剖析三螺杆造粒机与双螺杆造粒机的优劣

　　      高速啮合型同向双螺杆的应用已非常普遍，而高速啮合型双螺杆挤出机是近年刚出现的新产品，其优异的性能越来越受人关注，但其还缺乏深入的研究 
      1、机械设计角度看，三种类型的混合挤出机都是组合式，有利于加工工艺的调整。螺筒设计上，三种机型基本一样，只是内孔的数量及布置方式有区别。螺杆设计上，三种机型也一样。同样规格元件都能通用。所以，从机械角度上讲，双螺杆挤出机所有的应用领域都可用LTS型及TTS型更好的替代而无需改变加工工艺，并可制造出更优异性能的材料。

      2、从项4看出，三螺杆挤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]。生产高浓度PE炭黑色母粒时，因炭黑颗粒细度高，且在混炼、造粒过程中，与载体树脂的相容性差，会因粒径小而产生团聚作用，使炭黑颗粒在树脂中分散不均匀，影响质量。双螺杆生产这种色母粒时，因只有一个啮合区，剪切力度和剪切次数达不到理想效果，因此需要很大的螺杆长径比，才能打破颜料颗粒的团聚作用，且炭黑添加量很难超过45%，否则会因剪切作用不强而造成分散不均，也会因瞬时扭矩过大而造成非正常停机；如果在高搅机内混合不均的话，到双螺杆内也很难达到均匀分散。而三角形三螺杆具有三个啮合区，运转起来相当于三对双螺杆同时作用，物料在其中经受的剪切次数要成倍高于双螺杆[2]，相同螺杆长径比下，其混合效果是双螺杆的3倍，各组分很容易得到均匀化和微粒化，物料在空间多个层面上充分交换流动，达到良好的塑化分散效果，且能够实现55%的高填充比例，加料和输送也非常稳定；另外，它的自洁性优良，避免出现物料死角，使生产出的产品性能均一。
      生产炭黑屏蔽料、双防母料、抗静电母料等功能母料时，这些物料，因其有效成分成本高昂，要求其添加量尽可能地小，而分散尽可能地均匀，以小的添加量获得优良的效果；而像PP无卤阻燃料，其无卤阻燃剂添加量大才能达到卤系阻燃的效果，但分散不均的话不仅影响制品的物理机械性能，也影响阻燃效果。三螺杆优异的剪切分散混合性能，正好满足这点要求。
      也就是说，三螺杆用较小的长径比，就能够实现与双螺杆等同甚至更优异的混合分散效果，既提高了物料质量，简化了生产工序，降低了成本，是母料生产商制造高性能、高品质产品的理想选择。

      3、从项5看出，三螺杆具有更大的排气界面面积，更有利于排气操作，使排气对产量的影响降到最低。在生产除味母粒时，使用到一种比表面积大、内部孔穴结构多的助剂，对小分子物质具有物理选择吸附和化学反应的特性，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发出异味的低分子物，如硫化氢、氯化氢等，以及水分子等对加工有害的物质。但母粒造粒过程中，由于这种助剂的特殊孔穴结构，在运输储存和生产加工过程中其内部会吸收大量的气体和水分，使用双螺杆造粒，第一个排气口处因气体过多将料顶出而溢料，在第二个排气口抽真空脱挥，结果因挥发份太多，受热后气体带着料从排气口膨出，堵塞真空管道，气体根本不能正常排出，只能停机。而用一字型三螺杆生产这种母料，即使不用抽真空，挥发份也能顺利脱除，两个排气口都没有膨出现象，且颗粒颜色、粒形均一，证明挥发份脱除很充分。这是由于它的三根螺杆一字排列，两个啮合区相当于两个双螺杆同时作用，物料被细致地分流，在三根螺杆表面的暴露面积加大，即表面更新作用加大，几乎是双螺杆的2倍，所以物料内部的小分子更易于脱除干净，达到良好的排气效果，使生产出的料粒具有更高的外观质量和物理机械性能，也使排气对产量的影响降到最低。
      由此可见，使用三螺杆造粒无论从产品性能还是生产状态、排气脱挥方面，都明显优于普通双螺杆，用它制备一些含可挥发性气体多、排气要求高的物料非常适用。

      4、从项6看出，三螺杆具有更宽的滞留时间范围，更有利于滞留时间短和滞留时间长的加工工艺。
降低交联PE料分子量的工艺，是要求交联PE的长碳链尽可能完全地降解成分子量分布窄的小分子物质，用普通双螺杆处理这种交联PE料，至少需要60：1的长径比才能达到要求，但设备空间大，耗能高；而一字型三螺杆只要36：1左右的长径比，就可以实现比双螺杆更好的塑化混合效果，三螺杆强烈的剪切作用，优良的自洁性能，使物料在螺杆之间反复交换流动，在料筒中受热均匀，不会出现在双螺杆中，因主机转速过快而造成在机筒内滞留时间短，没能充分均匀塑化的现象，相对延长了滞留时间，保证了交联PE分子链降低的程度，而且三螺杆对反应温度和螺杆转速的控制较双螺杆要精确，这些对挤出都非常有利。
      在进行PE的接枝反应挤出时，要求物料尽可能久的停留在机筒内，而引发剂添加量有限，这就要求引发剂在体系中的分散一定要均匀，使接枝物在引发剂的作用下，尽可能均匀完全地接枝到树脂上，使用双螺杆，往往是利用其高转速形成的高剪切，优势是明显的。
      在制备PET、PBT等工程塑料和PC/PBT等合金料时，使用小长径比的一字型三螺杆，使物料滞留时间尽可能短，以避免其酯键受热分解，其均匀有效的剪切，同样能达到优良的塑化效果。而三角形的三螺杆在这方面更具突出优势，所需长径比更小，剪切分散效果更好[3]。

       5、从项4、6、7看出，三螺杆具有更低的能耗。三螺杆的产量随螺杆转速提高的增长幅度比双螺杆大[4]，正位移输送能力强，它的长径比短，螺杆长度仅有常规双螺杆的二分之一，降低能耗非常显著，物料在机筒内自由流动的空间增大，有利于降低螺杆扭矩，从而降低能耗，且三螺杆的长径比短，机型小，占用空间也小，对水、电等能源的损耗比一般双螺杆机都小很多。
      生产加工上述半交联PE料时，使用南京产的TE-75机，要达到2.5T/天的产量，其主机电流接近180A，而用我公司自行研制的一字型三螺杆LTS-52，达到相同产量时主机电流只有69A，也就是说如果提高喂料量，还可以继续增加产量。又如生产透明填充母料，用SJH-60双螺杆，产量8T/天，而一字型三螺杆LTS-52在同样电流情况下，产量可达到15T/天，而产品的质量更好。在相同产能下，机型所占用的场地要小，机型也小，从机械损耗角度来讲，具有良好的节约场地和节能效果。在当今世界能源紧张的情势下具有非常重大的意义，并且我们在工艺实验中也已验证了这个结论。

      以上便是三螺杆造粒机和双螺杆造粒机的优势和劣势对比，总而言之还是各有千秋，而最终应该挑选双螺杆还是三螺杆造粒机，原则是一合适为标准，根据自己的情况而定！