剖析三螺桿造粒機與雙螺桿造粒機的優(yōu)劣

　　      高速嚙合型同向雙螺桿的應(yīng)用已非常普遍，而高速嚙合型雙螺桿擠出機是近年剛出現(xiàn)的新產(chǎn)品，其優(yōu)異的性能越來越受人關(guān)注，但其還缺乏深入的研究 
      1、機械設(shè)計角度看，三種類型的混合擠出機都是組合式，有利于加工工藝的調(diào)整。螺筒設(shè)計上，三種機型基本一樣，只是內(nèi)孔的數(shù)量及布置方式有區(qū)別。螺桿設(shè)計上，三種機型也一樣。同樣規(guī)格元件都能通用。所以，從機械角度上講，雙螺桿擠出機所有的應(yīng)用領(lǐng)域都可用LTS型及TTS型更好的替代而無需改變加工工藝，并可制造出更優(yōu)異性能的材料。

      2、從項4看出，三螺桿擠出具有更好分流效果和更多次的剪切，所以具有更好的分布混合和分散混合[1]。生產(chǎn)高濃度PE炭黑色母粒時，因炭黑顆粒細(xì)度高，且在混煉、造粒過程中，與載體樹脂的相容性差，會因粒徑小而產(chǎn)生團(tuán)聚作用，使炭黑顆粒在樹脂中分散不均勻，影響質(zhì)量。雙螺桿生產(chǎn)這種色母粒時，因只有一個嚙合區(qū)，剪切力度和剪切次數(shù)達(dá)不到理想效果，因此需要很大的螺桿長徑比，才能打破顏料顆粒的團(tuán)聚作用，且炭黑添加量很難超過45%，否則會因剪切作用不強而造成分散不均，也會因瞬時扭矩過大而造成非正常停機；如果在高攪機內(nèi)混合不均的話，到雙螺桿內(nèi)也很難達(dá)到均勻分散。而三角形三螺桿具有三個嚙合區(qū)，運轉(zhuǎn)起來相當(dāng)于三對雙螺桿同時作用，物料在其中經(jīng)受的剪切次數(shù)要成倍高于雙螺桿[2]，相同螺桿長徑比下，其混合效果是雙螺桿的3倍，各組分很容易得到均勻化和微粒化，物料在空間多個層面上充分交換流動，達(dá)到良好的塑化分散效果，且能夠?qū)崿F(xiàn)55%的高填充比例，加料和輸送也非常穩(wěn)定；另外，它的自潔性優(yōu)良，避免出現(xiàn)物料死角，使生產(chǎn)出的產(chǎn)品性能均一。
      生產(chǎn)炭黑屏蔽料、雙防母料、抗靜電母料等功能母料時，這些物料，因其有效成分成本高昂，要求其添加量盡可能地小，而分散盡可能地均勻，以小的添加量獲得優(yōu)良的效果；而像PP無鹵阻燃料，其無鹵阻燃劑添加量大才能達(dá)到鹵系阻燃的效果，但分散不均的話不僅影響制品的物理機械性能，也影響阻燃效果。三螺桿優(yōu)異的剪切分散混合性能，正好滿足這點要求。
      也就是說，三螺桿用較小的長徑比，就能夠?qū)崿F(xiàn)與雙螺桿等同甚至更優(yōu)異的混合分散效果，既提高了物料質(zhì)量，簡化了生產(chǎn)工序，降低了成本，是母料生產(chǎn)商制造高性能、高品質(zhì)產(chǎn)品的理想選擇。

      3、從項5看出，三螺桿具有更大的排氣界面面積，更有利于排氣操作，使排氣對產(chǎn)量的影響降到最低。在生產(chǎn)除味母粒時，使用到一種比表面積大、內(nèi)部孔穴結(jié)構(gòu)多的助劑，對小分子物質(zhì)具有物理選擇吸附和化學(xué)反應(yīng)的特性，利用其物理吸附特性，用它加工成的除味母料可以有效地除去一些塑料中散發(fā)出異味的低分子物，如硫化氫、氯化氫等，以及水分子等對加工有害的物質(zhì)。但母粒造粒過程中，由于這種助劑的特殊孔穴結(jié)構(gòu)，在運輸儲存和生產(chǎn)加工過程中其內(nèi)部會吸收大量的氣體和水分，使用雙螺桿造粒，第一個排氣口處因氣體過多將料頂出而溢料，在第二個排氣口抽真空脫揮，結(jié)果因揮發(fā)份太多，受熱后氣體帶著料從排氣口膨出，堵塞真空管道，氣體根本不能正常排出，只能停機。而用一字型三螺桿生產(chǎn)這種母料，即使不用抽真空，揮發(fā)份也能順利脫除，兩個排氣口都沒有膨出現(xiàn)象，且顆粒顏色、粒形均一，證明揮發(fā)份脫除很充分。這是由于它的三根螺桿一字排列，兩個嚙合區(qū)相當(dāng)于兩個雙螺桿同時作用，物料被細(xì)致地分流，在三根螺桿表面的暴露面積加大，即表面更新作用加大，幾乎是雙螺桿的2倍，所以物料內(nèi)部的小分子更易于脫除干凈，達(dá)到良好的排氣效果，使生產(chǎn)出的料粒具有更高的外觀質(zhì)量和物理機械性能，也使排氣對產(chǎn)量的影響降到最低。
      由此可見，使用三螺桿造粒無論從產(chǎn)品性能還是生產(chǎn)狀態(tài)、排氣脫揮方面，都明顯優(yōu)于普通雙螺桿，用它制備一些含可揮發(fā)性氣體多、排氣要求高的物料非常適用。

      4、從項6看出，三螺桿具有更寬的滯留時間范圍，更有利于滯留時間短和滯留時間長的加工工藝。
降低交聯(lián)PE料分子量的工藝，是要求交聯(lián)PE的長碳鏈盡可能完全地降解成分子量分布窄的小分子物質(zhì)，用普通雙螺桿處理這種交聯(lián)PE料，至少需要60：1的長徑比才能達(dá)到要求，但設(shè)備空間大，耗能高；而一字型三螺桿只要36：1左右的長徑比，就可以實現(xiàn)比雙螺桿更好的塑化混合效果，三螺桿強烈的剪切作用，優(yōu)良的自潔性能，使物料在螺桿之間反復(fù)交換流動，在料筒中受熱均勻，不會出現(xiàn)在雙螺桿中，因主機轉(zhuǎn)速過快而造成在機筒內(nèi)滯留時間短，沒能充分均勻塑化的現(xiàn)象，相對延長了滯留時間，保證了交聯(lián)PE分子鏈降低的程度，而且三螺桿對反應(yīng)溫度和螺桿轉(zhuǎn)速的控制較雙螺桿要精確，這些對擠出都非常有利。
      在進(jìn)行PE的接枝反應(yīng)擠出時，要求物料盡可能久的停留在機筒內(nèi)，而引發(fā)劑添加量有限，這就要求引發(fā)劑在體系中的分散一定要均勻，使接枝物在引發(fā)劑的作用下，盡可能均勻完全地接枝到樹脂上，使用雙螺桿，往往是利用其高轉(zhuǎn)速形成的高剪切，優(yōu)勢是明顯的。
      在制備PET、PBT等工程塑料和PC/PBT等合金料時，使用小長徑比的一字型三螺桿，使物料滯留時間盡可能短，以避免其酯鍵受熱分解，其均勻有效的剪切，同樣能達(dá)到優(yōu)良的塑化效果。而三角形的三螺桿在這方面更具突出優(yōu)勢，所需長徑比更小，剪切分散效果更好[3]。

       5、從項4、6、7看出，三螺桿具有更低的能耗。三螺桿的產(chǎn)量隨螺桿轉(zhuǎn)速提高的增長幅度比雙螺桿大[4]，正位移輸送能力強，它的長徑比短，螺桿長度僅有常規(guī)雙螺桿的二分之一，降低能耗非常顯著，物料在機筒內(nèi)自由流動的空間增大，有利于降低螺桿扭矩，從而降低能耗，且三螺桿的長徑比短，機型小，占用空間也小，對水、電等能源的損耗比一般雙螺桿機都小很多。
      生產(chǎn)加工上述半交聯(lián)PE料時，使用南京產(chǎn)的TE-75機，要達(dá)到2.5T/天的產(chǎn)量，其主機電流接近180A，而用我公司自行研制的一字型三螺桿LTS-52，達(dá)到相同產(chǎn)量時主機電流只有69A，也就是說如果提高喂料量，還可以繼續(xù)增加產(chǎn)量。又如生產(chǎn)透明填充母料，用SJH-60雙螺桿，產(chǎn)量8T/天，而一字型三螺桿LTS-52在同樣電流情況下，產(chǎn)量可達(dá)到15T/天，而產(chǎn)品的質(zhì)量更好。在相同產(chǎn)能下，機型所占用的場地要小，機型也小，從機械損耗角度來講，具有良好的節(jié)約場地和節(jié)能效果。在當(dāng)今世界能源緊張的情勢下具有非常重大的意義，并且我們在工藝實驗中也已驗證了這個結(jié)論。

      以上便是三螺桿造粒機和雙螺桿造粒機的優(yōu)勢和劣勢對比，總而言之還是各有千秋，而最終應(yīng)該挑選雙螺桿還是三螺桿造粒機，原則是一合適為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)自己的情況而定！