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淺談同向雙螺桿押出機 - 高品質複合材料的關鍵

2021-06-30
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市面上有許多種塑膠押出機,例如單螺桿押出機、同向雙螺桿押出機、異向雙螺桿押出機、行星式押出機等。各種押出機有其獨特的機構設計來因應各種塑料生產。其中,同向雙螺桿押出機是CYKF受到海內外客戶信賴的熱門產品,就讓我們來談一下,同向雙螺桿押出機與複合材料的關係。


什麼是複合材料


複合材料顧名思義即爲經過複合工藝而製備的多相材料,其具備兩種或兩種以上的材料組成,如陶瓷材料、金屬材料或高分子材料。各種組成材料在性質上互相擷取優點,而形成性能更加優良的新材料。其中,塑膠複合材料的發展相當多元複雜,在材料押出過程中的變異性也各不相同。好的押出機設計能夠為材料帶來優良的物性。若是押出機設計不佳,則會導致材料物性差,進而增加後續生產的不良率。


關於塑膠複合材料的生產

很多人會問,單螺桿押出機也可以生產複合材料,為什麼要選用同向雙螺桿押出機呢?原因來自於同向雙螺桿押出機的二支螺桿。當押出機作動時,二支螺桿會以相同方向進行360度的轉動,其螺桿組塊互相咬合旋轉,加上我們高精度的螺牙加工能力,使得塑料、添加物及填充材能夠在雙螺桿組塊之間得到充份且平均的分散、攪拌、壓縮及混煉,使所有材料分佈均勻,這是單螺桿押出機所不及的。

然而,同向雙螺桿押出機的設計除了螺桿,還包括加熱系統、散熱系統、模頭等。當然所有相關系統的設計必需彼此平衡搭配才能夠讓設備性能達到最佳化。但其中螺桿堪稱是押出機的心臟,若螺桿組塊的排列組合錯誤、加工精度不良,或是螺桿本身材料耐用性差,將導致生產出來的酯粒物性低下且不穩定、抑或含有雜質,進而影響後續成品射出、押出的結果。此外,良好的螺桿設計,也為押出機帶來順暢、高效率的生產速度,是影響產能高低的重要關鍵之一。

綜合二種押出機的重點,比較如下:

押出機型式 螺桿數量 螺桿型式 適用材料 混煉度(複合材料)
單螺桿押出機 1支 一體成型 因螺桿排列固定而有限 較不均勻
同向雙螺桿押出機 2支 多個組塊組成 螺桿排列組合可更動,適用多種塑材生產,彈性高 藉由雙螺桿咬合,讓複合材料的分散及攪拌均勻,並充分混合


我們的解決方案

CYKF的CK-HT同向雙螺桿押出線系列,跟隨著客戶以及時代的腳步不停進化。幾十年來我們累積了數百種應用於各種產業的複合材料實測經驗,例如PP加稻殼粉、米或橡木粉、PE加碳黑、PLA生物降解材料、PBT加玻纖或抗銀菌粉、PE加不銹鋼粉、HDPE與LDPE混合珠光粉等等。這些珍貴的經驗,使我們的團隊熟悉各種塑膠、添加物以及填充材的物性與化性,因此我們有絕對的自信能夠針對不同的材料配方,設計出最佳化的螺桿組塊排列組合,提供高品質、高穩定性的酯粒,同時保持高效能的押出機運作。

除了就押出機的規劃之外,我們也會依照添加物或填充材的添加比例及材料特性,設計高效率的入料系統與造粒系統。經過我們團隊縝密規劃的塑膠押出線,總是能夠超出客戶的期望。優異的酯粒品質,可大幅提高生產良率,減少材料浪費。而設備高效的性能,則可大幅提高產能,讓客戶更快回收投資成本,帶來利潤。

在2020下半年,我們的技術團隊曾協助國內知名材料大廠大幅擴張EVA複合材料市場。原先客戶苦於工廠場地限制問題,對於新設產線的可能性已不抱期望,但在經過CYKF技術團隊實地評估後,我們在框架內靈活地改變一般押出產線的正常動線規劃,將入料系統與造粒系統向上發展,當然這需要對機電整合擁有豐富的經驗才能達成,包括人、機、動線、效率、安全問題皆需考量在內。我們很驕傲的為客戶完成了四層樓高的客製化同向雙螺桿水中造粒押出線,並在同個架台再預留擴充一條新產線的空間,隨時支援客戶增加產能的需求。



塑膠複合材料的現況與未來

塑膠複合材料的發展相當多元且應用於各式各樣的產業。

  1. 以汽車產業為例,該產業零組件的塑料化比例愈來愈高,且持續開發各種新興複合塑材,例如碳纖維複材,具可回收性、耐衝擊、高韌性、強度高、質量輕且吸濕率低,應用於車體的引擎蓋、骨架、整體面板、擋風玻璃框、葉輪、後車箱蓋等,讓汽車趨向輕量化、強度更高、壽命更長的優勢。電動汽車發展的腳步也從未停歇,或許在不遠的將來,交通公具零碳排放的願景就能實現。
  2. 另外受到高度討論的還有生物降解材料。生物降解材料顧名思義是一種能在環境中被微生物及細菌自然分解和代謝,不會對環境造成污染的塑材。以各式塑料應用來說,包裝材料在全球塑料應用中佔有相當驚人的比例,無論是飲料包裝、食品包裝、各種大眾化產品的包裝等皆會使用塑料包材,因此造成大量的垃圾,並已嚴重威脅大自然與我們的生活環境。

令人雀躍的是,除了各國政府紛紛訂立相關限塑令外,全球各產業領域的龍頭也先後投入資源,除了積極採用塑膠回收料加入新的生產製程,更在塑材組成上做根本性的技術改造,讓材料更符合環境友善的需求,因此許多新興複合塑材隨之發展,陸續被應用在包裝、消費品、鞋類、建築、汽車、火車、航太、風力發電等,這些新技術馬不停蹄地為我們的地球帶來改變。

CYKF一路上與塑膠複合材料的發展歷程共同成長,我們以豐富的材料知識及深厚的機械設計技術來面對各種新興塑膠複合材料的挑戰,希望藉由我們公司優異的同向雙螺桿押出系統,協助全球各國的企業加速環保複材生產及開發的腳步,共同守護我們生活的地球!