雙螺桿擠出機的發(fā)展改變了世界

縱觀雙螺桿擠出機的發(fā)展史，可以發(fā)現其與塑料工業(yè)的發(fā)展是緊密結合的。比如，全球化工巨頭對同向雙螺桿擠出機的發(fā)展就起到了至關重要的作用——現在同向雙螺桿擠出機行業(yè)的**者Coperion（原W&P）的技術就源自Bayer；系統闡明同向雙螺桿幾何學的**篇公開文獻則是由DuPont的Booy在上世紀七十年代發(fā)表的。

在此需要指出的是，同向雙螺桿擠出機的每一次重大技術升級均是在塑料改性（特別是工程塑料改性）的推動下取得的。異向雙螺桿擠出機更是隨RPVC制品的發(fā)展而發(fā)展。因此編者認為，中國的雙螺桿擠出機廠家*好與原材料供應商合作，方有可能推陳出新，形成自己獨特的技術。

在過去的60年中，雙螺桿擠出技術是聚合物成型加工領域公認的*重要的擠出進展。雙螺桿擠出的商業(yè)發(fā)展史可追溯到20世紀50年代晚期，但其開創(chuàng)性的工作則要再回溯20年。意大利和德國的工程師*先開發(fā)了同向和異向旋轉雙螺桿擠出機，以更為有效地生產PVC管材。LMP(Lavorazione Materie Plastiche)公司的創(chuàng)始人Roberto Colombo，成為**個采用雙螺桿來混合纖維素醋酸鹽的人，其優(yōu)點在于避免了溶劑的使用。1938年，他想到用相互嚙合、同向旋轉的雙螺桿擠出機來對PVC造粒以供擠出成型管材之用。在此之前，PVC管是由一段一段經液壓機壓制成型的短管拼接成的。

在聚合物合成工業(yè)界，當純樹脂從反應釜里聚合出來時，雙螺桿被用于對其進行混合和造粒。時至今日，雙螺桿擠出機已被廣泛用于塑料的填充改性和增強改性，及反應擠出（聚合反應、接枝反應等）。色母粒和擠出發(fā)泡也大都是通過雙螺桿擠出機來實現的。

同向旋轉雙螺桿擠出機*先問世

LMP(1996年被Owens Corning收購)*早的同向旋轉擠出機可安裝雙螺桿或三螺桿，直徑*大可至109毫米。LMP于1939年初獲得了**個有關**。其*初的客戶之一為*早開發(fā)出PVC的德國I.G.Farbenindustrie公司。

**次世界大戰(zhàn)后，LMP授權法國的Creosot-Loire(現在的Clextral)公司、英國的R.H.Windsor公司和日本的Ikegai Iron Works公司生產雙螺桿擠出機。1955年，Toshiba Machine 成為日本**家生產全嚙合異向旋轉雙螺桿擠出機的公司。

照片出自1962年Plastics Technology“新擠出機之螺桿”的報道：W&P采用組合式螺桿設計并配置捏合塊的ZSK系列擠出機面。

**次世界大戰(zhàn)期間, I. G. Farben開始將捏合塊用于同向旋轉雙螺桿擠出機以實現混合之作用。戰(zhàn)后，德國 Bayer繼續(xù)進行這方面的研究，并與1957年授權Werner and Pfleiderer GmbH（雙螺桿界鼎鼎大名的W&P公司-編者注）開始生產其ZSK系列同向雙螺桿擠出機。除了捏合塊之外，雙螺桿擠出機的另一大**之舉也誕生了——采用各種螺紋元件來組成整根螺桿，從而可以根據不同的工藝要求來靈活設計螺桿?，F在，這已成為同向雙螺桿擠出機的全球標準設計。

1981年，德國的Berstorff開發(fā)了能夠改善分布混合的捏合塊和螺紋元件，其原理是基于嚙合元件之間的非完全自掃。W&P則于1995年的K展上推出了劃時代的高速高扭矩同向雙螺桿擠出機（Mega系列-編者注）。Berstorff 也很快推出了高扭矩機型，但較之W&P，其自由體積更小、剪切速率更高（因其內外徑之比更小-編者注）。

早期的異向旋轉雙螺桿擠出機

1940年，Krupp 的Wilhelm Ellermann 開發(fā)了**臺商業(yè)化的嚙合異向雙螺桿擠出機，稱為Knetwolf。1941年，Krupp申請了相關**，并且為I.G. Farben制造了多臺機器，螺桿直徑*高可達400mm。戰(zhàn)后，德國杜塞爾多夫的Joseph Eck&Sohne Maschinenfabrik 公司接管了Knetwolf。但W&P于20世紀50年代開始商業(yè)化生產更為高效的同向雙螺桿擠出機后，Knetwolf的歷史使命就此結束。

意大利的Carlo Pasquetti，曾與Roberto Colombo一起致力于**臺同向旋轉雙螺桿擠出機的開發(fā)，*終卻選擇了另一個方向——開發(fā)了嚙合異向旋轉雙螺桿擠出機。異向旋轉雙螺桿擠出機的轉速小于同向雙螺桿擠出機，并且較之混合操作，其更適合泵送之用。在歐洲和美國，分別直到1959年和1969年，異向雙螺桿擠出機才開始大規(guī)模商業(yè)化，這主要歸功于Anton Anger和 Wilhelm Anger兄弟的工作。

在1951-1952年，Anger 兄弟剛開始用平行異向旋轉雙螺桿擠出機（Luxembourg的Nouvelle Mapre SA制造）來擠出橡膠，但之后發(fā)現該設備并不適合擠出PVC管材。于是乎，1955年，他們開發(fā)了他們自己的**臺異向旋轉雙螺桿擠出機，其螺桿為三段式結構并且長徑比為12:1。據說這是**臺能將PVC粉料直接擠出成型管材的擠出機。

到1959年，Anger兄弟成為世界上*大的PVC管材生產商，擁有30條擠出生產線。他們在Munich的公司Kunststoffwerk Gebruder Anger GmbH生產雙螺桿擠出機供他們自己使用。1961年，Rheinstahl集團收購了Gebruder Anger公司。在此之前的1959年，Anger兄弟已在Vienna開創(chuàng)了另一家公司——Anger Plastic Verarbeitungs Maschinenbau (APM), 從事兩階平行雙螺桿擠出機的商業(yè)化生產。1964年，Anton離開APM獨立發(fā)展并且在奧地利的Linz創(chuàng)辦了Anton Anger Algemeine Maschineebau (AGM)公司, 并宣稱該公司生產了世界上**臺錐形雙螺桿擠出機。

開發(fā)錐形異向雙螺桿擠出機的目的是為了形成大的螺桿中心距，以便在小的擠出機上擁有較大的空間來安裝大的軸承。小的平行異向雙螺桿擠出機其軸承太小不能承受較大的負載。直到現在，錐形異向雙螺桿擠出機仍然是中小型PVC生產線的優(yōu)選配置。

1966年，**臺錐形雙螺桿擠出機從Anton Anger的AGM公司進口到了美國。1969年，Cincinnati Milacron 收購了AGM并于兩年后將Wilhem Anger的APM收入旗下，隨之對兩家公司進行了合并（如今，Milacron在美國同時生產錐形和平行雙螺桿擠出機，其在奧地利的業(yè)務則拆分成為Cincinnati Extrusion公司，是SMS集團的一部分）。

Schloemann獲得Pasquetti異向雙螺桿的設計（左圖，1964年的型號）；Reifenhauser收購了Schloemann的技術并進行了升級（右圖，1968年的型號）。（Photo：Kunststoffe雜志）

1960年，擁有生產50mm、80mm和1000mm Bitruder異向雙螺桿擠出機技術的Pasquetti Company, 將其設計授權給了德國的Schloemann公司。1972年，Reifenhauser購買了Schloemann的雙螺桿技術，并將其應用于PS、PE和發(fā)泡擠出?，F在Reifenhauser生產Bitruder擠出機應用于管材、異型材和木塑擠出市場。

上世紀50年代后期，位于德國Bad Oeynhausen的Kestermann公司開始制造平行異向雙螺桿擠出機。1970年，Rheinstahl收購了Kestermann公司并將其與Gebruder Anger公司合并，*終形成了有名的Battenfeld Extrusionstechnik。

意大利的Bausano于1946開始生產用于PVC擠出的的異向旋轉雙螺桿擠出機。之后于1965年，其異向旋轉雙螺桿擠出機出口至美國。

早在1937年，德國的Paul Leistrits便生產了嚙合雙螺桿泵用于處理工業(yè)流體，并且在戰(zhàn)后生產了少量用于PVC擠出的設備。20世紀60年代后期它開始大規(guī)模生產異向旋轉雙螺桿擠出機。不久之后，其也開始了同向旋轉雙螺桿擠出機的生產。

1945年，Welding Engineers(從1998年開始屬于NFM公司)公司開發(fā)了用于加工硅藻土的非嚙合異向旋轉雙螺桿擠出機，并且在50年代早期被Standard Oil公司用于PVC和PE的擠出造粒。

1964年，Farrel 公司的Farrel Continuous Mixer（FCM）問世，其被視為Banbury Mixer的改進版。FCM的混合部分采用的是與Banbury轉子類似的轉子結構。之后，很多同向雙螺桿擠出機廠家，比如Krauss-Maffei、Japan Steel Works（JSW）和意大利的Pomini，將該種轉子結構應用于同向雙螺桿中以加強混合作用。

1971年，Kauss-Maffei成立了ExtrusionTechnik業(yè)務部并且從Anger公司挖來了三個工程師。針對PVC擠出, 他們開發(fā)了雙錐形設計并且申請了**——螺桿從喂料段到計量段的槽深逐漸減小。該技術輔之以高扭矩設備可有效提高產量。

作為Anger的前工程師，HorstEigruber, 于1973年成立了Maplan公司。從1976年開始，Maplan申請了**且開始生產另外一種錐形雙螺桿。1998年，Eigruber申請了一種雙錐螺桿設計**，其與Krauss-Maffei的**剛好相反——螺桿從喂料段到計量段的槽深逐漸增大。Eigruber聲稱該設計可在高產量的情況下有效降低剪切。

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