Typer af dobbeltskrueekstrudere
Twin Screw Extruder er et vigtigt stykke udstyr, der bruges i forskellige industrier til blandning, kompounding og ekstrudering af materialer såsom plast, madvarer og legemidler. Twin-screw extruders versatilitet gør det til et nødvendigt stykke udstyr i moderne produktion. Imidlertid er ikke alle extrudere lige gode; de kommer i forskellige typer, hver af dem egnet til specifikke behov.
I denne artikel vil vi udforske de forskellige typer af toskrueekstrudere og deres unikke evner.
Inddelt efter skruenkonfiguration
Udgående fra skruenkonfiguration kan toskrueekstrudere inddeles i parallelle toskrueekstrudere og koneskformede toskrueekstrudere. I en parallel toskrueekstruder er skruerne parallelle med hinanden gennem hele deres længde. I koneskformede toskrueekstrudere er skruerne spidset, og diameteren aftager gradvist fra indgangsenden til døsenden.
Parallel twin screw extruder
Parallelle toskrueekstrudere har skruer med samme diameter gennem hele deres længde. De bruges ofte til bearbejdning af polyolefiner (som PE og PP), nylon, PC, polyester og andre materialer.
Fordele
Den tilpasningsdygtighed af L/D-forholdet forbliver en fordel ved parallelle twin-screw ekstruder. De kan justeres for at øge eller mindske L/D-forholdet i svar på ændringer i formningsbetingelserne for at opfylde kravene fra plastformningsteknologien. Denne fleksibilitet udvider anvendelsesområdet for parallelle twin-screw ekstrudere, noget der er svært at opnå med kegleformede twin-screw ekstrudere.
Ulemper:
På grund af den lille centrumafstand mellem de to skruer og det begrænsede rum, står de radiale og træk-bærere, der understøtter de to udkastningsaksler og de tilhørende køregeare, over for betydelige udfordringer i kørekassen på en parallel twin-screw ekstruder.
Trotte mod de anstrængelser fra designerne, er det stadig svært at løse de virkelige problemer med den begrænsede lasteværdighed, den lille modulus og diameter af gearhjulene samt den reducerede diameter på enden af de to skruer, hvilket fører til en tydelig mangel på torsionskapacitet. Den begrænsede udskrivningsmoment og markant reduceret lasteværdighed er en fremtrædende ulempe ved parallelle twin-screw ekstruder.
Konetiske twin-screw ekstruder
Konetiske twin-screw ekstrudere har en større diameter på skruens indførsels ende og en mindre diameter på stikets ende. Disse ekstrudere bruges hovedsagelig til bearbejdning af PVC, og deres unikke design er optimeret for specifikke materialekrav.
Fordele
De to koneriske skruer er placeret vandret med deres akser i en vinkel, når de indføres i fatet. Da afstanden mellem akserne gradvist øges fra den smalle ende til den bredere ende, kan kulleskiftet tilpasse sig en større centrumafstand mellem de to udkomstakser. Denne placering giver ampler plads til montering af gearhjul, gearaksler, radiale og axialbearinger, hvilket forøger overførsleseffektiviteten.
Denne fleksible designmulighed gør det muligt at installere større radiale og axialbearinger med akser, der er dimensioneret til at kunne modstå høj momentoverførsel. Som resultat heraf har koniske dobbeltskruveekstrudere betydelige karakteristika, herunder høj driftsmoment og lastbæringskapacitet, der skiller dem fra parallelle dobbeltskruveekstrudere.
Ulemper
Ulemunden ved kegletandet dobbelt-skruetruder er deres begrænsede tilpasningsevne, da skruerne har forskellige diameterer langs deres længde, hvilket kan gøre det udfordrende at opnå en ensartet materialebehandling. Desuden indebærer deres designkompleksitet og potentielvis højere produktionsomkostninger faktorer, der skal overvejes.
Ligninger mellem de to typer
Begge har mekanismer til tvungen plastikfremdrivning, gode blandings- og plastiseringsevner samt evne til at fjerne vand. Deres tilpasningsevne til materialer og formgivningsprocesser for plastiske produkter er i væsentlig grad den samme.
Forskelle mellem de to typer
● Diameter: Parallelle dobbeltskruer har samme diameter, mens kegletandet dobbeltskruer har forskellige diameterer på den lille og store ende.
● Midtpunktsafstand: Midtpunktsafstanden mellem parallelle dobbeltskruer forbliver konstant, mens aksen for kegletandet dobbeltskruer danner en vinkel, hvilket resulterer i forskellige midtpunktsafstandsmål langs aksen.
● L/D-forhold: L/D-forholdet (L/D) for en parallel twin-screw er forholdet mellem skravens effektive længde og dens ydre diameter, mens L/D-forholdet for en konisk twin-screw er forholdet mellem skravens effektive længde og gennemsnittet af diameterne på dets store og lille ende.
Det kan ses, at den største forskel mellem en parallel twin-screw ekstruder og en konisk twin-screw ekstruder ligger i geometrien af skraven barrel, hvilket fører til flere strukturelle og ydelsesmæssige forskelle. Selvom disse to typer ekstrudere har deres egne karakteristika, har de også deres egne fordele.
Klassificering efter drejningsretningen af twin-screw
Twin-screw ekstrudere inddeles i samtidig roterende og mod hinanden roterende typer ud fra skravens drejningsretning.
Samtidig roterende twin-screw ekstruder
Ko-rotations dubbeltrådseksrudere har to tråde, der roterer i samme retning. Disse maskiner er effektive til blanding og formulering af materialer. Med evnen til at håndtere en bred vifte af viskositeter og formuleringer er ko-rotationseksrudere ideelle til behandling af polymerblandinge, masterbatch og reaktionsudtrækning. De har fremragende selvrensning og transportegenskaber for at sikre, at tilføjelsesstoffer er ensartet fordelt gennem materialet.
Fordele ved ko-rotations dubbeltrådseksrudere:
● Forbedret blanding: Interlacerede tråde og tilpasbare trådelementer giver præcise kontrol over blandingstenskrighed og -kvalitet ud over det, som enkeltrådseksrudere kan opnå.
● Processflexibilitet: Måling af fødekraften tillader uafhængig kontrol af gennemstrømningen, hvilket muliggør flere processfunktioner på én maskine.
● Kontrollerede procesparametre: Smal opholdsstidsfordeling og nøjagtig temperaturreglering forbedrer skær-tid-temperaturprofilerne til forudsigelig produktkvalitet.
● Effektiv produktion: Volumetrisk transport gør det muligt at behandle en bred vifte af materialer med minimal nedetid.
● KOSTNINGSEFFEKTIVITET: Høj fleksibilitet og produktivitet til en bred vifte af endeprodukter med konstant kvalitet, mens skrueausgift kan kompenseres ved justering af skruethastighed.
Ud fra skruenes overlappende adfærd i rotation kan ko-rotations dubbel-skruemaskiner yderligere klassificeres som overlappende ko-rotations dubbel-skruemaskiner og ikke-overlappende ko-rotations dubbel-skruemaskiner.
Overlappende ko-rotations dubbel-skruemaskine
I en inddragnet sammenrotende toskruextruder låser skruerne eller indgår i hinanden under rotation, hvilket forøger effektiviteten af materialebehandling og -transport. Denne designforbedrer ekstrudorens evne til fordelt blandelse, hvilket gør det lettere at opnå en grundig fordeling af tilføjelsesstoffer og fyldere i polymermatrixen.
IntervallEkstrudere anvendes typisk i kompoundingapplikationer, hvor nøjagtig kontrol med partikelstørrelsesfordeling og blandingens ensartethed er afgørende. De tilbyder fremragende skalbarhed og fleksibilitet, hvilket giver producenter mulighed for at tilpasse ekstrusionsprocessen til specifikke produktkrav.
Ikke-inddragende sammenrotende toskruextrudere
På den anden side rør skruehovedene på en ikke-geæren co-rotating twin-screw ekstruder ikke sammen, når de roterer. I stedet roterer de i tæt nærhed af hinanden uden at geære, hvilket tillader en anden type materialebehandling, ofte til brug for følsomme materialer eller shear-sensitive anvendelser såsom behandling af varme-følsomme polymerer, biomaterialer og madvarer. Ikke-geærende ekstrudere giver mildere behandleringsbetingelser, mens de stadig tilbyder effektiv blanding og kompounding.
Modstrøms-dobbeltskruvekstrudere
I modsætning til samrotende ekstrudere har tvindskruer med modstandsrotation skruer, der roterer i den modsatte retning. Denne konfiguration skaber en betydelig kneding- og skæringseffekt på materialet, hvilket resulterer i grundig blanding og dispersion. Modstandsrotende ekstrudere excellerer inden for anvendelser, der kræver intens skæring, såsom desolventisering, reaktiv ekstrusion og blanding af højgradigt fyldte materialer. De giver præcise kontrol med opholdstid og skærhastighed, hvilket gør dem egnede til krævende bearbejdelsesforhold.
Aktivér omvendte tvindskru-ekstrudere
I en tilknyttet, omvendt toskrueekstruder er de to skruer symmetrisk positioneret, men drejer i modsatte retninger. Denne konfiguration forhindre materiale fra at bevæge sig i en "∞" form, da den helikale sti af én skru er blokeret af den anden. I stedet forbliver materialet under solid overførsel og føres fremad i en næsten lukket "C"-formet hule. Dog opretholdes der et mellemrum mellem den ydre diameter af én skru og rod-diameter af den anden skru for at lade materialet gå igennem.
Da materialet passerer gennem det radiale mellemrum mellem de to skruer, udsættes det for intens smidning, blanding og komprimering, hvilket resulterer i effektiv plastificering. Desuden kan kompressionsforholdet realiseres ved gradvis at reducere skruens trin, hvilket gør det egnet til behandling af en bred vifte af produkter.
Ikke-tilknyttet modretende toskrueekstruder
Bruges mindre hyppigt end trådformstrudereren, opererer den ikke-trådformstruerende dobbeltvrids truder med mod hinanden drejende skruer anderledes end den enkeltskruetruder, men har ligheder i forhold til, at den afhænger af friktion og viskøs modstand for at føre materialet. Udover bevægelse mod hovedet kan materialet udstille forskellige strømningsmønstre på grund af den store radiale mellemrum mellem de to skruer, hvilket kan føre til betydelig smuthold.
Desuden kan de relative positioner af skruetrinene forårsage, at materialets tryk på trykken for én skru er højere end modstandsiden af den anden skru, hvilket resulterer i materialestrømning fra den højtryks trykken til modstandsiden af den anden skru. Rotation hindrer materialestrømningen i punkt A, hvilket resulterer i strømning og en række andre strømningsscenarier, der gør det egnet til blandings-, ventilation- og avulkaniseringsapplikationer.
Konklusion
Hver type af twin-screw ekstruder tilbyder unikke fordele og evner for at opfylde de forskellige bearbejdningsefterkrav, som en lang række industrier har. At forstå forskellene mellem disse ekstrudertype er afgørende for at vælge den mest passende udstyr til et bestemt anvendelsesområde.
Uanset om det er for at opnå den bedste blandingseffektivitet, opretholde produktintegritet eller forbedre bearbejdningens fleksibilitet, kan den rigtige valg af twin-screw ekstruder have en betydelig indvirkning på produktkvalitet, produktivitet og overordnet produktionssucces.