挤出机（Extruder）是挤出成型生产线中的主机。作用是完成对物料的塑化并将熔融物料定压、定量、连续均匀地挤出。

世界上的第一台挤出机是在1795年由Joseph Bramah制造的。19世纪70年代末发明了用于挤压橡胶的单螺杆挤出机。1981年, 德国的Berstorff推出了组合式的啮合、同向旋转双螺杆配混机。

挤出机由挤出系统、传动系统、加热冷却系统组成。按螺杆的数量分，挤出机可分为单螺杆式挤出机、双螺杆式挤出机和多螺杆式挤出机；按挤出机的功能分，可分为通用型单螺杆挤出机、排气式挤出机、发泡式挤出机、喂料式挤出机等。采用日常保养和定期保养的方式进行维护保养。

挤出机通常被用于生产热熔塑料成型设备，其主要特点是：连续挤压工艺、生产效率高、操作简便，它可以用于加工常用的 PP、PE、聚氯乙稀 等民用塑料，以及 PMMA 等硬塑料 。

世界上的第一台挤出机是在1795年由Joseph Bramah制造的, 这是一台手动活塞式的压出机, 被用于制造无缝铅管。在19世纪中叶开始用挤压法生产结构材料。经过不断改进，19世纪70年代末发明了用于挤压橡胶的单螺杆挤出机，随后单螺杆挤出机被大量应用于塑料制品生产。

单螺杆挤出机输送物料的效率，因为介质本身流变性的原因，大幅度降低，并且材料在螺杆槽根部残留现象很严重。1860 年，一个法国采矿工程师第一次提出真正意义上的双螺杆挤出机，提升和巩固了挤出机在工业生产行业的地位和应用。

在1892年德国的Paul Troestar制造出了第一台用于工业生产的单螺杆挤出机, 这代表着挤出机发展到了一个新阶段。1938 年，意大利 LMP 公司创始人 Robert 科伦坡 是最先制造出来使用聚合物加工的双螺杆挤出机，还可以用作加工 聚氯乙稀 管，自此之后，双螺杆挤出机慢慢地取代了液压机。

1955年, 东芝机器公司成功制造出全啮合的反向旋转双螺杆。同年, Anger兄弟开发出首台可以将PVC粉料直接加工为管材的异向旋转双螺杆挤出机。1957年拜耳集团公司开始制造商业化的同向旋转配混机。现如今, Reifenhauser提供Bitruder挤出机用于管材、型材和木塑复合材料的生产。1981年, 德国的Berstorff推出了组合式的啮合、同向旋转双螺杆配混机。二十世纪八十年代初，美国海军是最先采用双螺杆挤出技术使得挤出工艺通过混合、排气、压出和成型等多个工艺有序的进行和集成 。

2009年，中国华南理工大学瞿金平教授为首的研究人员研制出来的电磁动态挤出机，已成功地在挤出、注射、吹塑成型技术上得到应用。中国青岛农业大学在2012年提出一种基于西门子股份公司S7-300PLC和日本物理化学智能温控表组成的塑料挤出机温度控制系统，该控制系统由料筒和机头两部分组成。贝尔法斯特女王大学科研团队在2014年以25mm单螺杆挤出机为研究对象，分析了过程设置对能源消耗的影响，研究了新型的能耗监测方法和新型的模糊PID 控制算法，开发了一套完整挤出机的监测控制系统。

热塑性塑料在恒定压力下当温度变化时存在三种物理状态，即玻璃态、高弹态、黏流态。在常温下，塑料呈玻璃态，当温度升至某一值时，塑料变为高弹态,再继续升温塑料转变为黏流态。塑料的成型加工（压制、挤出、注射等）是在黏流态下进行的。热塑性塑料随温度变化而发生上述三种状态的变化是可逆的，当温度降低时，塑料将从黏流态转变为高弹态，而温度降低到常温时，塑料将转变为玻璃态。在塑料成型加工中能得到制品的几何形状和尺寸精度，正是利用了热塑性塑料在不同温度下的三态变化的特性。

塑料自料斗进入螺杆后,在旋转着的螺杆作用下,通过料筒内壁和螺杆表面的摩擦作用向前输送,在螺杆加料段,松散的固体粒料(或料末)充满螺槽,随着物料的不断地输送,物料开始被压实。当物料进入压缩段后,由于螺杆螺槽深度逐渐变浅以及机头的阻力,使塑料逐渐形成高压,并进一步被压实。与此同时,在料筒外加热以及螺杆与料筒内表面对物料的强烈搅拌所产生的内摩擦剪力热的作用下,塑料温度不断升高，与料筒相接触的某一点,塑料温度到达熔点,开始熔融。随着物料的输送,继续加热,熔融的物料量逐渐增多,而未熔融物料量相应减少,大约在压缩段的结束处,全部物料都转变为黏流态,但这时各点温度尚未均匀,经过均化段的均化作用就比较均匀了,最后螺杆将熔融物料定量、定压、定温地挤入机头。机头中口模是个成型部件,物料通过它而获得一定截面的几何形状和尺寸,再经过冷却定型和其他工序,就可得到成型好的制品。

为了使塑料挤出成型过程得以进行，一台完好的挤出机组由下列各部分组成，即主机，辅机及控制系统三大部分。

一台挤出机(主机)由下列三个部分组成：

挤出系统:主要由螺杆和料简组成。是挤出机的关键部分。塑料通过挤出系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中在所建立的压力下，被螺杆连续地定量定压定温地挤出机头。

传动系统:其作用是驱动螺杆，保证螺杆在工作过程中所需要的扭矩和转速。它由各种大小齿轮、传动轴、轴承及电动机组成。

加热冷却系统:其作用是对料简(或螺杆)进行加热和冷却，以保证成型过程在工艺要求的温度范围内完成。

挤出机辅机的组成是根据制件的种类而定的。一般由以下几个部分组成。

机头(口模):它是制件成型的主要部件，熔融塑料通过它获得一定的几何截面和尺寸。

定型装置:它的作用是将从机头中挤出的塑料的既定形状稳定下来，对其进行精整，从而得到更为精确的截面形状、尺寸和光亮的表面。

冷却装置:由定型装置出来的塑料在此得到充分的冷却，获得最终的形状和尺寸。

牵引装置:其作用为均匀地牵引制件，并对制件的截面尺寸进行控制，使挤出过程稳定地进行。

切割装置:其作用是将连续挤出的制件切成一定的长度或宽度。

卷取装置:其作用是将软制件(薄膜、软管、单丝)卷绕成卷。

挤出机组的控制系统是由各种电器、仪表和执行机构组成。其作用是:根据自动化水平的高低，控制挤出机组的主机、辅机的拖动电动机，驱动液压泵、液压缸(或汽缸)和其它各种执行机构，使其满足工艺所要求的转速和功率，并保证主辅机能协调的运行;检测、控制主辅机的温度、压力、流量和制件的质量，实现整个挤出机组的自动控制。

以螺杆挤出机为例，把双螺杆挤出机分成“挤出”和“传动”两大关键部分,“挤出部件”是“保证品质”的关键部件,“传动部件”是“提高效率”和“保证品质”的关键部件。双螺杆的技术进步是以扭力分配箱的更新换代为标志的,可见其重要性。

传动部件是双螺杆挤出机的核心部件,如同汽车的发动机,能够提供足够的动力,才能输出足够的产量,所以提高挤出效率需要有强劲的传动系统提供动力。在双螺杆挤出机中,动力是通过螺杆元件的旋转运动体现出来的,旋转运动中动能转化成扭转力,扭力越大输送的物料越多,即需要高扭矩的传动系统提供动力,才能实现高产量。

扭矩和螺杆间隙是挤出机的两个基本的核心影响因素。扭矩是前面叙述的传动技术的关键参数,制约着加料量,也是双螺杆性能提升的最关键的技术指标;螺杆间隙是前面提到的挤出部件的关键参数,控制着加工物料的停留时间分布,物料在机筒内的停留时间分布区间越小,说明原料在机筒内混炼时间一致,产品的品质越稳定,所以螺杆间隙是挤出产品品质稳定的最关键的技术指标。

随着塑料挤出成型法的广泛应用和发展，塑料挤出机的类型日益增多。

无螺杆挤出机（其中又分柱塞式挤出机和弹熔体挤出机）、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机等。

普通螺杆结构一般分为：渐变型、突变型和分离型。对于不同塑料材料，螺杆的选择也非常重要，它关系到制品的加工工艺特性和制品质量。

渐变型：多用于非结晶型塑料的加工，应用最广，对物料剪力作用较小，混炼特性不高，适用于热敏性塑料及部分结晶性塑料。其缺点是螺杆尾部细，强度差。

突变型：压缩段较短，只有一个螺槽宽度，在此处螺槽突然变浅对物料有强烈剪切作用，适用于熔点突变、粘度低的塑料，如PA、PP、PE、聚烯烃等高结晶型均聚物挤出，对高粘度料易局部过热，不适于聚氯乙稀等热敏性塑料的加工。

分离型：螺杆由等距等深的加料段，等距变深的压缩段和等距等深的均化段组成。自加料段到压缩段末端有一主螺纹，自加料段末端至均化段又有一条螺距较大螺棱高度稍低的副螺纹，在熔融段形成双螺纹结构。双螺纹部分能将已熔融塑化和未熔融塑化的物料及时分离，促进未熔融物料的熔融，并且挤出剪力应变率较小，物料不易分解，这样可确保挤出质量，可实现定量、定压、高速挤出物料。

选择螺杆时，也可根据物料适当选取不同长度的压缩段。结晶性塑料，熔融温度范围窄，选择螺杆时，选用压缩段较短的，一般为3D～5D；尼龙选1D的螺杆挤出机。非晶性的聚合物，其螺杆压缩段较长，为全长的55%～65%，熔融温度宽的塑料其压缩段最长，如聚氯乙稀，选择挤出机螺杆时选用渐变型螺杆压缩段占全长的100%，螺杆对物料全长均起压缩作用。

无螺杆挤出机目前主要的代表有弹熔体挤出机等。弹熔体挤出机是在1934年发现的威逊柏（Weissenberg)效应的基础上而出现的。的特点是结构简单且物料在机内的停留时间很短（一般在9～25秒之间），塑料的加热主要靠摩擦剪力所产生的热，因此其加热均匀，特别适用于热稳定性较差的塑料的加工。另据介绍，其挤出口处的压力波动较小挤出稳定；还能加工各种不同形状的原料（粉料、粒料及废料等）。但这种机的机头产生的压力较低，加料也较困难，遇到阻力较大的机头时其生产能力会大大降低。因它是靠聚合物的粘弹性的效应而挤出成型的，因而对某些聚合物的加工不适用。

单螺杆挤出机是由一根阿基米德螺杆在加热的料筒中旋转构成的，单螺杆挤出机结构简单、成本低、操作维护容易，能够建立稳定的挤出压力，因而广泛应用于挤出成型领域。目前单螺杆挤出机已从最初基本的尾旋结构，发展出阻尼螺块、排气式螺杆、开槽螺筒、销钉料筒、积木式结构等各种不同的结构类型。对于成品及半成品挤出生产而言，单螺杆挤出机几乎是唯一的选择。

双螺杆挤出机同样是由传动系统、挤出系统、加热和冷却系统、控制系统等几部分组成，各部件的作用与单螺杆挤出机相似。但双螺杆挤出机是两根并排安放的螺杆置于一个“∞”字形的机筒内，两根螺杆可以是嘴合或非嘴合、整体式或组合式、同向旋转或异向旋转等不同形式，料筒也有整体式或组合式两种形式。

多螺杆挤出机特点是塑化部分螺杆是由一根主螺杆和多个行星小直径螺杆组成，是指挤出机的机筒内有多根螺杆组合在一起工作。多螺杆挤出技术以其特有的优点,可以弥补单双螺杆挤出的缺点与不足,在挤出领域开始受到越来越多的关注。

普通挤出机、高速挤出机和超高速挤出机。

提高螺杆直径可以提高挤出机的生产能力，而提高螺杆转速也可以提高挤出机的生产能力。所以，提高螺杆转速是挤出机的发展趋势。目前，各种高速、超高速挤出机已经问世。例如已出现螺杆转速为300～1500r/min的高速挤出机和趋高速挤出机。

整体式挤出机和分开式挤出机。整体式挤出机结构紧凑，需机械加工的零件数目较少，同时占地面积较小等，因而是目前最通用的形式。

分开式挤出机可以采用标准减速机,装配精度要求较低易修,同时挤压部分的热不易传到减速器而改善了它的工作条件。其缺点是结构不如整体式紧凑、零件数目较多、加工制作量较大、且螺杆轴承需要单独的润滑系统等，因而此类挤出机应用较少。

螺杆在空间呈水平装置的卧式挤出机和螺杆直立于地面安装的立式挤出机。前者重心较低而稳定，且机器的中心高度可视操作方便而定，同时能方便地配置各种辅机，操作维修都较方便，因此此最为常用。其缺点是占地面积较大，吹制中空制品和吹塑薄膜时往往需要用直角机头。

立式挤出机的优点恰好与卧式挤出机相反，它重心高而稳定性较差配置辅机较困难，操作维修也不方便。此外还受厂房高度的限制，因此应用甚少。但因其占地面积较小，且当上吹中空制品和吹塑薄膜时可避免采用直角型机头，因此在吹塑薄膜时中小型挤出机仍有采用。

开车前应做好足够的准备工作：

①首先检查供挤出用的物料是否达到所需干燥要求，如果物料较湿，生产过程中将会出现气泡，使产品质量下降或不合格，所以物料最好先进行干燥，必要时还需要预热。

②检查机头的规格是否正确。检查法兰、模体、口模、冲孔板及过滤网是否按要求装好，应换上洁净的粗滤器和滤网，并在压力表中加足润滑脂。

③接好压缩空气管及水系统，开启电热器，对机头、机身进行均匀加热。当各部分达到规定温度时（通常应比正常生产温度高10℃左右），恒温30～60min，使挤出机内外温度一致。对机头部分的衔接处，进行必要的检查，检查螺栓并趁热拧紧，以免在运转时发生渗漏。并检查仪表是否正常。

④用铜塞尺调整口模与芯模环形缝隙，使各处均匀一致。检查主机与辅机中心线是否对准，辅机牵引是否运转正常，卷取装置是否稳定。

5启动辅机运转设备，检查是否运转正常，以低速启动空转螺杆，检查有无异常，并时时注意电流表、压力表等。

开动挤出机并进行加料，开始速度不宜快，先少量加料，待物料挤出口模时，方可正常加料。

加料方式有自重加料、强制加料和振动加料。

①自重加料。物料靠本身的自重进入挤出机内的加料方法称为自重加料。最简单的重力加料装置只有一个料斗，没有上料装置。料斗内能容纳一小时左右使用的物料，物料是由人工上料的。料斗底部有活门，以便调节进料量和停产时切断料流，为了观察料斗内的物料贮量，侧面装有视镜。料斗上部有盖子，以免灰尘进人和防止潮湿。

②强制加料。强制加料是在料斗中设置搅拌器或尾旋叶，以克服“架桥”，并对物料有压填作用，能保证加料均匀。强制加料装置，加料螺旋的转动是出螺杆的传动装置带动的，加料螺旋的转速与螺杆转速相适应，因而加料量可以适应挤出量的变化。这种装置还设有过载保护装置，当加料口堵塞时，螺旋就会上升，而不会将塑料硬往加料口中挤，从而避免了加料装置的损坏。

③振动加料。振动加料就是在料斗上加一个电磁振动器。在进料时开动振动器，料斗在水平方向抖动，物料克服与料斗壁及物料之间的摩擦力，靠自重在抖落中落下，进入进料口。这种加料方式不易产生“架桥”现象，适合于粉料和粒料的加料应用。

注意：当物料被挤出之前，任何人不得处于口模的正前方，以免发生意外。当物料被挤出后，立即将其慢慢引上冷却和牵引设备，然后根据控制仪表的指示值和对挤出制品的要求，将各部分作相应的调整，以使整个挤出过程达到正常的状态。切取试样，检查外观、尺寸及性能是否符合产品要求，然后根据质量的要求调整挤出工艺，使产品达到标准。

停车前首先要停止加料，并将挤出机内的塑料尽可能的挤完，以便下次操作。关闭机筒、机头以及主机各处电源，关闭各个辅机电源，停止供气。打开机头法兰，清理冲孔板及机头各个部件。必要时可用软聚氯乙稀或含有无机化合物填料较多的聚苯乙烯和聚乙烯等塑料通过最后挤出来清理机筒和螺杆。挤出聚烯经类塑料时，通常在挤出机满载的情况下停车，采用这种方法应防止空气进人机筒，以免物料氧化而影响再次生产时制品的质量。最后关闭总电源及压缩机电源，如果采用水冷，应关闭冷却水总阀门。

挤出机的性能主要用其产量、成本及挤出制品的性能来评价。产量是评价挤出机性能的重要指标，主要由螺杆决定。评价挤出机生产成本的主要指标是功率消耗（包括螺杆转动与机筒加热装置的功耗）。通常采用单位功耗（即单位时间内挤出单位质量的聚合物所消耗的功率）作为评价挤出机产量与成本的综合指标。

挤出制品的性能是评价挤出机性能的一项重要指标。制品性能由其外观性能、机械性能、光学性能、电性能与尺寸精度等综合评定。制品的性能主要取决于挤出机的操作参数、熔体混炼均匀性及熔体的流变性能。一般挤出机机筒内尤其是出口处聚合物的温度、压力与流率这三个参数及它们的波动程度对制品性能有明显的影响，可以作为评价挤出机性能的指标。

（1）熔体温度。熔体温度对成型性能与制品性能（特别是强度和光学性能）有明显影响。提高温度可降低熔体粘度，改善流动性，降低螺杆功耗，减小熔体弹性对制品性能的不良影响。但是，温度过高时难以保持制品形状，并要延长制品的冷却时间（特别是在高速挤出时），还有可能会造成热降解。挤出吹塑成型时的型坏要求在尽可能低的温度下成型，以保证型坏有较高的熔体强度。通常，最佳的加工温度由实验确定，它主要取决于聚合物的性能以及制品的种类、形状与尺寸。

(2)熔体压力。压力对制品性能的影响没有温度那样明显，适当提高压力是确保熔体混炼均匀的主要条件之一，同时还可减小挤出参数的波动程度。挤出性能不但取决于挤出机出口处的压力，还与螺杆轴向的压力分布有关。由轴向压力分解可计算出压力梯度。提高压力梯度可改善熔体混炼的均匀性，但要降低产量。

(3)操作参数的波动。在挤出过程中，温度、压力与流率的波动在很大程度上能决定制品的性能。如果三个参数的波动值大于允许值，就会造成制品的机械性能不均匀、光学性能降低、尺寸偏差过大等。波动的允许值取决于聚合物的种类以及所要求的制品性能。

熔体混炼不均匀必定降低制品性能，不仅使制品性能分布不均匀，还会影响制品的外观性能。

熔体的流变性能是评价挤出机性能的一项指标，这是因为流变性能不仅与聚合物的种类有关，还取决于温度、压力与流率，并与螺杆的结构及参数有关。而且，聚合物熔体具有粘弹性，所以其流变性能也应包括粘性与弹性。

挤出机投人生产后就承受多种动力载荷的作用，各个零件会因为磨损、腐蚀或不合理操作及维护保养不好等原因，工作效率、工作性能逐渐下降。为保证挤出机的正常工作，延长其使用寿命，对挤出机应进行维护和保养。

①挤出机不允许长时间在空载下运转，以免螺杆与机筒的摩擦。

②打开减速箱、滚动轴承压盖等，进行清洗换油。

③检查齿轮面磨损情况，对V形皮带的安装位置及松紧程度进行调整。

④检查清洗各水、压缩空气和润滑油管道。

⑤检查电加热系统、冷却风机等是否正常。

⑥检查所有螺钉的松紧情况，应在加热前紧固。

⑦要正确清理螺杆、机筒、机头和口模。检查冲孔板和过滤网。注意拆卸时应先拆螺杆，后拆机筒，安装时先装机筒，后装螺杆。清理挤出设备时，只能用铜丝刷、铜刀和压缩空气吹管等工具。过滤网可用火烧的方法处理。

⑧严防金属杂质或金属小工具等落人进料口中，以免损坏螺杆和机筒。

⑨检查仪表的指针动作是否灵敏。

总之，挤出机是否运转正常，与平时的维护保养关系非常大，不能忽视。

①电源没有接通；

②线路有断线或接头处松动；

③伺服电动机没有调回零位；

④机筒内温度低，定温起动装置作用。

①传动零件部位的开口销折断；

②机筒内有残余料，料温度低；

③皮带磨损严重不工作，皮带轮空运转；

④传动零件中有连接键脱落；

⑤机筒内螺杆螺纹间卡有金属异物；

⑥传动齿轮的齿折断。

①皮带传动中的三角带过松，传动时打滑；

②机筒上各温度段温度控制不稳定，造成机筒内料塑化不均。温度低时料塑化不好，螺杆转动扭力矩增加;

③电动机调速控制装置出故障，控制失灵。

①螺杆变形弯曲与机筒摩擦；

②机筒连接法兰与机座连接处出现问题（螺栓强度不够，被拉长变形。螺丝螺母松动）；

③分流板处出故障（严重堵塞，或有可能强度不够变形）；

④机筒内原料温度低没有塑化好；

⑤机筒内螺杆间有异物。

单螺杆挤出机是应用最多的挤出机类型。由于设计结构简单，塑料加工是这类挤出机最重要的应用领域。双螺杆挤出机既可用于塑料加工，也可用于塑料制造。除这两种结构类型外，还有特殊结构类型，如销钉机筒挤出机，主要用于加工弹性塑料，行星齿轮式挤出机和环形挤出机用于制造热敏感模塑材料。单螺杆挤出机又可分为熔料挤出机和塑炼挤出机。熔料挤出机用于输送已塑化的材料，其主要应用范围是制造塑料的化学工业和复合材料制造。塑炼挤出机的主要应用领域是制造半成品，其原料是粒料和粉末料。

挤出机已不仅仅用于高分子材料的挤出成型和混炼加工, 它的用途已拓宽到食品、饲料、电极、炸药、建材、包装、纸浆、陶瓷等领域。此外, 将混炼造粒与挤出成型工序合二为一的“一步法挤出工艺”也值得重视。

挤出机高速、高产, 可使投资者以较低的投入获得较大的产出和高额的回报。但是, 挤出机螺杆转速高速化也带来了一系列需要克服的难点:如物料在螺杆内停留时间减少会导致物料混炼塑化不均, 物料经受过度剪力可能造成物料急骤升温和热分解, 挤出稳定性控制困难会造成挤出物几何尺寸波动, 相关的辅助装置和控制系统的精度必须提高, 螺杆与机筒的磨损加剧需要采用高耐磨及超高耐磨材质, 减速器与轴承在高速运转的情况下如何提高其寿命等问题都需要解决。

塑料挤出机的高效主要体现在高产出、低能耗、低制造成本方面。在功能方面, 螺杆挤出机已不仅仅用于高分子材料的挤出成型和混炼加工, 它的用途已拓宽到食品、饲料、电极、炸药、建材、包装、纸浆、陶瓷等领域。此外, 将混炼造粒与挤出成型工序合二为一的“一步法挤出工艺”也值得重视。

实现挤出成型设备的大型化可以降低生产成本, 这在大型双螺杆造粒机组、吹膜机组、管材挤出机组等方面优势更为明显。国家重点建设服务所需的重大技术装备, 大型乙烯工程配套的三大关键设备之一的大型挤压造粒机组长期依靠进口, 因此必须加快国产化进程, 满足石化工业发展需要。而精密化可以提高产品的含金量, 如多层共挤复合薄膜等均需要精密挤出, 而作为实现精密挤出的重要手段———熔体齿轮泵必须加大力度进行开发研究。

模块化生产可以适应不同用户的特殊要求, 缩短新产品的研发周期, 争取更大的市场份额;而专业化生产可以将挤出成型装备的各个系统模块部件安排定点生产甚至进行全球采购, 这对保证整期质量、降低成本、加速资金周转都非常有利。

发达国家的挤出机已普遍采用现代电子和计算机控制技术, 对整个挤出过程的工艺参数如熔体压力及温度、各段机身温度、主螺杆和喂料螺杆转速、喂料量, 各种原料的配比、电机的电流电压等参数进行在线检测, 并采用微机闭环控制。有的公司已采用网上远程监测、诊断和控制, 对挤出成型生产线进行网络控制。这对保证工艺条件的稳定、提高产品的精度都极为有利。