在许多传统的聚合物生产工艺技术中采用的都是连续性的生产工艺技术，聚合物的状态包括溶液、悬浮液和熔液。但这种工艺技术在强氧化反应或者高粘度的反应过程中使用时受到了限制。行星式螺杆挤出机利用创新性的工艺技术解决了这一难题。

“我们依靠自己的力量在波鸿市大约花了25年的时间所研发的技术比其名称‘挤出机’要多得多。” Entex Rust & Mitschke公司的负责人Harald Rust先生说道。他们与勒沃库森化学工业园的聚合物生产企业Polymaterials一起进行试验，最新实验结果表明，PWE行星式螺杆挤出机可以在聚合物原材料和其他聚合物化工原材料的生产准备过程中使用，而且可以作为一种连续性生产工艺技术应用。“创新材料网络协会”和Wolfgang Paczenski先生参与了试验的全过程。

PWE行星式螺杆挤出机能够完成高粘度聚合物基质原材料的混合、均匀化、脱气和挥发等工艺过程。Polymaterials公司的总经理Jürgen Stebani博士说：“另外，它还可以用于连续性的化学反应，在高粘度热塑性聚合物熔液中这种连续性的化学反应非常重要。”因此，这种新型PWE行星式螺杆挤出机不仅具有传统管式反应器连续性生产过程中所具有的优点，而且与其他挤出工艺相比较还有其他的优点。这些优点在几年前进行的酚醛树脂试验中已经得到了证实，包括：

生产能力高并可以扩展：根据不同PWE行星式螺杆挤出机的规格和型号不同，其生产能力从每小时几公斤到10 t；

整体零部件数量较少，安全可靠性高；

产品质量好并且具有可追述性，例如：精确的温度和压力特性等；

连续性生产过程中的有害物质排放少，流体副产品少（气体，冷凝水）；

与管式反应器或者传统的挤出机相比在混料和启动时能耗较低。

生产灵活性高

与双螺杆挤出机或者双螺旋挤出机相比较，行星式螺杆挤出机更具优势，在原材料量很少（例如只有1/10的原材料）时行星式螺杆挤出机仍然能够正常的工作，这在流程工业企业的生产灵活性中有着非常重要的意义。

可以按照模块化的原理制造与生产流程的物理和化学过程相适应的行星式螺杆挤出机。在模块化设计制造时，整个行星式螺杆挤出机可以由8个预先设计好组装在同一中心轴上的行星挤压辊模块组装而成。每一个行星挤压辊中都有两个不同的加热区域，在各个模块之间是生产原材料。另外，可以在模块之间进行产品质量的检测。可以调节行星辊轴数量并配合啮合时的齿形，对生产过程的产能、热交换性能和产品的混合质量进行调节。

“我们在使用灵活性方面下了不少功夫，使得行星式螺杆挤出机作为一台化工反应器来使用。我们的挤出机可以调整、设置大量的参数，以便实现最佳的化学反应。”Wolfgang Paczenski先生说道。各个模块的辊轴温度范围在-30~330 ℃之间，低温原材料和高温原材料都可以在PWE行星式螺杆挤出机中生产加工。

聚合物的生产过程

用户对各种各样的参数和这些参数的组合的需求对设备的研发提出了很高的要求。例如，两家合作企业按照聚合物企业用户的要求进行了大量试验。行星式螺杆挤出机公称直径为70 mm，由6个模块组成，每个模块有7个行星轴。苯乙烯和丙烯酸组成的高粘度聚合物原材料的准备、均匀化和造粒需要在行星式螺杆挤出机里完成。而之前这些聚合物原材料要按照批次生产的方式生产出来。

PWE Layout设备利用这些生产出来的原材料制造聚合物产品。它首先在150 ℃的温度环境中从浓度50%的聚合物溶液中提取出乙醇，所使用的工艺技术类似脱气过程的逆过程。在这一设备中，尽管温度较高但仍然能够高效地混合预聚物并有效抑制乙醇的挥发。随后，升高温度，清除残留的乙醇，开始聚合物交联过程。根据设定的温度和预选时间长短可以得到所希望的摩尔质量。

这里使用的PWE行星式螺杆挤出机容积小于4 L。由于挤出机中的材料量较少，有很大的热交换面积，因此可以很好地控制氧化反应过程。最后，在反应区后面与冷凝反应器连接处把冷凝水和残留的乙醇分离出来。在大约170 ℃温度下由PWE行星式螺杆挤出机制造出来的聚合物粒料几乎是无色透明的颗粒。

应用成效

挤出机经过优化措施之后，即使是小型的挤出机也能够每小时生产30 kg高质量粒料。“当我们完全融入到流程工艺生产过程中时，可以把试验挤出机按比例放大。”Rust先生说道。Rust先生多年来在不同应用领域中从事PWE行星式螺杆挤出机应用的试验工作。在不久的将来会有一台公称直径为400mm的挤出机投产使用，每小时可以生产出来的聚合物粒料将达到12 t。

“我们可以利用多种方法对大量的影响反应过程的参数进行单独调整、设置，或者按照参数的相关性进行调整。在每一个新的项目中，我们都注意学习和掌握这些参数。”Stebani博士说道。他坚信，在过去这段时间里所掌握的知识和积累的经验对其他反应过程的改进有很好的参考价值。Stebani先生说：“我们相信在不久的将来就会有符合多种化工反应要求的行星式螺杆挤出机问世。我们能够与挤出技术专家Entex公司一起，在不断积累经验的基础上考虑用户完成其化学反应所需挤出机设备的配置和参数。”

Stebani博士同时还考虑到适当地扩大设备的生产能力以满足用户的订单需要。“我们还需要考虑新产品以何种速度占领市场，它所带来的需求到底有多大。”

利用好创新材料网络

“PWE行星式螺杆挤出机还有很多我们还没有考虑到的应用可能性。”Harald Rust先生说道。当利用PWE行星式螺杆挤出机生产工艺技术和设备制造聚合物产品时，会带来新的应用可能性。这些应用不仅给Entex和Polymatrieals两家企业带来利益，而且也会给用户带来收益。

Wolfgang Paczenski先生已经是一个胜利者了，他很高兴能够促成两家企业的合作。“创新性原材料是一个未来型的课题，而它所带来的要求往往非常复杂，也只有跨学科的团队才能解决这些难题。因此，沟通和协作是双方取得成功的基础。”

行星式螺杆挤出机

1953年，Ludwig Wittrock先生在Evonik公司（原Huels化工厂）申请的专利基础上进行研究。于1986年，Entex Rust & Mitschke公司成功研发了行星式螺杆挤出机，这一发明共申请了近100项专利。行星式螺杆挤出机的核心部件位于中央的驱动轴，公称直径为400 mm时，一组最多可达24根的行星轴，它们占用了可加热中心轴与可加热轴套之间的空间。根据设计配置和转速的不同，它们有很大的热交换面积，比其他类型的基础设备大5倍左右。

在德国波鸿市生产制造的200台这种挤出机，其公称直径在50~650 mm之间，都是根据用户的特殊要求设计制造的。挤出机的结构非常坚固，使用寿命长，能够自清洁，性能强大，操作简单，并且节约能源。它的适用范围广，包括橡胶和塑料产品原材料的生产；可用于色母粒，污水污泥，木质聚合材料，造纸原材料，洗涤剂，谷物和麦芽，冰淇淋，含可可或含糖的食品原材料的生产；也可应用于亲脂性药物制剂，例如软膏或者动物饲料的生产。