“锥形同向双螺杆挤出机”--在节能减排方面的应用进展

“锥形同向双螺杆挤出机”--在节能减排方面的应用进展----舟山市定海通发塑料有限公司吴汉民“锥形同向双螺杆挤出机”自2003年本公司研发成功以来，在有关专家的指导下，通过不断的完善和改进，已经定型生产，形成了具有我国自主知识产权的系列产品，根据八年来塑料混炼和成形加工应用实践，对该类产品的性能有了一些粗浅的认识，借本次会议机会向与会专家和同行重点汇报一下该机在节能减排方面的应用进展。一、产品的简单介绍1、构造“锥形同向双螺杆挤出机”的结构组成跟其它“锥形异向双螺杆挤出机”、“平行同向双螺杆挤出机”和“平行异向双螺杆挤出机”三类双螺杆挤出机差不多，都有电机、减速系统、分配箱、喂料系统、机筒螺杆、加热冷却装置、排气系统、出料头、切粒或挤出装置、电控柜、底架等部件组成。其技术特征上最本质的不同是“锥形异向双螺杆挤出机”的两根螺杆在旋转方向上由异向旋转改为同向旋转。由此技术特征出发决定了该机型的螺杆几何造型、啮合状态、传动系统配置、分配箱的构造（5）等与以往其它三类双螺杆机型有显著区别。从而在混炼、混合和成形性能上也产生了不同。2、性能及优点该机由于螺杆是锥形的，所以就能产生大的挤出力，螺杆又作同向转动，物料在机筒中作8字运动，两根螺杆中间相交处又作相切作用，因此，物料混合性、分散性有很大提高，而且物料在机筒内在高压下进行混合、塑化。该机具有以下几个优点：⑴、塑化分散性好⑵、产量高⑶、节能⑷、机筒螺杆使用寿命长因为锥形异向双螺杆挤出机很难解决的问题是物料在挤出过程中很容易产生胀死状况，如果物料产生胀死状况，那么此时会产生很大负荷，白白消耗主机功率，而且螺杆容易折断。而平行同向双螺杆挤出机呢，由于转速较高，一般都在300转/分以上，虽然塑化性好了，但耗能很大。而本机物料在机筒中作8字运动，不会产生胀死状况，转速又低，因此在保证塑化性的情况下能耗也降低。（5）、噪音小因其螺杆运转速度小于100转/分，主机在运转中负载又小，所以噪音要比同类机小。由于物料混合性、分散性提高了，那么适当提高物料的产量也就相当于提升了效益，起到节能作用。二、节能状况本产品于2007年经过国家检测中心检测，具体如下：1、检测报告㈠、样品描述舟山市定海通发塑料有限公司生产的SJSZ-65-3150型锥形同向双螺杆挤出机。额定功率：115KW额定工作电压：380V±10%供电线制：三相四线制机筒加热功率：55KW电动机额定功率：55KW电动机额定输入电压：380V螺杆直径：65mm/130mm螺杆调速范围：55r/min-75r/min外形尺寸：7000mm×1380mm×2050mm颜色：本白色㈡、检验时间2007年6月15日㈢、检验地点舟山市定海通发塑料有限公司车间㈣、检验说明试验检测用料为TPR原料（SBS30%+碳酸钙50%+其他20%）2、检验（部分）结果序检验项目技术要求样品编号检验结果单项结论1调速比螺杆最大与最小转速的调速比应≥6SJW200703635-16.2合格2最高产量≥280kg/hSJW200703635-1675.2kg/h合格3比流量≥7（kg/h）/（r/min）SJW200703635-19.1（kg/h）/（r/min）合格4实际比功率≤0.12kw/（kg/h）SJW200703635-10.07kw/（kg/h）合格5总装质量两根螺杆在水平放置时，机筒与螺杆在机筒内允许接触。但在短时间空运转时，螺杆与螺杆、螺杆与机筒不得有卡住和刮伤现象。SJW200703635-1空运转时，螺杆与螺杆、螺杆与机筒无卡住和刮伤现象。合格润滑系统须供油充分。SJW200703635-1润滑系统供油充分6加热系统机筒加热系统应在1.5h内，将机筒加热到200℃。SJW200703635-1机筒加热到200℃，需要升温时间小于1.5h。合格7安全防护裸露在外对人身安全有危险的部位，如联轴节、带轮等必须安置防护罩。SJW200703635-1危险部位设置了防护罩合格8调速性能在设计转速范围内两根螺杆应能平稳无级调速。SJW200703635-1两根螺杆能平稳无级调速合格3、省级鉴定该机于2007年12月通过了省级新产品鉴定，专家鉴定结论如下：该产品从结构上进行了重大创新，在整机设计上综合目前国际上两类双螺杆挤出机—“锥形异向双螺杆挤出机”和“平行同向双螺杆挤出机”的功能优势，创新研制成功国内首台锥形同向双螺杆挤出机。该产品具有高混炼、高剪切、高挤出压力、低挤出温度、塑化性能好等特点，产量比国内同类规格的“锥形异向双螺杆挤出机”和“平行同向双螺杆挤出机”约提高一倍，比功率降低（30-50）%，节能效果显著。主要性能参数达到国际先进水平，产品填补了国内空白。三、应用进展“锥形同向双螺杆挤出机”自2003年研发成功至今已有8年左右时间了，在这8年时间中通过不断试制，巳成功开发出以下几种产品：（以下各例材料数据均来自是客户实际使用现场测试结果）1、硬质PVC发泡料造粒本机是专门为硬质PVC窗帘片料而造粒用的。该料碳酸钙比例占30-60%间，其中还有一定比例是发泡剂，这就要求硬质PVC料在低温下加工，因有发泡剂存在，但低温情况下硬质PVC料很难塑化，目前好多窗帘厂用单螺杆机进行造粒，也有部分窗帘厂使用锥形异向双螺杆机造粒，但能耗很大而且螺杆很容易断。用本机去加工硬质PVC料，效果就很明显了。下面是举例对比：序设备规格主机耗电kw产量KG/h比功率kw/kg/h整机耗电kwh/T备注1单螺杆造粒机110401400.286303含整条生产线2锥形同向双螺杆造粒机6535k5500.06482含整条生产线2、PVC电缆料造粒由于PVC电缆料的加工难度相对较大，所以目前PVC电缆料造粒生产使用的造粒机主要采用“双阶式造粒机组”，“双阶式造粒机组”主要由1台“平行同向双螺杆造粒机”和1台“单螺杆造粒机”组成。由于是由2台主机组成，所以“双阶式造粒机组”的稳定性相对较差，比较容易产生机械故障，能耗也非常大。而“锥形同向双螺杆PVC电缆料造粒机”可以完全替代“双阶式造粒机组”进行PVC电缆料生产，成功解决了1台主机替代“双阶式造粒机组”生产PVC电缆料这一国内外行业难题，而且省电30%以上。举例对比分析：1、目前市场上的72/150型“双阶式PVC电缆料造粒机组”（电机功率分别为：110KW和55KW）最高产量约为650KG/h，每小时电机消耗功率约为130KW。2、“SJSZ-75锥形同向双螺杆PVC电缆料造粒机”（螺杆有效长度:3195mm,电机功率:90KW）的最高产量可以达到780KG/h，而每小时电机消耗功率仅为主电机功率约72KWh。3、按每天24小时生产时间计算：（1）72/150型“双阶式PVC电缆料造粒机组”的产量为15600KG，主机耗电为3869度；（2）“SJSZ-75锥形同向双螺杆PVC电缆料造粒机”的产量为18720KG，整机耗电为2434度。由以上数据可以计算出：“锥形同向双螺杆PVC电缆料造粒机”相对“双阶式PVC电缆料造粒机组”，每天可以省电1435度。下面是举例对比:序设备规格主机耗电kwh产量KG/h比功率kw/kg/h整机耗电kwh/T备注1双阶式造粒机72/1501306500.2248含整条生产线2锥形同向双螺杆造粒机75727800.092130含整条生产线3、PE管材、板材等挤出目前市场上常用于PE管材、板材等挤出的设备多为锥形异向双螺杆挤出机或单螺杆挤出机，这两种设备虽然各有优点，但是依然存在着产量低、能耗高的问题，而锥形同向双螺杆挤出机克服了上述两种设备存在的问题，用于PE管材、板材等挤出也已经取得了成功，下面是举例对比序设备规格主机耗电kwh产量KG/h比功率kw/kg/h整机耗电kwh/T备注1锥形异向双螺杆挤出机65352300.152165主机总耗电2锥形同向双螺杆挤出机65343300.093115主机总耗电4、PP薄膜挤出大家都知道，当前用于薄膜挤出的基本上都采用单螺杆挤出机，或者平行同向双螺杆挤出机前面再加熔体泵。因薄膜挤出的稳压挤出要求很高，它直接关键到制品的质量，如制品对厚度要求等。本机前端压力较稳定，如加工宽度为2700mm、厚度为0.06mm的PP薄膜，机头压力为8.1-8.2mpa间，制品厚度在±0.01间，不会影响产品质量。本产品可用在多层共挤线性聚乙烯缠绕膜、高密度聚乙烯土工膜、多层共挤聚乙烯和聚丙烯医用膜、多功能聚乙烯大棚膜、多功能高阻隔性聚乙烯包装材料、建筑用及汽车用窗粘膜、聚丙烯编织袋、打包袋、编织布、聚丙烯无纺布、高密度聚乙烯异形防渗卷材、高密度聚乙烯土工格栅、给水、燃气用聚乙烯管材、管件、煤矿用钢带增强聚乙烯瓦斯管等挤出之用。下面是举例对比序设备规格主机耗电Kwh产量KG/h比功率kw/kg/h整机耗电kwh/T备注1单螺杆挤出机110722000.36400主机总耗电2锥形同向双螺杆挤出机65453800.129150主机总耗电5、超高分子聚乙烯管材挤出超高分子量聚乙烯加工常用的挤出成型方法有：柱塞式挤出、单螺杆挤出和双螺杆挤出。国内目前主要采用柱塞式挤出机生产超高分子量聚乙烯板、棒、管及各种型材，但由于原料和加热部件接触面积小，加热效率低，因此不能快速挤出，否则制品出现芯部不熟，造成次品。本产品克服各种技术缺陷，在“锥形同向双螺杆挤出机”的优势上，针对超高分子量聚乙烯的特性对机筒、螺杆进行特殊设计，并通过对挤出过程要素的精确控制，来实现超高分子量聚乙烯的挤出成型，是挤出机市场发展的必需品。机筒螺杆采用分段压力控制，通过优化各段结构参数，克服了物料打滑，增大了输送能力，提高了挤出压力。为了克服超高分子量聚乙烯流动性极差、物料打滑的问题，机筒螺杆出料段采用分压结构设计，通过优化各段结构参数，克服了物料打滑，增大了输送能力，提高了挤出压力；采用高强度止推轴承，克服了超高分子量挤出机粘度高、流动性差挤出压力大等缺陷，并通过对挤出过程要素的精确控制实现超高分子量物料的低温挤出。超高分子量聚乙烯在机筒内几乎没有流动性，所以要加工分子量超过150万以上的产品，需要很高的挤出压力。本机的很大优点便是能产生高挤出力，一台螺杆小端直径为25mm锥形同向双螺杆超高分子挤出机最大挤出压力达50mpa，螺杆小端直径为65mm锥形同向双螺杆超高分子挤出机最大挤出压力达80mpa。印度一从事研究超高分子量聚乙烯挤出的专家来本公司试机，看到如此大的挤出力很是佩服，他提议可以常温挤出，于是在机筒不加温的情况下，居然将分子量为350万的聚乙烯在常温下成条状挤了出来。超高分子量挤出机具有超大挤出力，如果再稳压挤出，那么，它的加工范围不仅仅是管材挤出，而且可挤出板材、薄膜了。该客户要求作为本产品在印度的总代理，现已与本公司签订普通代理协议，待销售一定量时再考虑独家代理。下面是举例对比序设备规格主机耗电Kwh最高产量KG/hPE分子量实际比功率kw/kg/h塑化性能1单螺杆挤出机6063400万2一般2锥形同向双螺杆挤出机2539400万0.33较好6、改性塑料造粒改性塑料造粒要求加工设备的分散性、混合性效果要好，目前常用的改性塑料造粒多为平行同向双螺杆挤出机，而平双机虽然分散性、混合性好，但是产量低、能耗高。本机与平双机相比，在塑化过程中，因挤出力是本机大，因此，本机是在高压下塑化，一般用于工程塑料改性的话压力大于40兆帕，而平双机则达不到，所以，从这点出发，在转速达到平双机时，本机塑化性能不但能达到平双机，而且绝对可超过平双机。使用锥形同向双螺杆挤出机用于改塑料造粒，不但能满足分散性、混合性好的效果，同时还能提高产量、降低能耗，下面是举例对比：序设备规格主机耗电Kwh产量KG/h比功率kw/kg/h整机耗电kwh/T备注1平行同向双螺杆造粒机60722000.36408含整条生产线2锥形同向双螺杆造粒机65454000.113158含整条生产线7、一步法塑木挤出“塑木材料”对双螺杆挤出机的加工要求相当高，出色的“塑木材料双螺杆挤出机”必须同时具备：低温加工、分散均匀且塑化性能好、挤出力大、排气效果好