押出機(extruder)是什麼?
押出機常用於塑膠工業,主要是將兩種或多種材料混合,取各材料特性,結合成更符合功能需求的複合式材料。塑膠複合材料種類繁多,有相當多樣的特性和組合,在押出機運作的過程中有不同的變異性。因此先透過良好的押出試驗儀,精準找出最適合的複合式材料相當重要。
押出機原理簡介
押出機的運作原理為將熱塑性原料(通常是顆粒狀)從料斗送入押出機機桶中,由機桶中的螺桿旋轉推送進加熱桶,熔化為熔體後,由孔洞擠出至模具塑形,加以冷卻和壓縮,生產出需要的成品或是半成品。通常押出機的加熱區域會從後方(原料進入的地方)開始逐漸加熱,在進入機桶時逐漸被融化,這種方式可以降低聚合物過熱的風險。
押出機可分為哪兩大類
押出機種類不少,各有不同的設計方式,目前業界最常見的是「雙螺桿押出機」和「單螺桿押出機」,以下分別介紹這兩種押出機的運作方式和用途:
單螺桿押出機 Single Screw Extruder
單螺桿押出機的機筒中只有一支螺桿,且螺桿排列方式固定。螺桿也能將在押出機中的原料熔化且混合,運輸至模具上,經過冷卻後成為想要的成品,但混合可能較不均勻。
雙螺桿押出機 Twin Screw Extruder
雙螺桿押出機分為驅動部分和加工部分,加工部分的機筒內有「兩個」平行螺桿,能提高押出機更好的混合功能,螺桿可靈活變更排列組合,運用彈性高。原料進入加工機筒時,透過螺桿向機筒深處傳送。將原料壓縮並加熱到特定溫度,讓原料成為混合均質的熔體,再將熔體輸送至模具冷卻,形成需要的成品。
雙螺桿押出機又可分為同向旋轉螺桿和反向旋轉螺桿兩種設計,同向的雙螺桿押出機,雙螺桿以同樣方向旋轉,適合用於需要高度混合的情形,反向雙螺桿押出機則以相反方向旋轉,可用於需要高度壓縮或剪切力的情況。
單螺桿 vs. 雙螺桿押出機該如何選擇?
綜合以上資訊,會發現無論是單螺桿還是雙螺桿押出機,都能夠混合材料,完成複合材料的生產,那麼兩者之間有什麼差異,又該如何選擇呢?
雙螺桿押出機的兩支螺桿可進行多樣化的排列組合,相比單螺桿押出機採一體成型的設計,面對不同原料時較有彈性,能將各種成分更均勻地混合、攪拌,達到更好的成效。
種類 | 螺桿數 | 螺桿型態 | 材料混合效果 | 適用材料種類 |
雙螺桿押出機 | 兩支 | 由多個可動組塊組合而成 | 優 | 螺桿排列可更動,適用材料較多。 |
單螺桿押出機 | 一支 | 一體成形 | 較差 | 螺桿排列不可更動,適用材料較少。 |
如何確保押出成品符合預期?先進行小批量混料試驗!
押出機的第一道防線 – 押出試驗儀
押出試驗儀可被視為迷你版的押出機,通常置於實驗室,負責測試複合材料的成分組合,進行少量混合實驗,驗證其功能性和效果是否符合目的。在實驗中獲得符合期待的結果後,再依此比例,在工廠用押出機大量製造。
押出機試驗儀同樣有分單桿和雙桿,分別對應單桿、雙桿的押出機,用途大致相同,主要有以下兩項功能:
產品研發:
押出試驗儀可用來進行產品成分的比例研發,先以少量的成本材料進行押出實驗,研究出符合效益也符合規格的成分比例。
量產前品質確認
若已有特定比例,在量產商品前,仍可使用押出試驗儀進行測試,先製作小量樣品,以確保按照配方比例製造出的產品可符合預期。
押出試驗儀首選Brabender
Brabender創立於1923年,為食品、化學產業設備中的佼佼者,著重生產和銷售用於測試材料品質、物理性能的機器。以提供客戶高品質和實用的產品和服務為目標,從諮詢、售出、產品調整到售後服務,都能一站解決。
Brabender單螺桿押出試驗儀
適用產業:橡膠業、食品業
功能:少量材料混和實驗、量產前材料比例驗證、少量成品製造
Brabender雙螺桿押出試驗儀
適用產業:塑膠業、製藥業、橡膠業、化妝品業、水泥業、食品業
功能:少量材料混和實驗、量產前材料比例驗證、少量成品製造、不同的L/D比測試
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