整整80年前，塑界发生了一件大事——能够制造出聚合物加工用的双螺杆挤出机，诞生了！

80年过去了，双螺杆挤出机已经了广泛应用，许多行业都能看见它的身影。例如：高分子合金共混、PVC管材、食品行业、制药行业等。接下来，我们谈谈双螺杆挤出机的发展历程。

从单到双，应用范围大大提升

早在19世纪中叶，挤出机就已经在工业中普遍应用了。但那时候的挤出机都属于单螺杆挤出机，主要应用在瓷器黏土、橡胶、食品工业三大领域。

人们发现，单螺杆挤出机输送物料的效率受介质本身的流变性能影响很大，并且，螺槽根部的物料滞留严重，所以发明家们一直在寻找可以解决上述问题的方案。

土爆了对不对？然而，他就是**上**个提出意义上的双螺杆挤出机的人。双螺杆挤出机的发明，将挤出机在工业中的应用大大提升了。当然，改进仍在继续。

历史转折，双螺杆挤出机取代液压机

80年前，也就是1938年，意大利LMP公司创始人Roberto Colombo***制造出聚合物加工用的双螺杆挤出机，并且用来制造PVC管材。

这是一个历史性时刻！因为此前，PVC管材都由液压机压制成型的。从那一刻开始，液压机开始被双螺杆挤出机取代。而这，还只是双螺杆挤出机的初尝试。

Colombo Roberto在美国申请的一系列中的一篇——screw press for mixing and extruding plastic materials（1951）

由上图可见，Colombo的螺杆全部由输送元件组成，这是因为他的设计初衷是挤出成型，所以并没有考虑混合效率的问题。

1939年，Colombo对双螺杆挤出机进行改进，直径做到109mm。同年，他获得了**个客户——德国IG法本公司。双螺杆挤出机开始市场认可。

不过，此时双螺杆挤出机的制造与应用还没有达到科学性的高度，可以说应用远远于理论。

继续改进，克服又一个难题

直到1940年代，一支由数学家、物理学家、工程师和一批机械专家组成的队伍，在德国萨克森-安哈尔特州的IG工厂，开始了系统性研究这类啮合同向双螺杆挤出机。其中就有大名鼎鼎的W. Meskat，A. Geberg和Rudolf  Erdmenger。（不会念这些名字？没关系，看个意思就行）

他们的任务是，开发出一台可以用来处理高粘度体系混合问题的化工设备。

大家知道，单螺杆挤出机的缺陷在于其输送能力与输送介质流变特性非常相关，为了克服这一难题，他们再次把注意力放在了同向啮合双螺杆挤出机。

技术突破，聚合物共混挤出机***量产

1950年代，有了数年的研究积累，W. Meskat和R. Erdmenger等人把双螺杆挤出机的一些关键性参数进行定义并整理，使挤出机的理论研究走向规范化。下为数篇中的一篇，可以看出，当时的挤出机已经以单头元件为主，中还公开了啮合元件的应用。

1957年，获得许可的WP公司推出了**台共混用的双螺杆挤出机ZSK系列。ZSK即为德语Zweiwellige Knetscheiben-Schneckenpresse的缩写，意为“双轴啮合盘型挤出机”，同时也推出了可以进行自由模块组合的挤出机。该挤出机很快进行了量产。

**台用于聚合物共混的双螺杆挤出机（1950年代）

超越限制，不断提高产量

WP公司推出的ZSK机型相比于同时期的单螺杆挤出机在产量并没有很大优势，这主要是受制于齿轮箱设计加工技术，更准确地说，是轴向止推轴承的限制。

因为双螺杆一旦确定中心距以后，需要轴承在有限的尺寸下提供足够大的推力。同时需要把电机的扭矩均匀地分配给两根螺杆。这在结构设计、材料选择与热处理、加工制造上都很困难。

历代ZSK机型比扭矩发展-科倍隆

另一个限制产量的主要因素是比扭矩。比扭矩意味着在单位空间体积上，挤出机可以提供的扭矩极限，该参数的大小往往决定着挤出机的产量性能：比扭矩越高，代表相同螺杆直径下的产量越高。

其实，比扭矩并非越高越好，因为挤出机工艺是个复杂的系统，高比扭矩意味着更高的产能，代表着更低的单位机械能，而产品终的熔温相较于低比扭设备会有所降低，但是这对于混合质量、脱挥效率等也带来了不利因素。因此，如何平衡这些参数是使用者****考虑的。

从1960年代起，在聚合物加工领域逐渐普及后，伴随着市场需求，挤出机的各项参数指标也在不断进步。人们意识到，想要做出更好的产品，需要在一定的混合质量的要求下，尽量缩短停留时间，降低熔体温度，提高产量。

65mm机型产量的更新

由图可以看到，以65mm机型为例，从1980s到2000s，将近20年时间里产量提升了近10倍。比扭矩从ZSK**代的4Nm/d3已发展到18+ Nm/d3，大小径比从1.22提高到1.80，物料的平均停留时间也由数十分钟降低到了仅仅数十秒。

从1938年***加工PVC，至今已过了80年，目前，在高分子共混改性行业，双螺杆挤出机已成为代表性的加工设备。通过双螺杆挤出机的发展历史，我们可以看出，只要使用者不断提出需求，双螺杆挤出机的发展就不会止步。