灵活组合 |
| 3 | 传动系统 | 包括主电机、减速箱、分配箱，提供精确的转速控制 |
| 4 | 加料系统 | 体积计量或失重计量喂料，变频调速螺旋强制下料 |
| 5 | 加热/冷却系统 | 电加热（铸铝加热器）+水冷/风冷，各段独立控温 |
| 6 | 真空排气系统 | 排除熔体中的挥发分 |
| 7 | 控制系统 | PLC可编程彩色触摸屏，人机界面作业，进程动态显示 |
| 8 | 挤出模头 | 快换机头，可配圆柱形、空心形、片材形等多种模头 |
| 9 | 冷却水槽 | 不锈钢水槽，用于拉条冷却 |
| 10 | 切粒装置 | 切削速度可调、变频调速 |
剖分式结构的核心优势：
快速清洁：旋松紧固螺栓后可轻易向两侧打开机筒，方便清洁或更换螺杆组件
直观观察：可观察被加工聚合物的熔融和共混特性
积木式组合：螺杆和机筒内衬套可根据物料品种灵活组合
局部更换：磨损部件可单独更换，降低维修成本
微量实验：最低仅需30-100克原料即可完成挤出实验
六、核心技术参数（全系列范围）
以下是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 | Φ11.7 ～ Φ35 mm | 覆盖微型至中试全系列 |
| 长径比 L/D | 16 ～ 64 | 可根据工艺需要定制 |
| 主电机功率 | 0.55 ～ 18.5 kW | 随规格增大而增加 |
| 螺杆最大转速 | 120 ～ 800 rpm | 实验室级通常600rpm |
| 单轴扭矩 | 15 ～ 40 N·m | 与螺杆直径相关 |
| 参考产量 | 0.06 ～ 80 kg/h | 取决于物料和工艺 |
| 温控范围 | 常温 ～ 450°C | 覆盖几乎所有热塑性材料 |
| 温控精度 | ±0.5 ～ ±1.0°C | 高精度温控 |
| 熔体压力测量 | 0 ～ 35 MPa | 精度0.2%F.S |
| 加热方式 | 电加热（铸铝/陶瓷加热器） | 各段独立控制 |
| 冷却方式 | 水冷/风冷 | 全段或分段冷却 |
七、常用主流型号规格表
7.1 HTGD系列（哈尔技术）
| 型号 | 螺杆直径(mm) | 长径比 L/D | 电机功率(kW) | 转速(rpm) | 产量(kg/h) | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HTGD-11 | 11.7 | 40:1 | 0.55-0.75 | 600 | 0.1-1 | 教学演示、极微量配方筛选 |
| HTGD-16 | 15.6 | 40:1 | 2 | 600 | 0.1-5 | 高校课题组、小批量验证 |
| HTGD-20 | 21.7 | 40:1 | 5.5 | 600 | 0.5-20 | 应用最广，覆盖多数共混需求 |
| HTGD-35 | 35 | 40:1 | 18.5 | 600 | 5-80 | 放大验证、接近量产条件 |
温控范围350°C（可选450°C），温控精度±1.0°C，熔体压力测量范围0~35MPa
7.2 CHT系列（南京科锐）
| 型号 | 螺杆直径(mm) | 转速(rpm) | 电机功率(kW) | 产量(g/h) | 长径比 L/D | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CHT-12 | 12 | 600 | 0.55-0.75 | 15-500 | 可定制 | 桌面微型实验机 |
| CHT-16B/D | 16 | 600 | 1.1-1.5 | 20-1000 | 16-48 | 微型实验室双螺杆挤出机 |
| CHT-20 | 20 | 600-1200 | — | 24-80 kg/h | 可定制 | 实验室中试放大 |
CHT-16B/D产能可从0g到5000g/hr，长径比可从16到48，满足共混改性和反应挤出等不同应用
7.3 LAB系列（越升）
| 型号 | 直径(mm) | 转速(rpm) | 长径比 L/D | 电机(kW) | 产能(kg/h) |
|---|---|---|---|---|---|
| Lab-20 | 22 | 720 | 32-64 | 7.5 | 5-20 |
| Lab-30 | 30 | 600 | 32-64 | 18.5 | 15-40 |
7.4 TwinLab系列（Anton Paar）
| 型号 | 螺杆直径(mm) | 长径比 | 最大扭矩(N·m) | 产量(kg/h) |
|---|---|---|---|---|
| B-TSE-A 12/36 | 12 | 36 | 2×15 | 0.06-5 |
| B-TSE-A 20/40 | 20 | 40 | 2×40 | 0.5-20 |
7.5 各系列对比总览
| 系列 | 直径范围(mm) | 产量范围 | 典型应用 | 主要特点 |
|---|---|---|---|---|
| HTGD | 11.7-35 | 0.1-80kg/h | 配方研发、工艺优化 | 剖分式机筒、积木螺杆、西门子PLC |
| CHT | 12-20 | 15g-80kg/h | 微量共混、反应挤出 | 微型化、剖分结构、长径比可调 |
| LAB | 22-30 | 5-40kg/h | 新材料研究、小批量生产 | 模块化设计、紧凑外观 |
| TwinLab | 12-20 | 0.06-20kg/h | 质量控制、工艺开发 | 高精度、数据可追溯 |
八、选型指南
8.1 选型核心要素
| 选型要素 | 考量要点 | 建议 |
|---|---|---|
| 实验目的 | 配方筛选、工艺优化、教学演示 | 配方筛选选通用型，特殊工艺选定制型 |
| 物料特性 | 热敏性、粘度、填充比例 | 热敏物料选异向旋转 |
| 单次用量 | 原料成本、可获得性 | 昂贵材料选微型机（最低30g） |
| 产量需求 | 0.1-1kg/h 还是 5-80kg/h | 微量筛选选HTGD-11/16，放大验证选HTGD-35 |
| 长径比 | 物理共混 vs 反应挤出 | 反应挤出需较长L/D |
| 预算 | 设备购置成本 | 综合考虑性能和价格 |
8.2 按螺杆直径选型参考
| 螺杆直径 | 推荐型号 | 产量范围 | 推荐场景 |
|---|---|---|---|
| ≤12mm | HTGD-11、CHT-12 | ＜1kg/h | 极微量配方筛选、教学演示 |
| 16mm | HTGD-16、CHT-16 | 0.1-5kg/h | 高校课题组、小批量验证 |
| 20-22mm | HTGD-20、Lab-20 | 0.5-20kg/h | 应用最广，覆盖多数共混需求 |
| 30-35mm | HTGD-35、Lab-30 | 5-80kg/h | 放大验证、接近量产条件 |
8.3 选型流程
明确实验目标：配方筛选、工艺优化还是教学演示
确定物料和用量：评估单次实验所需原料量
选择螺杆直径：根据用量和产量需求匹配
确定长径比：物理共混选32:1-40:1，反应挤出选40:1以上
选择旋转方向：通用研发选同向，PVC等热敏材料选异向
确定结构形式：推荐剖分式，便于清洁和观察
配置控制系统：PLC触摸屏为标配
厂家技术评估：与厂家沟通工艺方案
九、应用场景
实验双螺杆挤出机广泛应用于高分子材料及相关领域的研发工作：
| 应用领域 | 具体应用 | 典型用户 |
|---|---|---|
| 高校科研 | 聚合物材料研究、流变测试、教学演示 | 高校实验室、研究所 |
| 企业研发 | 配方研发、工艺优化、质量控制 | 企业研发中心 |
| 工程塑料改性 | PA66粉料改性、高分子合金共混 | 改性塑料企业 |
| 功能母粒 | 色母粒、功能母粒配方开发 | 母粒生产企业 |
| 可降解材料 | PLA、PBS、PBAT配方开发 | 生物材料研发 |
| 反应挤出 | 聚合反应、接枝反应 | 高分子合成研发 |
| 食品/化妆品 | 食品挤出、化妆品原料研发 | 食品、日化企业 |
| 新能源材料 | 电池材料、功能复合材料 | 新能源企业 |
| 医疗材料 | 医用高分子材料研发 | 医疗器械企业 |
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 | HTGD-11/CHT-12 | 30-100g | 昂贵功能助剂筛选 |
| 常规共混改性 | HTGD-20 | 0.5-5kg | 覆盖90%以上共混需求 |
| 中试放大验证 | HTGD-35 | 5-20kg | 接近量产条件验证 |
| 教学演示 | 任意桌面型 | 少量 | 操作直观、数据可追溯 |
十、安装方式
10.1 安装形式对比
| 安装形式 | 适用型号 | 特点 | 场地要求 |
|---|---|---|---|
| 桌面式 | HTGD-11/16、CHT-12/16 | 无需地基，直接置于标准实验台 | 标准实验台面 |
| 落地式 | HTGD-20/35、Lab-20/30 | 直接放在平整地面上 | 1.5m×5m平整地面 |
10.2 安装要求
| 安装项目 | 要求 |
|---|---|
| 电源 | 三相380V/50Hz，根据功率配置相应容量 |
| 地面 | 平整、坚固的水泥地面，厚度约100-150mm |
| 水平度 | 水平仪校准，误差≤0.1mm/m |
| 冷却水 | 接通软水冷却系统 |
| 空间 | 留有足够的操作和维护空间 |
| 通风 | 保证良好通风，便于散热和排气 |
10.3 安装步骤
场地准备：确认电源、水源、气源等配套设施到位
设备就位：将主机平稳放置于预定位置
水平校准：使用精密水平仪调整水平度
辅助系统连接：连接喂料器、冷却水、真空系统等
电气接线：按电气图纸接线，做好接地保护
空载试车：确认各系统运转正常
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 | 每班 | 清洁机器表面及周边 |
| 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 |
| 扭矩监测 | 连续 | 关注扭矩值是否异常 |
11.2 定期保养
| 保养项目 | 周期 | 内容 |
|---|---|---|
| 更换润滑油 | 初次300小时，之后3000小时/年 | 更换齿轮箱润滑油 |
| 检查螺纹元件 | 按需 | 打开剖分式机筒检查磨损情况 |
| 检查机筒内衬 | 按需 | 检查内衬套磨损程度 |
| 电气检查 | 6个月 | 检查电刷磨损、电阻值 |
| 热电偶检查 | 定期 | 检查接触是否良好 |
11.3 停机维护要点
突然停电时，应立即停止主传动和加热
恢复供电后，必须重新加热到指定温度并保温一段时间后再启动
重点检查驱动螺杆转动的直流电动机的电刷磨损情况
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 | 检查程序逻辑，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、螺杆元件干涉 | 检查喂料机，检修轴承和加热器，调整螺杆组合 |
| 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 |
| 扭矩异常升高 | 物料塑化不良、螺杆与机筒间隙过小、异物进入 | 检查物料含水率，调整间隙，清理异物 |
| 机头压力不稳 | 主电机转速不均匀 | 检查主电机控制系统及轴承 |
| 料筒温度不稳 | 加热系统故障、温控仪器故障、加热元件老化 | 检查加热系统和温控仪器 |
| 喂料堵塞 | 原料结块、喂料喉部有异物 | 检查喂料电机PID参数，清理异物 |
| 螺杆打滑 | 背压太高、机筒磨损、温度不当 | 调整工艺参数，检查磨损情况 |
| 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 |
|---|---|---|
| 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 |
| JB/T 6491-2015 | 异向双螺杆塑料挤出机 | 异向双螺杆专项标准 |
| JB/T 5419-2023 | 双螺杆塑料挤出机 | 双螺杆挤出机检测规范 |
| ISO 9001 | 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，元器件通过CE认证 |
| 温控精度 | ±0.5 ～ ±1.0°C |
| 压力测量精度 | 0.2%F.S |
| 材质要求 | 螺杆元件采用耐磨合金钢（如W6Mo5Cr4V2） |
十四、技术趋势
14.1 微型化与微量实验
微型双螺杆挤出机机身尺寸仅为大型设备的1/10-1/5，已成为实验室小批量研发的“神器”。最低仅需30克原料即可完成挤出实验，极大降低了昂贵材料的研发成本。
| 趋势方向 | 具体内容 |
|---|---|
| 更小直径 | 从20mm向16mm、12mm甚至更小发展 |
| 更低用量 | 单次实验用料从公斤级降至克级 |
| 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
现代实验室小型双螺杆挤出机配备先进的智能化控制系统：
| 智能化功能 | 说明 |
|---|---|
| PLC程控系统 | 实现数字化、智能化控制 |
| 变频调速 | 精确控制螺杆转速 |
| 数据采集与分析 | 支持实验数据记录和追溯 |
| 远程诊断 | 专家可通过网络模块诊断机器 |
| 触摸屏操作 | 人机界面，操作直观 |
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 |
| 可更换内衬 | 机筒内衬可更换，延长使用寿命 |
| 快开式机头 | 清料换网快捷 |
| 长径比可调 | 从16:1到64:1灵活配置 |
14.4 绿色与精密
低能耗：小型化设计降低能耗
低浪费：微量实验减少原料浪费
高重复性：温控精度、转速稳定性、扭矩一致性经过严格验证
数据可追溯：每一次实验数据都真实可靠、可重复
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，万平级装配车间 |
实验双螺杆挤出机产品
科锐公司为满足高校和研究院所对小型、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-12 | 12 | 15-500g/h | 可定制 | 桌面微型实验机 |
| CHT-16B/D | 16 | 20-1000g/h（最大5000g/h） | 16-48 | 微型实验室双螺杆挤出机 |
| CHT-20 | 20 | 24-80kg/h | 可定制 | 实验室中试放大 |
核心优势：
产量从50g到1000g/h均可实现
螺杆长径比可从16:1扩展到48:1
满足从共混改性到反应挤出的不同要求
机筒采用剖分结构，方便清洁和观察
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
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 | 2025年度税务A级纳税人 |
