1 介（jiè）紹 

擠出機作（zuò）為高聚物生產、改性、和（hé）成型加工的（de）主要設備，已越來越得到廣泛應用，目前塑料成形（xíng）加工總量（liàng）約有1/3是擠出機上完成的。絕大部分高聚物生產過程中（zhōng），下遊工序都是用擠出機進行脫水、脫揮、幹燥和造粒（lì）的。擠出機（jī）的性能對擠出物的質量有重要影響，因此如何提高擠出機的性能（néng）一直是塑料加工技術工作（zuò）者（zhě）關注的熱點。隨著（zhe）國民（mín）經濟高速（sù）發展和現代國防建（jiàn）設的需要，對高分子材料的品種、性（xìng）能和質（zhì）量提出更高要求，從而要求有新的混煉（liàn）技術和裝備來滿足這（zhè）個需（xū）要（yào）。為此，美國、瑞士、日本、德國等發達國家相繼推出FCM連續混煉機、BUSS混（hún）煉（liàn）機（jī）（往複式單螺杆銷釘擠出機（jī））、KCK混煉機（串聯式磨盤擠出機）、Pomini密煉機和同向平行雙螺杆（gǎn）擠出機等新型混煉機（jī）。盡管這些混（hún）煉機的結構（gòu）、原理有所（suǒ）不同，但它們都有共同追求的技術目標，即、多功能、經濟地完成混（hún）煉的三要素：剪切、分流和（hé）置換。在特種擠出機的研（yán）究領域，經我國廣大科技工作者努（nǔ）力，在一些主要（yào）的（de）幾種如（rú）排氣（qì）擠出機、串聯式磨盤螺杆擠出機、往複式單螺杆銷釘擠出機、發泡擠出機、帶熔體齒輪泵的擠（jǐ）出機、串聯式多階擠出機、行星螺杆擠出機等在（zài）均有廠家生產，具備了獨立研究的能力，共享有（yǒu）自主知識產權，目前已進入係列化開發研製階段。下麵將著重就串聯（lián）式磨盤螺杆擠出機和（hé）往複式單螺杆銷（xiāo）釘擠出機的應用範圍、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 串聯式磨盤擠出機（jī）

串聯式磨盤擠出機適用於從（cóng）橡膠、塑料到陶瓷等各類工業材料的連續密煉機；可製取（qǔ）其（qí）它螺（luó）杆擠出機無法加工的特殊高分子（zǐ）合金材料及高填充的物料，列如：塑料的納米熔融插（chā）層改性（xìng），如PET/MMT熔融插層改性；塑料與有機填（tián）充料的共混改（gǎi）性，PVC與木粉的共混改性；熱敏性物料（liào）的共混，如粉末塗料（liào）的製備；再生膠脫硫；一步法PVC異型材成型。如圖1所示

2.2往複（fù）式單螺杆銷釘擠出機，又稱Buss機，不僅（jǐn）是（shì）生產（chǎn）塑料粉料和塗料的理想設備，而且還適用於工程塑（sù）料、電線電纜（lǎn）料、軟硬PVC、熱（rè）固性塑（sù）料以及各種色母料的配混、造粒和（hé）成型。尤其在加工那些要求混煉質量高而且又對剪切和加熱比較敏（mǐn）感的物料時，該機更能顯示出（chū）其“三低一高”（低（dī）壓力、低（dī）剪切、低溫升和高混煉質量）的特有（yǒu）優勢。圖2所示

3 新（xīn）一（yī）代機型的開（kāi）發研製

3.1 新一代串聯式磨盤擠出機

新（xīn）一（yī）代串聯式磨（mó）盤擠出機的設計開（kāi）發是在本（běn）實驗室現有機組的基礎上進行的。新一代機型的加料（liào）段中螺杆采（cǎi）用錐形（xíng）大導程螺紋元件，機（jī）筒（tǒng）內（nèi）襯套上開設有軸向溝槽，以加大螺杆加料段輸送和建壓能力，其結構三維模型如（rú）圖2所示；新一代機型的螺杆仍然采用組合的形式（見圖3），但動盤與定盤之間的間隙采用非等間隙設計，更有利於物料的分散混合；計（jì）量段螺杆幾何參數進行了優化設計，采用小導程螺紋（wén）元件，起到穩定擠出和建立壓力的作用。

除了擠壓係統外，新機型的加熱冷卻（què）係統也在原有基（jī）礎（chǔ）上進行了（le）改進（jìn）。新機型的加熱冷卻方案如下：1螺杆芯軸內部通入導熱油，通過（guò）控製導熱油溫度來控製螺（luó）杆（gǎn）溫度（dù）；2加料段機筒通入冷（lěng）卻水進行強製冷卻；3熔融段機筒、計量段機筒和機頭機筒采用導熱油（yóu）加熱冷卻方式（shì），熔融段每段定盤、計量段機筒和機頭采用獨立溫控。

3.2 新一代往複式單螺杆銷釘擠出機（jī）

目前，往複式單（dān）螺杆銷（xiāo）釘擠出機的技術和市場基本上被瑞士Buss公司壟斷，為了打破壟斷，我校橡膠塑料機械研究運用CAE/CAD技術，對往複式單螺杆銷釘擠出機（jī）的運動軌跡進行了（le）動態（tài）模擬，對其流場進行了數值計（jì）算，在此基礎上開發研製了有自主知識產權（quán）的WXJ-45型往複式單螺杆銷釘擠出機，並配（pèi）置了（le）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發區以及新型混煉元件的（de）研製，圖4為WXJ-140往（wǎng）複式單螺杆銷釘擠出機擠壓（yā）係統三維造型，圖5為新一代四排銷釘混煉元件三維模（mó）具。

4 混合性研究

眾所周知（zhī），混（hún）合分為兩種，分散混合和分布混合。理論研究中，將這兩種機型（xíng）的混煉性能作為研（yán）究。

4.1串聯式磨盤擠出機

圖6的6幅圖片描述了磨盤擠出機分布混合（hé）過程。（1）中物料處於入口位置，隨著動盤旋轉物（wù）料進入動盤和定盤的間隙，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（kě）以看出，隨著物料在動盤和定盤的間隙的輸送，同種顏色聚團現（xiàn）象越來越少。圖（4）～（6）是動盤的另外（wài）一麵，可（kě）見，當物料爬過動盤頂部（bù），進入動（dòng）盤與另一（yī）定盤之間間隙後，分布混煉的效果就更加。從磨盤的混煉原理（lǐ）來看，其分散混合性（xìng）能主要就體（tǐ）現在動盤和定盤之間相對運動所產生的剪切（qiē）應力。磨盤轉動（dòng）速度（dù）越快，動盤和定盤之間的（de）間隙越小，產生的剪切速率越大，剪切應力越大，越有利（lì）於分散相在主體聚合物（wù）中的（de）分散混合。對新一代磨（mó）盤機來說（shuō），每段定盤都采（cǎi）用高精度獨（dú）立溫控係統，再加上磨盤非等間隙設計，可將處於動盤和定盤間的物料溫度控製在結（jié）晶溫度範圍（wéi）內，這樣可以將分散相固定於主體聚合物中，使得剪切應力更有效的作（zuò）用於分散（sàn）相，從而更有利於分散相充分破碎，以達到較好的分散混合性能。