擠出機，多螺桿類型

簡介

多螺桿式押出機是連續式聚合物加工機械，利用加熱機筒內的兩個或多個 螺桿來輸送、熔融、混合、脫揮、反應及塑形塑膠或塑膠基配方。在工業實務中，此詞彙最常用於雙螺桿押出機，但也包含三螺桿、四螺桿、八螺桿、環型、行星滾筒及多旋轉系統（MRS）等機型，每種機型皆為滿足特定混合、產量或脫揮需求而開發。

帶有黃色和灰色分段機筒、多個驅動電機和輔助管道的雙螺桿擠出機。 - MARIS F.LLI spa | Cpsemarketplace

與單螺桿機相比，多螺桿押出機提供更強的正位移輸送、更可控的停留時間分布，以及在配混、反應性押出、排氣及粉體或填料直接進料方面更大的彈性。其發展係因應更高產出、更好分配與分散混合、改善脫揮，以及在母粒、工程配混物、PVC、食品、藥品及特殊聚合物等領域對材料品質更嚴格控制的需求。

歷史與發展

多螺桿押出技術源自二十世紀塑膠加工工業化時出現的更廣泛螺桿押出原理。雙螺桿機因提供混合強度、泵送能力與製程控制之間的實用平衡，而成為最主要的多螺桿配置。

塑造此領域的幾個里程碑包括：

雙螺桿工業化建立了多螺桿加工的現代基準，特別是用於配混與異型材生產的同向旋轉嚙合及異向旋轉形式。
模組化螺桿元件設計實現了針對特定配置的加工，讓機筒、捏合塊、輸送元件及排氣段可依不同配方與反應重新排列。
特殊多螺桿架構如行星滾筒押出機與MRS系統被引入，以透過建立多重熔融與混合路徑來強化脫揮及敏感或高固體含量材料的加工。
更高階螺桿數量如三螺桿與四螺桿概念被提出，用於特定配混任務，其中額外的嚙合區域或自由體積可改善高填充系統的產出或分散。

技術概觀

多螺桿押出機透過在一個或多個嚙合或非嚙合螺桿通道內結合機械輸送與受控剪切來運作。在嚙合設計中，螺桿產生自潔作用，減少滯留區域並改善熱與材料均勻性。

用於聚合物加工的雙螺桿擠出機的精密加工螺桿元件 - NANJING DEYIN MACHINERY CO.,LTD. | Cpsemarketplace

核心操作原理

進料與輸送：固體進料進入一個或多個螺桿，並透過旋轉與通道幾何向前輸送。
熔融：熱傳遞透過機筒加熱、剪切加熱及螺桿通道內的壓縮功發生。
混合：材料被分割、重組、拉伸與重新定向，改善分配混合與分散混合。
脫揮：排氣區在常壓或真空條件下移除水分、殘留單體、溶劑或反應副產物。
加壓與模頭進料：熔體在通過模頭、造粒機、片材模頭、股條模頭或下游成型系統前建立穩定壓力。

典型工程特性

螺桿轉速：工業用同向旋轉雙螺桿押出機通常從數百轉運轉至高轉速配混應用中的約1200 rpm。
產量：產能範圍從實驗室規模到工業規模的數百至數千 kg/h，較大型系統設計用於高產量配混與脫揮作業。
停留時間：多個螺桿通常提供比許多低速單螺桿系統更短且更可控的停留時間，有利於熱敏感材料。
壓力產生：嚙合雙螺桿系統依賴正位移，但壓力曲線可透過元件選擇與排氣刻意塑造；某些製程區以接近零壓力操作以利序貫作業。
比能耗：能源需求強烈取決於螺桿轉速、配方與混合強度。高剪切配混系統比簡單輸送系統消耗更多能源，但可減少下游加工步驟並改善產品一致性。

實務量化說明

造粒機或造粒相關碎片尺寸：當多螺桿押出機與回收線搭配使用時，上游碎裂或片狀進料通常落在粗略5–15 mm範圍，視回收機與進料器設計而定。
離心脫水殘留水分：機械脫水後，殘留水分通常降至約1–3%，若需極低水分則可能後續進行熱乾燥。
轉子或螺桿相關操作強度：高速配混系統可運轉至1200 rpm，而低速設計則優先考量壓力建立與溫和處理。
產出規模化：較大型多螺桿平台在商用同向旋轉雙螺桿範圍內，螺桿直徑約在25 至 145 mm之間，產出隨螺桿直徑、L/D 比及配方增加。

主要類型與變體

類型	結構概念	主要優點	典型用途
雙螺桿押出機	兩個螺桿，通常嚙合或非嚙合	最成熟的多螺桿平台；強混合與輸送控制	配混、母粒、反應性押出、脫揮
三螺桿押出機	三個螺桿，常平行或三角形排列	部分設計具額外嚙合區與更高自由體積	高填充配混物、母粒、利基高產出混合
四螺桿與八螺桿押出機	四或八個螺桿以特殊排列	大量混合路徑與層狀或多通道加工潛力	特殊多層或高複雜度加工
行星滾筒押出機	中央螺桿搭配行星衛星	大熱傳面積與良好脫揮特性	PVC、熱敏感配方、脫揮作業
MRS 押出機	單螺桿基座搭配衛星螺桿段	強化脫揮與長熔體表面更新	再加工、PET及其他對脫揮敏感任務
環型多螺桿押出機	多個子螺桿環繞主軸排列	強烈混合與高可配置性	利基配混與多層相關加工

雙螺桿子類型

雙螺桿押出機通常依以下分類：

旋轉方向： 同向旋轉或異向旋轉。
螺桿嚙合： 嚙合或非嚙合。
幾何形狀： 平行或錐形。

同向旋轉嚙合機因自潔作用與彈性模組化而主導配混領域，而異向旋轉系統常被選用於PVC異型材、管材及剪切敏感配方。

應用與用途

多螺桿押出機用於單螺桿無法提供足夠混合、脫揮或製程彈性的場合。

聚合物配混：填料、玻璃纖維、阻燃劑、抗衝改質劑、著色劑、安定劑及回收聚合物的添加。
母粒生產：需要強分散的高負載顏料或添加劑濃縮物。
反應性押出：原位聚合、接枝、鏈延長、相容化及反應性摻混。
脫揮與純化：移除溶劑、水分、單體殘留或副產物，特別適用於PET與特殊配混物。
工程樹脂與高性能材料：對要求配方進行精確熱與流變管理。
PVC加工：特別使用異向旋轉或錐形系統加工硬質異型材、管材及電纜配混物。
多層產品：特殊多螺桿系統可支援層狀結構，包括多材料流的擠出物架構。
回收與再加工：清洗線輸出、碎片及回收聚合物可在乾燥與污染控制後再配混。

來自雙螺桿擠出機的均勻白色圓柱形塑料顆粒，用於聚合物混煉 - JIANGXI NEWAY POLYMER CO.,LTD. | Cpsemarketplace

一個不適合的用途是簡單、低成本、高產量生產無需混合的熔體流；在此情況下，單螺桿押出機通常更經濟且更容易操作。

技術創新與自動化

近期發展聚焦於改善製程穩定性、清潔與整合。

模組化螺桿元件允許快速適應改變的配方或產出目標。
真空排氣與側邊進料改善水分移除與填料添加。
線上監控熔體壓力、扭矩、溫度與馬達負載以支援閉迴路控制。
自動化與配方管理降低操作員依賴並改善配混廠的可重複性。
工業4.0整合日益使用數位製程記錄、預測性維護與能源監控。

在高性能工廠中，押出機通常是系統的一部分而非獨立機器，連結至重量式進料器、熔體過濾、股條或水下造粒機、乾燥機及包裝線。

環境與永續性面向

多螺桿押出機主要透過回收相容性、材料效率與配方彈性貢獻永續性。

它們可在清洗與乾燥後處理消費後或工業後回收料，使機械回收成為新配混物。
強力脫揮有助降低殘留溶劑與單體，改善在法規允許下用於食品接觸或高純度應用的適合性。
高混合效率可減少廢料與不合格品。
搭配最佳化螺桿設計與馬達控制使用時，相較於效率較低的多元加工路線可降低能耗。

永續性權衡是高剪切與高速操作可能增加電力需求，因此環境效益取決於機器是否取代多個下游步驟，或僅增加複雜度。

經濟與全球市場影響

多螺桿押出機在塑膠機械市場中佔據策略性地位，因為它們位於配混品質、生產量與配方複雜度的交會點。需求與汽車配混物、包裝母粒、建材、電線電纜、醫療材料及回收聚合物的成長密切相關。

商業供應商提供廣泛尺寸範圍，從實驗室與試驗系統到螺桿直徑超過100 mm並搭配廣泛周邊設備套件的工業生產線。在此領域具備知名地位的製造商包括專精於同向旋轉雙螺桿平台、高壓PVC系統、行星與脫揮技術，以及試驗規模模組化生產線的既有配混設備公司。

當前挑戰與創新

磨損與維護：磨蝕性填料、玻璃纖維及礦物填充配混物會加速螺桿與機筒磨損。
熱敏感性：某些聚合物若停留時間或剪切過度即會降解。
製程複雜度：更多螺桿與元件增加設定需求與操作員技能要求。
清潔與換線：頻繁產品更換可能增加停機時間，特別是高填充或反應性配方。
進料一致性：穩定產出依賴可靠計量、粉體流動性與水分控制。

當前創新聚焦於改善耐磨冶金、最佳化螺桿輪廓、低停留時間脫揮、更好進料系統及數位孿生/製程模擬以進行配方設計與規模放大。

未來展望

多螺桿押出預計將持續成為先進配混與回收的核心，因為它結合連續加工、高配方彈性與自動化整合。最強勁的成長領域可能為回收含量配混、特殊母粒、反應性相容化及困難進料的高一致性加工。

進一步發展可能強調：

低能耗螺桿與機筒設計
改善回收與污染料流的排氣
更多使用模擬進行規模放大與故障排除
更多整合線上品管
擴大應用於循環經濟加工鏈

摘要

多螺桿式押出機是先進連續加工機，當傳統單螺桿押出無法滿足混合、脫揮或配方控制需求時使用。其主要形式包括雙螺桿、三螺桿、行星、MRS及環型機，雙螺桿系統仍是配混與反應性加工的工業標準。

參考文獻

•
Microsoft Word - Multiscrew extruders - review 04.01. (n.d.). https://www.takimsan.com/Manuscript_13_01.pdfLink
•
P O L I M E R Y. (n.d.). https://polimery.ichp.vot.pl/index.php/p/article/download/2411/2328/7077Link
•
[PDF] "Extrusion". In: Encyclopedia of Polymer Science and Technology. (n.d.). https://masters.donntu.ru/2016/feht/glovatskiy/library/rauwendaal__extrusion.pdfLink
•
What Is A Multi-screw Extruder? - Product knowledge encyclopedia - News - Shenzhen Superb Heater Technology Co.,Ltd. (2019, January 16). https://www.superbheater.com/news/what-is-a-multi-screw-extruder-20543482.htmlLink
•
EXTRUSION. (n.d.). https://yunus.hacettepe.edu.tr/~isilg5/kmu408/kmu408-week3.pdfLink
•
Extrusion Processes. (n.d.). https://zero.sci-hub.se/6086/9c37fc6e5416096ff3b6828ac8a1a5ae/levine2006.pdfLink
•
Types of Plastic Screw Extruder and Their Applications - GSmach. (2025, March 26). https://www.gsextruder.com/types-of-plastic-screw-extruder-and-their-applications/Link
•
What you should know about a triple screw extruder - Kerke. (2025, November 27). https://www.kerkeextruder.com/news/know-how/what-you-should-know-about-a-triple-screw-extruder/Link
•
Classification of Plastic Extruders. (2019, April 8). https://www.monofilamentextruder.com/news/classification-of-plastic-extruders.htmlLink
•
What is a Twin Screw Extruder? Types, Applications, and Benefits Explained.... (2025, December 23). https://www.nanoscience.com/blogs/what-is-a-twin-screw-extruder-types-applications-and-benefits-explained/Link
•
Extruders. (n.d.). https://encyclopedia.che.engin.umich.edu/extruders/Link
•
Leistritz Extrusion: Quick TSE overview technical article, ref. 11.2020. (n.d.). https://extruders.leistritz.com/en-us/extrusion/newsletter/2022-01/3-Quick-overview-of-TSEs.pdfLink
•
Words of Wisdom : The 10 (11) key principles of extrusion. (2023, November 10). https://www.plasticstoday.com/plastics-processing/words-of-wisdom-the-10-11-key-principles-of-extrusionLink
•
Multi-screw extruder. (2002, October 2). https://patents.google.com/patent/US7080935B2/enLink
•
[PDF] ON THE DESIGN AND TECHNOLOGY OF CO-ROTATING TWIN .... (n.d.). https://repositorio.usp.br/directbitstream/4408acc3-7491-49fa-9e52-6feea63d3170/OK___trabalho+15+-+On+the+design+and+technology+of+co-rotating+twin-screw+extruders+(COBEF+2017)_removed+(1).pdfLink
•
WO1998013189A1 - Multiple-screw extruder. (1997, September 23). https://patents.google.com/patent/WO1998013189A1/enLink
•
Extrusion. (n.d.). https://www.dlg.org/fileadmin/downloads/Expertenwissen/lebensmitteltechnologie/e_2022_2_Expertenwissen_Extruder_EN.pdfLink
•
HOW DO MULTIPLE FLIGHTS IMPROVE THE .... (n.d.). https://bussmann.mie.utoronto.ca/wp-content/uploads/2010-ANTEC-WangBussmannPark.pdfLink
•
Progress in Twin Screw Extrusion Technology Focused on .... (n.d.). https://www.4spe.org/files/Chapters/D22/email/D22-2021-05-02-extrusionpresentationofthemonth.pdfLink
•
Twin Screw Extruders as Continuous Mixers for ... - PMC - NIH. (2016, February 16). https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4766122/Link
•
Sample Pages. (n.d.). http://files.hanser.de/Files/Article/ARTK_LPR_9781569906989_0001.pdfLink
•
Extruders - Davis-Standard. (2022, December 15). https://davis-standard.com/extrusion_system/extruders/Link
•
4 Types Of Twin Screw Extruders. (2021, November 26). https://www.cowinextrusion.com/4-types-of-twin-screw-extruders/Link
•
7 Twin Screw Extruder Types: Design, Benefits & Uses. (2025, April 21). https://www.twinscrew.net/en/article/types-of-twin-screw-extruder.htmlLink
•
Screw Extruder Decoded: Types, Design Secrets, and Selection. (2026, August 24). https://www.nhyscrews.com/blog/screw-extruderLink
•
An Ultimate Guide to Different Types of Extruders. (2025, November 20). https://jwellanhui.com/an-ultimate-guide-to-different-types-of-extruders/Link
•
US7080935B2 - Multi-screw extruder. (2002, October 2). https://patents.google.com/patent/US7080935B2/deLink
•
Range of extruders and peripheral equipment for industrial ... - Clextral. (2022, February 16). https://www.clextral.com/our-offer/Link
•
Twin Screw Extruder | Thermo Fisher Scientific - US. (2020, April 16). https://www.thermofisher.com/us/en/home/industrial/manufacturing-processing/extrusion-compounding-equipment/instruments/twin-screw-extruders.htmlLink
•
Plastic extrusion - Wikipedia. (2006, June 11). https://en.wikipedia.org/wiki/Plastic_extrusionLink
•
Triple Screw Extruder for High Filler Masterbatch. (2026, June 28). https://granuwelextruder.com/ko/triple-screw-extruder-for-high-filler-masterbatch/Link
•
Types Of Plastic Extruders - Industrial Extrusion Machinery. (n.d.). http://www.industrialextrusionmachinery.com/types_of_plastic_extruders.htmlLink
•
Twin Screw Extrusion & Compounding Machines - B&P Littleford. (n.d.). https://www.bplittleford.com/twin-screw.htmlLink
•
Santech Machinery And Equipment Pvt. Ltd. (2023, November 1). https://www.exportersindia.com/m-s-santechs-corporation/other-products.htmLink
•
Modeling of Twin Screw Extrusion of Polymeric Materials - PMC. (2022, January 10). https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8779974/Link
•
Classification of Twin-Screw Extruders - JWELL Machinery. (2025, March 19). https://jwell.co/company-news/classification-of-twin-screw-extruders/Link
•
US4162854A - Multi-shaft screw extruder. (1997, March 2). https://patents.google.com/patent/US4162854A/enLink
•
twin screw extruder system design & case studies for pla, .... (n.d.). https://www.4spe.org/files/Chapters/D22/presentationofthemonth_springenewsletter.pdfLink
•
Twin Screw Extruders | Modular Barrrels | John Halvorsen. (n.d.). https://labtechusa.com/twin-screw-extruders/Link
•
Screw Functionality and Screw Profile Design for Extrusion .... (2024, March 6). https://content.ces.ncsu.edu/screw-functionality-and-screw-profile-design-for-extrusion-processingLink
•
Triple Screw Extruder - UET Machine. (2025, December 23). https://uetmachine.com/triple-screw-extruder/Link
•
Screw Extruder - an overview. (n.d.). https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/screw-extruderLink
•
Analysis and experimental evaluation of twin screw extruders. (2021, July 15). https://www.academia.edu/49967925/Analysis_and_experimental_evaluation_of_twin_screw_extrudersLink
•
Embedded short spiral shell rib asymmetric multi-screw extruder in the same direction. (2016, December 9). https://patents.google.com/patent/CN206967925U/enLink
•
Single Screw Extruder vs Twin Screw Extruder. (2021, November 19). https://www.useon.com/guide/single-screw-extruder-vs-twin-screw-extruder/Link
•
Used Twin Screw Co-Rotating Extruders for Sale - Aaron Equipment. (n.d.). https://www.aaronequipment.com/equipment/plastics-equipment/extruders-twin-screw-corotateLink