想要增加一个公司的利润，可能会使用很多策略，以便能够跨涉多种业务区域，例如减少库存，从供应商那里协商更低的价格，或者强化销售工作，不一而足。

至于运营，固定设备已经就绪，因此是沉没成本。此时，增加盈利能力通常依赖于资产的最大产率。就让今天的这篇文章教你：如何通过在双螺杆中优化喂料来赚更多的钱！

双螺杆挤出机如何减少成本？

对于双螺杆挤出机加工，通过增加产率就很容易做到这一点，由此分摊运营成本（折旧，劳动力，维修等），通过在同样的单位时间内生产更大量的产品。

另一个减少成本的备用方案是，在将原材料加工为成品时增加能量效率。但在能量相对便宜的国家，通过增加能量效率相比于产率增加是较小的。但是，通过削减能耗，可以实现别的好处，例如减少碳足迹和改进公众形象。但是，在某些情况下，既能增加产率，又能减少比能耗。

双螺杆挤出机增加产量中的限制因素？

说到增加产量，首先要找到是什么限制了产量。对于双螺杆挤出机工艺来说，限制可能无处不在，从贯穿加工段位的喂料系统到下游设备。

例如，难以处理的材料可能粘附或难以流过喂料设备，限制了它们加料到双螺杆挤出机的速率；在加工部位，一个设计不合理的熔融段可能不能够完全熔融聚合物，从而不能达到某个产率以上的水平；具有高能耗要求才能熔融的材料，可能受限于马达和齿轮箱组合所能提供的动力能力。

下游设备的限制包括：在高粘材料和限制性口模条件下的高的加料压力；在设备冷却能力不足条件下的造粒温度。只有这些限制被理解了，才能采取措施解决这些问题。这个过程是一个连续改进的过程，其中，当一个限制条件被消除，在更高产量下的另一个限制条件才能被发现。

喂料系统

针对材料的不同特性，选择适合的喂料设备很关键！

为了达到最高的产率，喂料设备必须精准和持续地对挤出机进行喂料。为此，喂料系统根据材料和喂料产率（见图1）进行设计。

易于流态化的粉末要处理好，就要使用双螺旋、窄螺距、凹式喂料器，因为较小的间隙和较长的卸料路径将会减轻流态化行为。

固体聚合物粒子会在螺纹之间的紧密间隙中受到妨碍，所以，采用粗螺距、单螺旋喂料器，会有利于颗粒料的喂进。别的材料，诸如湿的或有粘着力的团聚体，适用于带式喂料器而不是螺旋喂料器。

对于易于架桥、形成鼠洞或粘附料斗的材料，需要搅拌装置使得产品持续流动。通常是用一些类型的机械搅拌器完成这个工作。这种方法的一个副作用是，它会把粘性材料压紧，当切换不同材料时，增加了清扫时间。

而替代机械搅拌的一个设备是ActiFlow系统，它通过一个智能驱动装置工作，附着在喂料料斗的外侧。该装置基于变化的材料流动情况，连续优化频率和振幅，反馈给喂料控制器，以消除来自于喂料传感器信号的震动噪音。

喂料系统的优化

除了选用最适于材料的喂料设备外，还要花时间考虑喂料控制系统。一个例子是自动料斗-补充控制。如果料斗补料过于频繁，那么，控制器就会花较少的时间测量单位时间内减少的重量，这将减少喂料器的精度。

另一方面，假如料斗下料太慢，在补料过程中落入料斗的材料的突然增压会引起材料波动导入螺旋，对于低的堆密度和易于流态化的材料，尤其是这样。当这种材料波动进入挤出机时，它会引起马达负荷的瞬时增加，挤出机控制显示屏上的扭矩增加就是明证。这种扭矩陡升不可能超过100%的挤出机容许扭矩，否则互锁装置将会停掉挤出机以避免过载。

因此，标准的加工运行扭矩必须保持较低，从而为这些潜在的陡升留有空间。

因喂料系统优化而增加的获利可以通过增加的产率加以计算。这种计算的一个例子示于表1：

其中采用的是一个双螺杆挤出机加工一种聚烯烃母粒，利润幅度在10¢/kg。在这个例子中，一个在补料中存在波动的喂料机被替代以一种最适应材料的喂料机，允许产量从2000kg/hr增加到2300kg/hr (4409to5070lb/hr)。这产生了一个可能$180,000的额外年度利润，超过新喂料机成本的四倍。此外，由于挤出机充满度增加，材料的比机械能投入减少。这导致节能5%或138MWh/年。

喂料进料

喂料系统将材料输送到挤出机后，材料必须输送到下游的喂料进料区。当喂料进料区没有足够的空间输送材料时，就会出现对产率的限制。决定喂料进料区的输送能力的因素包括：螺纹的自由体积，区域内螺纹元件螺距，螺杆速度以及一些与产品相关的参数。

在一个标准双螺杆挤出机中，挤出机的自由截面面积是固定的。当生产新的挤出机时，考虑到具有更大的外径/内径比的挤出机，将具有更多的自由体积，这一点很重要。产品参数与原材料在选择上有关，因为采购或产品质量原因，变化常常变得复杂。

因此，在现有机器上可以优化的参数是螺纹元件的螺距和螺杆速度。增加螺杆速度一般会对材料产生一个较高的能量输入。这种能量增加会部分地被喂料速率增加而抵消。但是，在增加螺杆速度时，这种增加会趋于变小。这导致了一个较高的熔体温度，连同别的原因，这可能会在切粒或产品质量上造成问题。

增加喂料进料区的螺纹间距是最无害的改变。一般来说，我们推荐在喂料进料区的起始部分，总是使用最宽的螺距。当喂入粉末时，特别是低堆密度或易于流态化的粉末时，会产生喂料进料限制，因为当粉末从喂料机落入挤出机时，会存在困气。

如何减少困气现象？

01

在典型的聚合物加工中，有一个熔融区，包含一段充满聚合物的捏合块。由于这段挤出机被完全充满，困住的空气移动到下游通过具有熔融聚合物的熔体密封层。相反，它被迫通过最近的上游开口逸出（图2）。结果，在进入的原材料与存在的困气之间存在一个竞争性的流动。

减少困气量的一个方法是，将粉末喂料器置于与挤出机同样的竖直水平，尽可能地接近喂料料斗。这样将缩小落差，减少空气受困数量。

02

另一个策略是，设计排气口，通入体系中，给空气以替代性的逸出路径。一个排气口可以安装到喂料料斗身上。为了增加效果，料斗应该这样设计，以便喂料器把物料卸入到料斗底部一侧，这一位于双螺杆对的下旋螺杆的同一侧，排气口架在料斗的另一侧。这允许空气与流到挤出机的聚合物分开流动。（图3）

03

安装排气口的另一个位置是在双螺杆挤出机中，位于喂料机筒的上游。困住的空气可以轻易在螺杆中往后流回到机筒的上游排气口。而固体粉末被螺杆输送到下游。这三种策略可以单独使用或彼此平行使用。

另一个高度有效的将粉末加入到双螺杆挤出机的技术是使用喂料强化技术（FET）。

在这种技术中，通过一个微孔过滤器安装于机筒壁上，由此施加一个真空。空气被除去，同时粉末留在机筒内。它的工作原理主要是在机筒上形成一个材料饼，增加了在机筒上的摩擦系数。这增加了输送效率。第二个效果是从粉末中除掉了困住的空气，减少了物料的体积。

FET技术效果的对于所有材料不是都是一样的，主要取决于堆密度和粒子尺寸之类的特性。对于滑石粉，证明可以增加产率达250%，而碳酸钙几乎不增加产率。该技术的限制是，只能用于未熔融的干粉末存在的区段。湿的或熔融材料将堵塞滤网；并且，大的固体粒子，例如颗粒，会破坏这一技术。对于共混工艺，该技术一般使用于侧喂料机筒，尽管它也用于主喂料机筒。

要计算安装FET，可以考虑一个45mm双螺杆挤出机共混填充40%滑石粉聚丙烯用于汽车的例子（表2）。

上述这些例子阐明在双螺杆挤出喂料工艺中的一些常见限制。有更多的地方会发生限制。首要原则是，甄别限制，理解它，并实施一个方案，然后重复寻找下一个限制，该原则适用于本文中没有讨论过的那些限制。诸如能量成本、利润和销售过剩产量的能力等因素。这些计算可提供框架以合理讨论优化。当然对于工艺优化建议，双螺杆挤出机制造商将是最好的第一建议人。

文章来源：ALEX UTRACKI、廖家志翻译、佳华精化、链塑网