挤出成型设备的现状及调整产品结构的研究(一)
[ 宁波市塑料机械行业协会 ] 发表于 2011-07-28 09:02:57 浏览量：0
挤出成型设备的现状及调整产品结构的研究(一)
张友根
(宁波海达塑料机械有限公司 315200)
摘要：挤出成型设备是三大塑料机械之一。国内挤出成型设备处于中、低端水平，远远跟不上塑料制品发展的要求。自主创新创造，完善推进调整产品结构，实现更高速、更高效、更节能的智能化、功能化、专用化，是挤出设备的发展方向。挤出机、辅机、加工工艺、原料、制品等从原料到制品的在线无缝研发，才能引领市场的发展。
关键词：挤出设备；现状；科学发展；结构调整
The status of extrusion molding equipment and products structure adjustment
Zhang You-gen
(Ningbo Haida Plastic Machinery Co., Ltd. 315200)
Abstract: The extrusion molding equipment is one of the three plastic machinery. Extrusion molding equipment in China, the low level, far behind the plastic products development. Creation of independent innovation, improve product mix to promote and achieve faster, more efficient, more energy efficient, intelligent, functional, specialization is the development direction of extrusion equipment. Extruder, auxiliary equipment, processing technology, raw materials, products, and other products from raw materials to develop a seamless online can lead to market development.
Key words: extrusion; the status quo; scientific development; structural adjustment
挤出成型是一种重要的塑料制品加工方法，适用于几乎所有的热塑性塑料，其制品约占整个塑料制品的40%。中国制造的挤出机年产量超过25000台套。挤出成型设备围绕着实现更高速、更高效、更节能的智能化生产创新发展。挤出成型设备的辅机的组成根据制品的种类而定。随着高分子材料和塑料制品不断的发展，还会涌现出更有特点的新型挤出成型设备。挤出成型设备是一个应用范围很广的极有前途的塑料机械，必须跟上塑料制品的发展，不断开拓创新，才能具有生命力。中国制造的挤出机年产量超过25000台套。国产挤出设备的总体技术水平在国际上处于二、三流的中、低端水平。国产挤出设备不能满足内需是发展中存在的最大问题，改变现况已成为挤出设备发展的当务之急。本文分析了国内挤出设备的现状，探讨了国内挤出设备发展存在的问题，研究了完善推进调整产品结构得方向，指出挤出设备围绕着实现更高速、更高效、更节能的智能化、功能化、专用化的方向创新发展，高端挤出设备的市场必将越来越广。
1挤出机的现状
1.1 单螺杆挤出机[1]
单螺杆挤出机是一种低能耗、低成本、多用途的机型，是国内制造数量最大、技术最成熟的挤出机。按螺杆结构型式可分为整体式与积木式。按机筒型式可分为整体式、分体式、剖分式。单螺杆挤出机向着超大型、超微型、大长径比、高产出、低能耗等方向发展。
塑化螺杆的研究创新是单螺杆挤出机的研究重点，以适应不断发展的塑料原料及制品的加工要求。单螺杆挤出机由于结构简单，加工效率高，在塑料加工成型领域获得广泛的应用。为了满足不同的加工需要，各设备厂家进行过多种螺杆、机筒结构的探索。单螺杆挤出机从最初基本的纯螺旋结构，发展出各种不同结构，如阻尼螺块、排气挤出、开槽螺筒、销钉机筒、积木式结构等，因而令单螺杆挤出机的成型范围更广，适应领域更广阔。高技术含量的单螺杆挤出机正在某些领域逐步取代双螺杆挤出机。
1.2 双螺杆挤出机[2]
双螺杆挤出机按螺杆形状分为平行双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机，按螺杆的旋向又分为同向和异向。双螺杆挤出机喂料特性好，适用于粉料加工，且比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应和自洁功能，特点是加工热稳定性差的塑料和共混料时更显示出其优越性。剖分积木式同向平行双螺杆挤出机的显著特点即为：机筒可剖分式同时，螺杆和机筒内衬套可随意组合性。螺杆由套装在芯轴上的各种形式的螺块组合而成，筒体内的内衬套根据螺块的不同可以调整，从而根据物料品种等工艺要求灵活组合出理想的螺纹元件结构形式，实现物料的输送、塑化、细化、剪切、排气、建压以及挤出等各种工艺过程，从而较好地解决了一般难以兼顾的所谓螺杆通用性与专用性的矛盾，达到一机多用、一机多能的目的。
国内很多塑料制品企业仍采用进口的高产的双螺杆挤出机，国内所需的大型异向双螺杆挤出机几乎全部依赖进口。
国内双螺杆挤出机产品系列不全，规格较少。国内双螺杆挤出机产品档次较低，系列化程度低，多数产品的技术水平、螺杆、机筒的精度、整机性能和质量与目前发达国家的发展水平有一定差距。在双螺杆挤出机的设计、计算以及制造技术方面仍有不少难点需要克服，这些都制约了我国双螺杆挤出技术与装备的发展。国产双螺杆挤出机基本上以锥形双螺杆挤出机为主，今後的重点发展平行异向双螺杆挤出机，以适应大挤出量的成型需要。
平行同向双螺杆挤出机要向第六代、第七代高速、大长径比方向发展。双螺杆挤出机的比功耗比单螺杆挤出机第30%左右，在节能、降耗方面具有明显的优势。在双螺杆挤出机的基础上，为了更容易加工热稳定性差的共混料，有的厂家又开发出多螺杆挤出机如行星挤出机等。
异向双螺杆挤出机的研究重点为扩大其应用范围，提高其技术性能指标，提高整个机组的配套性和测控系统水平。
1.3 磨盘挤出机
磨盘挤出机可以通过调整磨盘组合以适应不同高填充材料，如玻纤增强、磁性塑料、导电材料、新型陶瓷等物料的挤出加工，以解决使用普通单螺杆或双螺杆挤出机加工高填充物料存在的难度。例如：双螺杆挤出机用于玻纤增强配混时，若玻纤含量超过45%，加工就会变得相当困难；在加工磁性材料时，通常磁粉的添加量高达60%~70%，有时甚至达到90%以上。用普通挤出机进行磁性材料的加工与造粒几乎是不可能的。北京凤记和北京化工大学根据国内磁性材料以及其他高填充物料的需要，悉心研发出独立设计的磨盘挤出机，并应用于多种复合材料的挤出成型加工试验获得成功。
1.4 往复螺杆挤出机
往复移动式单螺杆挤出机，螺杆每转动一圈同时各朝前朝后往复运动一次，是实现不同物料的高填充加工、配混热敏性和剪切敏感性塑料的理想机型。特别适于高填充物料的加工，用于玻纤增强物料加工时，玻纤的添加量可以达到50%以上，具有非常广阔的市场前景。由于其独特的往复式结构，不能很好的满足建压的要求，因而一般不适合用于制品的直接挤出成型。通常用于成型加工时，还需要配备专用的成型挤出机。
1.4 往复螺杆挤出机
往复移动式单螺杆挤出机，螺杆每转动一圈同时各朝前朝后往复运动一次，是实现不同物料的高填充加工、配混热敏性和剪切敏感性塑料的理想机型。特别适于高填充物料的加工，用于玻纤增强物料加工时，玻纤的添加量可以达到50%以上，具有非常广阔的市场前景。由于其独特的往复式结构，不能很好的满足建压的要求，因而一般不适合用于制品的直接挤出成型。通常用于成型加工时，还需要配备专用的成型挤出机。
Buss AG瑞士布士公司高性能往复式混炼挤出机，其独创的四螺片技术，除了用于PVC混炼造粒外，还用于生产XLPE化学交联料和粉末涂料，以及直接压延喂料。
宝应金鑫特种塑料机械厂与北京化工大学合作研发出多种规格的往复移动单螺杆挤出机，实现了往复移动挤出机的系列化。
1.5 多螺杆挤出机
多螺杆挤出技术正受到越来越多的关注。多螺杆挤出机一般指三螺杆或三螺杆以上的挤出机，通常也是为了达到更好的混合加工效果而设计。与单螺杆、双螺杆相比较，其市场应用要少得多。行星螺杆挤出机是近年较受市场关注的一种多螺杆挤出机，特别适合于一般通用塑料的挤出加工，作为成型加工的混配加料器具有更好的效果。
1.6 双阶挤出机
双阶挤出机一般用于造粒，有两种形式：单螺杆挤出机与单螺杆挤出机之间的组合；双螺杆挤出机与单螺杆挤出机之间的组合。第一阶为配混挤出机，第二阶一般都为单螺杆挤出机。第一阶配混塑化的熔融料在无压力状态下进入第二阶单螺杆挤出机，熔融料在第二阶挤出螺杆的压力推动下，通过机头平缓挤出，进入切粒。
2 挤出成型设备性能研发重点
螺杆挤出机与专用的后续设备（辅机）相结合，组成专用的挤出成型生产线。螺杆挤出机及辅机的组成根据制品的种类而定。辅机主要包括定型装置、 冷却装置、 牵引装置、 切割装置，放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置，切断器、吹干器、印字装置，等等。挤出成型设备围绕着实现更高速、更高效、更节能的智能化生产创新发展。
挤出成型可生产管材、棒材、板材、片材、异型材、电线电缆护层、单丝、薄膜及中空容器等各种形态的产品，这些产品的应用范围涵盖了国民经济的大部分领域。近年来，人们对辅助挤出、反应挤出、挤出发泡、共挤出、高速挤出、精密挤出和近熔点挤出等塑料挤出成型方法进行了大量研究和开发，取得了令人瞩目的成就。
2.1 高速高产化[3] [4]
大型高速高产化是挤出加工的主要发展方向，也是衡量有无生命力的尺度。高速高产主要是通过提高螺杆塑化转速达到提高挤出产能。挤出后续设备（辅机等）与挤出高速高产相匹配，才能实现高速高产挤出加工。我国挤出设备技术水平与国际上先进水平最明显的差距就是产能低。
国际上挤出设备科技进步明显的标志就是不断提高产能。日本池贝公司的直径30mm的挤出螺杆产量为300kg/h，远远高于国内14kg/h的产量。德国巴顿菲尔挤出技术公司BEX2-135Vplus双螺杆挤出机，在保持理想的塑化性能的同时，塑化挤出部件经过了进一步的改进以提高能效，同时配置了扭矩为58000Nm的T1max齿轮箱以及直联的驱动电机，加工PVC可达到1,000kg/h的高产量，比原来的机型在产量上提高了30%，进一步提高窗型材挤出的产能。
日本池贝公司的直径30mm的挤出螺杆产量为300kg/h，远远高于国内14kg/h的产量。Cincinnati公司开发的Rapidex系列挤出机，螺杆线速度超过1m/s,60mm直径的挤出螺杆，产能达到1000kg/h甚至1500kg/h，提供高产量和极宽的产能范围，这对于PE管材的生产意义重大。
2.1.1高速高产化研发要点
挤出机螺杆塑化高转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，物料经受过度剪切可能造成物料由于高剪切而急骤升温和热分解，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。螺杆和机筒的性能是高速高产挤出塑化的关键，特别对PVC之类热敏性塑料的塑化，要达到高速塑化过程中原料不分解，以保证塑化质量和材料性能。
Battenfeld-Cincinnati主要用于PO管材的生产系统，开发带有冷却装置的螺旋芯棒和特殊内部冷却系统的组合的IRIS 40KryoS系统，实现同等产量条件下冷却长度减半，或冷却长度不变而产量提升一倍的效果，生产管径400mm的PE100原料的SDR 11管材，产量达到了1000kg/h以上。
科倍隆将STS advanced双螺杆配混挤出机配备了动力更大的电机以及与之相匹配的齿轮箱的扭矩，实现了挤出螺杆驱动扭矩15%的提升达到了10Nm/cm2，实现了产品质量的提升和高达20%的产量提高。
德国贝尔斯托夫(Berstorff)公司推出的新型双螺杆挤出机-ZEUTX系列，性能与众不同之处在于拥有优异的螺杆直径/生产率比。螺杆设计最高转速达1200rpm，扭矩大，挤出产能在100～3500kg/h之间。可同时进行物料的混炼、反应、排气等工序。机筒和螺杆采用了模块式设计，能满足各种特殊工艺要求，具备优异的加工工艺灵活性，还配有ZSEF型侧边喂料器，可实现高的固体颗粒输送率。
2.2 精密化[3]
精密挤出成型精密化可以提高产品的含金量，免去后续加工手段，更好地满足制品应用的需求，同时达到降低材料成本、提高制品质量的目的，如多层共挤复合薄膜、精密医用导管等均需要精密挤出。特别对有严格阻隔功能要求的多层共挤薄膜，各层薄膜厚度精度对薄膜的阻隔性能有很大影响。
2.2.1精密节材化研发要点
提高挤出成型制品精度，涉及挤出机、辅机、机头、模头、检测系统、控制系统等。
挤出机系统。既要保证原料颗粒得到充分熔融，又要求精确计量，把流量稳定、压力稳定的熔液送入模头。采用CAE技术优化挤出螺杆装置与整个挤压系统的良好匹配。开发及应用纳米陶瓷涂层技术对螺杆和机筒、换网器、适配器、模头等流道表面处理，提高抗蚀性、耐磨性、抗断裂韧性和抗热震性、防粘合的性能。
多层共挤模头。采用CAE技术对模头的流道进行优化，使其浸料面积减少，降低原料在流道中的滞留时间和剪切速率；保证共挤膜结构层与层之间的比例精确性，以保证薄膜的阻隔性能均匀性，控制配方成本；流道表面耐腐蚀、耐磨纳米涂层；基于参数化、模块化的模头系列化的快速设计，对模头的流场和温度场的耦合模拟，优化模具的加热系统，避免熔体过热分解产生晶点或焦料等不良现象。加拿大宾顿工程公司ISO therm®模头，针对PVDC在挤出成膜过程中的热分解，设置PVDC以其单独的加工温度挤出的隔热层，层与层之间的最大温差可以达到150ºC，一个油循环温度控制系统会按照需要对模具减少或增加热量，而使模具保持其预先设定的温度。
机头。KraussMaffei Berstorff公司开发的直径达2400mm的光滑壁HDPE管材挤出生产线，采用优化熔体温度KME150-36B/R挤出机，在机头部分，特别设计的超大管材，在熔体到达螺旋槽之前，可以通过多个孔实现预分布以生产理想的环形载面，实现精确的壁厚控制，生产的管材壁厚、外径以及圆度都能达到最小公差，显著节约材料。
检测系统。Elektro Physik Dr.Steinggroever GmbH & Co.KG 的Elektro PhysikCTM-S在线厚度测量系统，基于磁感应原理，测量系统不受材料性能如湿度、密度和颜色的影响，不受环境中震动的影响，测量能力达到100m/min，测量厚度从6μm~6mm，测量误差±1%。在网络技术新开发的完全兼容模式可以是该系统连接到内部/局域网上，便于对系统进行操作和监控。
2.3 智能化和网络化
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，达到加工工艺条件的稳定、提高产品的精度都极为有利。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。
2.3 智能化和网络化
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，达到加工工艺条件的稳定、提高产品的精度都极为有利。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。
2.4 节能化
2.4.1 交流伺服电机驱动精密及节能化[5]
交流伺服电机驱动的优异动态性能及节能已成为大家的共识，在挤出机的塑化动力驱动上得到越来越多的应用和推广，革新了传统的三相异步电机通过减速箱驱动螺杆的模式。V/ f 控制型的通用变频器控制交流电动机，通过减速机构驱动挤出机，存在基频以下输出转矩和效率都在下降、电动机功率偏大等缺点。交流伺服系统以其高速、高动态响应、高精度、高平稳等优异特性，可充分满足挤出机传动的控制要求; 同时不仅提高塑料挤出机的产品档次和产品质量，同比三相异步电机的能耗可节能30~60%，同比直流伺服电机具有更小的体积及更优的性价比。低速大扭矩交流伺服电机直接驱动螺杆塑化挤出，取消了传统传动机构中的减速箱，使系统机械结构得到简化。通过装设在电机轴后端的编码器来实时监控电机的转速，实现交流伺服系统的速度闭环控制，完全满足挤出机的主轴传动对速度高精度控制的要求，达到螺杆转速及机头压力恒定。
低速大扭矩交流伺服电机驱动单螺杆挤出机控制系统及控制原理。控制系统主要由上料控制系统、低速大扭矩交流伺服电机、电气控制柜（包括电源、交流伺服电机启动系统、交流伺服控制器、PLC控制器、温控模块、彩色触摸屏、各类按钮、开关、接触器等电气元件）等组成。 PLC根据挤出量确定加料的间隔时间及每次加料的重量。由电脑根据各种原料按配方的比例,进行矢量配重,得到加料信号后,进料开关打开,原料进入料斗,并由搅拌器混合均匀；完成每次加料的重量后, PLC给出信号，进料开关自动关闭。从原料的配比、挤出速度和挤出量均可精确控制，能满足截面形状复杂、工艺要求高的挤出成型塑料制品的成型要求，实现了精密挤出，同时也实现了节能环保。
在K2010展会上，联塑展出最新研发成功的GLSS-65X35挤出机，利用低速大扭矩交流伺服电机直接驱动螺杆塑化挤出，最高转速达到500r/min，最大挤出量达到1000kg/h，节能达到15~20%。
江苏南通三信塑胶装备科技有限公司低速大扭矩交流伺服电机驱动单螺杆挤出机，采用德国包米勒公司最新推出的DST（150）-400系列低速大扭矩交流伺服电机，其转速范围为100-300转/每分钟,其扭距范围为110-14752Nm，（涵盖了11KW-75KW的交流驱动电机，螺杆直径Φ35-120规格的挤出机），交流伺服电机与主轴连为一体的推力轴承箱（俗称推力包），不需要减速箱，直接与挤出螺杆相连。采用德国西门子系列交流伺服控制器。已获国家专利(专利号:ZL2008 2 0236920.3)。1P20
2.4.2 机筒加热节能环保化
传统的电阻丝加热是根据热传导原理，电阻丝加热圈本体发热将热量传导给机筒，由于机筒与加热圈不可能做到无间隙配合，中间有一层空气隔热层，降低了热效率；同时加热圈本体向外表面及量侧面散发热量；热传导是低效率的人能利用型式。以上三方面的因数大幅度降低了电能的利用率。
传统的电阻丝加热型式，周围环境温度高，不但浪费能量，而且恶化周围工作环境，造成环境污染。
机筒加热节能环保化成为塑化挤出的研发重点。
2.4.2.1机筒电磁感应加热装置
传统的电阻丝加热原理是电阻丝本身产生高温，然后热量再慢慢的从加热圈本体传导到料筒外表面，然后再从机筒高温区传导到机筒的中心低温区，速度缓慢，并且位于料筒中心的塑料实际温度和料筒表面温度有较大误差，当塑料温度达到要求时虽然电阻丝停止加热，由于存在温度误差，料筒表面仍然继续向料筒内部传导热量，导致温度控制不准确，既影响了挤出成型质量也降低了生产效率。
高频电磁感应加热使机筒本身自行高速发热，热效能远高于一般加热产品，温度控制实时准确，挤出塑化节电率可达30~50%，得到推广应用。
使用电磁感应加热系统后、表面的温度在50℃以下，人体完全可以安全触摸；避免传统电阻发热圈加热方式辐射到空气中的能量，可显著降低环境温度。完全避免传统加热方式带来的因表面高温而造成的烧伤、烫伤事故发生；更杜绝了因表面高温引燃附作物发生不安全事故。由于表面温度低，它不会烧焦吸附在它表面的异物：如塑料颗粒、油污、灰尘等，不会产生有害气体，改善了车间的空气环境，保证了设备及员工的安全。
电磁感应加热系统的工作原理是高频感应，被加热的金属是通过自身发热，热能是由料筒金属整体产生，温度控制实时准确，料筒内外温度一致，明显改善了产品的质量和提高了生产效率。
2.4.2.2 机筒石英加热圈[6]
石英加热器是根据热能辐射高于传导的能量利用率原理，提高电能效率。电阻丝穿入石英玻璃管中，制成与普通铸铝加热圈类似的两个半圆的哈夫型式，径向外表面用保温材料制成保温层，保温层内表面为光反射面。石英管电阻丝产生的热光能量，直接辐射给机筒外表面，并通过反射作用，再辐射给机筒的外表面，最大限度地减少热量损耗。体积小，重量轻，装卸方便，节能明显，成本低。与铸铝加热圈相比，成本相当，更加轻便，节省电能30~50%。大连石油化工公司塑编厂挤出拉丝设备，1号挤出拉丝机机筒用石英加热圈替换铸铝加热圈，外表面温度600C左右，升温由原来需要1小时缩短到26分钟，热效率提高一倍以上，每小时平均
实际消耗功率由43.4 kWh降低至25.3kWh，能耗降低41.7%；机筒加热装载功率有62kW降低至36kW。
2.4.3 高性能节能挤出[7]
提高比流量，降低比功率，是挤出节能最明显的标志技术参数。挤出节能的根本实现挤出工艺及原理的创新。
日本CTE公司的塑木复合材料配混用 H T M型双螺杆连续捏合挤出机，研发了配混 WP C的新工艺，即制备WPC时不需预干燥木粉，也不需预干燥塑料原料，利用螺杆自身剪切热派出原料中的水分，同时克服了传统设备进料不均匀的弊病，并能适应不同熔体粘度和熔融温度的原料配混要求，配混木粉含量可高达70~75%。该设备连续混炼捏合挤出机真空脱气区后串联着双螺杆捏合机和异向双螺杆挤出机，物料熔融温度比一般双螺杆机加工时低10~200 C，不但节约了原料需预干燥的能耗，而且产量却更高，达到了高产节能挤出。
华南理工大学提出的电磁动态塑化理论与技术，完全抛弃了传统螺杆挤出机基於剪切和摩擦的输运和塑化机理，而是采用基於正应力作用的输运机理，开发的SSPE-4超切变塑化挤出机，挤吹LDPE膜，从喂料口到模头连接处仅为25公分左右，最大产量为55kg/h，能耗只有传统的螺杆挤出机的三分之一。
2.4.4 成形工艺节能化
布鲁克纳公司优化各项节能的潜力，认为除了实现设备节能技术极限，节能还处决于生产线操作工艺，特别设计了“能源监控工具”，显示各种操作状态时真实的能源消耗。在K2010上，展示膜片温度优化控制，设备冷却段可变换，膜片温度控制取决于厚度与生产线速度，冷却到刚好设定的温度，再加热拉伸。与1990年机型相比，生产薄膜能耗降低了30%。
格诺斯公司开发的MRS多螺杆挤出机主要针对PET片材生产线而开发，与常规的挤出机相比，创新的MRS系统能够直接将回收的PET瓶粉碎料薄片加工成片材，省却了造粒工艺及所需的能耗，同时不需要预先结晶和乾燥的步骤。据介绍，由於采用专利技术的多螺杆结构，MRS具备非常大的热能交换面积，并且提供无可比拟的排气功能。
2.4.5 机构/结构节能化[8]
Buss AG瑞士布士公司quantec系列高性能往复式单螺杆混炼挤出机，螺杆结构由原来的三螺片设计改为四螺片设计，即螺杆块上每一圈螺线被分割为4个螺片，增大螺片的螺距，同时加大加料口，以及加料段与混炼段之间锥形过度等的节能设计，螺杆转速提高到800r/min，产量提高了2~3倍，能还却降低了约15%。
带强制喂料强制冷却的“ I K V ”螺杆挤出机。主要的特点是在机筒加料区的衬套上开有形状不同深而宽的纵向沟槽，同时在加料区设计有强制冷却夹套结构，可提高塑料原料的输送效率，挤出HMWPE由常规的0.3~0.5提高到0.6~0.85，螺杆加上合理的屏障段和混炼段的设计，塑化能力可提高到50%上，而且挤出量稳定，达到降低单位能耗的效果。张家港市同大机械有限公司的挤出机采用先进的“ I KV”结构，在TDB-250B 等大中型中空成型机上的使用方面已经取得较好的效果，其产量比常规设计的螺杆产量可提高4 0 ％以上,其技术性能已经达到目前国内外同类挤出机的先进水平。秦川未来塑料机械有限公司经过多年研制已获得多项挤出机的国家专利权，并已应用于所生产的大型中空成型机设备之中；用于加工齐鲁石化出品的DMDY1158粉料(HMWHDPE)，取得了较好的效果，达到高效节能挤出。
多边螺槽对流式螺杆的混沌混炼型节能挤出机。多边螺槽对流式螺杆对物料产生分流、对流、增压-减压、延伸等多种效应，降低了熔融温度，节省了能量，提高了混炼效率，名义比功率为0.17kW/(kg/h)，仅为单螺杆挤出机国家标准0.32kW/(kg/h)的一半，节能效果十分显著。
能量动态平衡节能挤出机。通过机筒外安装的加热器外面设置保温层的结构来达到能量动态平衡，减少了普通挤出机由于在机筒外加设冷却风机所导致的热量散失和没有保温层向空气中的散失热量，达到充分利用热量，达到了节能效果。
四川省资阳顺民塑料机械厂研发的“混炼型子母螺杆PVC造粒机”，产能250~350kg/h，同比于国内生产的同类造粒机，产量高2~3倍，节电30~60%，综合性能处于国内领先。
2.5 节能挤出螺杆
节能型螺杆的主要特点是：降低塑料的剪切力；降低螺杆的扭矩，提高塑料的熔融效率；提高塑料化能力；增强添加剂的分散效果；提高塑化质量；低温塑化，减少能量输入。根据加工的要求，选用及开发节能挤出螺杆。
开槽屏障型螺杆。混炼效果最佳，可降低熔融温度5℃一20℃，塑化能力增加50％；耗电量虽随塑化能力而增加，但其耗电率增长不明显，所以单位能耗低。特别适应于加工LDPE，比典型计量型螺杆的塑化能力高70％-80％。
Stat—Dyn螺杆。具有优良的混炼效果。施加到物料上的剪切力比其它混炼螺杆要小得多，熔融的剪切力低，降低了驱动螺杆的扭矩。
交替波纹型螺杆。熔融效率很高、机械能耗低。与标准计量型螺杆相比，对于A B S之类非结晶高粘度塑料，扭矩降低20％；对于PP之类结晶性塑料，塑化能力提高20％。
MCR螺杆。压缩比较小，螺槽较深。剪切作用减小，降低了螺杆的妞矩，从而达到了节能效果。
低能耗螺杆的型式很多，除了上面介绍之外，还有马多克、针形、压缩压降等混合螺杆、分离型螺杆、DIS螺杆等，低能耗螺杆的结构不同，可加工不同的塑料。