Types d'extrudeurs à vis jumelles

L'extrudeur à vis gémellaire est un équipement important utilisé dans diverses industries pour mélanger, composer et extruder des matériaux tels que les plastiques, les aliments et les pharmaceutiques. La polyvalence de l'extrudeur à vis gémellaires en fait un élément essentiel d'équipement dans la fabrication moderne. Cependant, tous les extrudeurs ne sont pas égaux ; ils existent en différents types, chacun adapté à des besoins spécifiques.

Dans cet article, nous explorerons les différents types d'extrudeurs à vis jumelée et leurs capacités uniques.

Classifiés par configuration des vis
En fonction de la configuration des vis, les extrudeurs à vis jumelées peuvent être classifiés en extrudeurs à vis jumelées parallèles et en extrudeurs à vis jumelées coniques. Dans un extrudeur à vis jumelées parallèles, les vis sont parallèles l'une à l'autre sur toute leur longueur. Dans les extrudeurs à vis jumelées coniques, les vis sont convergentes et le diamètre diminue progressivement du côté d'alimentation au côté de la buse.

Extrudeuse à vis jumelles parallèles
Les extrudeurs à vis jumelées parallèles ont des vis avec le même diamètre sur toute leur longueur. Ils sont couramment utilisés pour le traitement des polyoléfines (comme le PE et le PP), du nylon, du PC, du polyester et d'autres matériaux.

Avantages
L'adaptabilité du rapport L/D reste un avantage des extrudeurs à vis jumelles parallèles. Ils peuvent être ajustés pour augmenter ou diminuer le rapport L/D en réponse aux changements des conditions de moulage afin de répondre aux exigences de la technologie de transformation des plastiques. Cette flexibilité élargit la gamme d'applications des extrudeurs à vis jumelles parallèles, ce qui est difficile à réaliser avec les extrudeurs à vis jumelles coniques.

Inconvénients :
En raison de la petite distance entre les deux vis et de l'espace limité disponible, les roulements radiaux et axiaux supportant les deux arbres de sortie et les engrenages de transmission associés sont confrontés à de nombreux défis dans la boîte de vitesses d'un extrudeur à vis jumelles parallèles.

Malgré les efforts des concepteurs, il reste difficile de résoudre les problèmes réels liés à la capacité portante limitée, au faible module et diamètre des engrenages ainsi qu'au diamètre réduit de l'extrémité arrière des deux vis, ce qui entraîne une évidente insuffisance en capacité torsionnelle. Le couple de sortie limité et la forte réduction de la capacité portante constituent un défaut marquant des extrudeuses à vis jumelles parallèles.

Extrudeuse à vis conique jumelle
Les extrudeuses à vis coniques jumelles ont un diamètre plus grand à l'extrémité d'alimentation de la vis et un diamètre plus petit à l'extrémité de la buse. Ces extrudeuses sont principalement utilisées pour le traitement du PVC et leur conception unique est optimisée pour répondre aux exigences spécifiques des matériaux.

Avantages
Les deux vis coniques sont disposées horizontalement avec leurs axes formant un angle lorsqu'elles sont insérées dans le baril. Comme la distance entre les arbres augmente progressivement du côté étroit vers le côté large, la boîte de vitesses peut accueillir une plus grande distance centrale entre les deux arbres de sortie. Cette disposition offre suffisamment d'espace pour monter des engrenages, des arbres d'engrenage, ainsi que des roulements radiaux et axiaux, ce qui améliore l'efficacité de transmission.

Ce design flexible permet l'installation de plus grands roulements radiaux et axiaux, avec des dimensions d'arbre capables de résister à la transmission de couples élevés. Par conséquent, les extrudeuses à double vis conique présentent des caractéristiques importantes, telles qu'un couple de fonctionnement élevé et une grande capacité de charge, qui les distinguent des extrudeuses à double vis parallèle.

Inconvénients
L'inconvénient des extrudeurs bicônes à vis gemelle réside dans leur adaptabilité limitée, car les vis ont des diamètres variables le long de leur longueur, ce qui peut rendre difficile l'obtention d'un traitement uniforme du matériau. De plus, leur complexité de conception et leurs coûts de construction potentiellement élevés sont des facteurs à prendre en compte.

Ressemblances entre les deux types
Ils disposent tous deux de mécanismes de propulsion plastique forcée, de bonnes capacités de mélange et de plastification, ainsi que de capacités de déshydratation. Leur adaptabilité aux matériaux et aux processus de mise en forme des produits en plastique est essentiellement la même.

Différences entre les deux types
● Diamètre : Les vis gémelles parallèles ont le même diamètre, tandis que les vis gémelles coniques ont des diamètres différents aux extrémités petites et grandes.
● Distance centrale : La distance centrale entre les vis gémelles parallèles reste constante, tandis que l'axe des vis gémelles coniques forme un angle, ce qui entraîne des dimensions de distance centrale différentes le long de l'axe.
● Rapport L/D : Le rapport L/D (L/D) d'un vis sans fin parallèle à double vis est le rapport de la longueur effective de la vis à son diamètre extérieur, tandis que le rapport L/D d'une vis conique à double vis est le rapport de la longueur effective de la vis à la moyenne des diamètres de ses extrémités grande et petite.

Il peut être observé que la plus grande différence entre un extrudeur à double vis parallèle et un extrudeur à double vis conique réside dans la géométrie du canon de la vis, ce qui entraîne diverses différences structurelles et de performance. Bien que ces deux types d'extrudeurs aient leurs propres caractéristiques, ils ont chacun leurs avantages.

Classification selon la direction de rotation de la double-vis
Les extrudeurs à double vis sont classifiés en types tournant dans le même sens et tournant dans des sens opposés selon la direction de rotation des vis.

Extrudeur à double vis tournant dans le même sens
Les extrudeurs à vis gémelles co-rotatives ont deux vis tournant dans la même direction. Ces machines sont efficaces pour mélanger et formuler des matériaux. Avec la capacité de traiter une large gamme de viscosités et de formulations, les extrudeurs co-rotatifs sont idéaux pour le traitement de mélanges polymériques, de masterbatches et d'applications d'extrusion réactive. Ils possèdent d'excellentes caractéristiques d'autonettoyage et de transport pour s'assurer que les additifs sont uniformément dispersés et distribués dans tout le matériau.

Avantages des extrudeurs à vis gémelles co-rotatives :
● Mélange Amélioré : Les vis enchevêtrées et les éléments de vis personnalisables permettent un contrôle précis de l'intensité et de la qualité du mélange, dépassant les capacités des extrudeurs à simple vis.
● Flexibilité de Traitement : L'alimentation dosée permet un contrôle indépendant du débit, permettant plusieurs fonctions de traitement sur une seule machine.
● Paramètres de traitement contrôlés : Une distribution étroite du temps de séjour et un contrôle précis de la température améliorent les profils de cisaillement-temps-température pour une qualité de produit constante.
● Production efficace : Le convoyage volumétrique permet de traiter une large gamme de matériaux avec un temps d'arrêt minimal.
● EFFICACITÉ COÛT : Grande flexibilité et productivité pour une large gamme de produits finis avec une qualité constante, tandis que l'usure des vis peut être compensée en ajustant la vitesse des vis.

En fonction du comportement d'enchevêtrement des vis lors de leur rotation, les extrudeurs à vis jumelles co-rotatives peuvent être classifiés en extrudeurs à vis jumelles co-rotatives en engagement et extrudeurs à vis jumelles co-rotatives sans engagement.

Extrudeur à vis jumelles co-rotatives en engagement
Dans un extrudeur à vis gémellées co-rotatives en engagement, les vis s'enclenchent ou s'engagent l'une avec l'autre lors de leur rotation, ce qui augmente l'efficacité du traitement et du transport des matériaux. Ce design améliore la capacité de mélange distribué de l'extrudeur, facilitant ainsi une dispersion complète des additifs et des charges dans la matrice polymérique.

Les extrudeurs intermittents sont généralement utilisés dans les applications de formulation où le contrôle précis de la distribution de la taille des particules et de l'uniformité du mélange est critique. Ils offrent une excellente évolutivité et flexibilité, permettant aux fabricants de personnaliser le processus d'extrusion en fonction des exigences spécifiques du produit.

Extrudeurs à vis gémellées co-rotatives sans engagement
D'autre part, les vis d'un extrudeur à deux vis coaxiales non enmeshées ne s'engrènent pas lors de leur rotation. Au lieu de cela, elles tournent en restant proches l'une de l'autre sans s'engrèner, permettant un type différent de traitement des matériaux, souvent destiné aux matériaux fragiles ou sensibles au cisaillement, tels que le traitement des polymères sensibles à la chaleur, des biomatériaux et des produits alimentaires. Les extrudeurs non engageants offrent des conditions de traitement doux tout en proposant des capacités de mélange et de constitution efficaces.

Extrudeurs à deux vis tournant en sens contraire
Contrairement aux extrudeurs à rotation synchrone, les extrudeurs à vis gémellaire à rotation opposée ont des vis qui tournent dans des directions opposées. Cette configuration crée un effet important de malaxage et de cisaillement sur le matériau, entraînant un mélange et une dispersion approfondis. Les extrudeurs à rotation opposée se distinguent dans les applications nécessitant un cisaillement intense, telles que la désolvatisation, l'extrusion réactive et le mélange de matériaux fortement chargés. Ils offrent un contrôle précis du temps de séjour et du taux de cisaillement, les rendant adaptés à des conditions de traitement exigeantes.

Mise en marche des extrudeurs à vis gémellaires inverses
Dans un extrudeur à vis jumelles en interaction, les deux vis sont positionnées symétriquement mais tournent dans des directions opposées. Cette configuration empêche le matériau de se déplacer en forme de « ∞ », car le chemin hélicoïdal d'une vis est bloqué par l'autre. Au lieu de cela, lors du transport des solides, le matériau est convoyé vers l'avant dans une cavité en forme de « C » presque fermée. Cependant, un espace est maintenu entre le diamètre extérieur d'une vis et le diamètre de la base de l'autre vis pour permettre au matériau de passer.

Lorsque le matériau passe par l'interstice radial entre les deux vis, il subit un cisaillement intense, ainsi qu'un mélange et une compaction efficaces, ce qui entraîne une plastification efficace. De plus, le rapport de compression peut être réalisé en diminuant progressivement la course des vis, ce qui le rend adapté au traitement d'une large gamme de produits.

Extrudeur à vis jumelles en rotation contraire sans interaction
Moins couramment utilisé que l'extrudeur à maillage, l'extrudeur à vis jumelles contres旋转 non meshing fonctionne différemment de l'extrudeur à simple vis, mais présente des similitudes en ce qu'il repose sur le frottement et la résistance visqueuse pour transporter le matériau. En plus du mouvement vers la tête, le matériau peut présenter différents schémas d'écoulement en raison de l'écart radial important entre les deux vis, ce qui peut entraîner des fuites importantes.

De plus, les positions relatives des pas de vis peuvent provoquer une pression plus élevée du matériau sur le côté poussant d'une vis par rapport au côté résistant de l'autre vis, entraînant un écoulement du matériau du côté poussant haute pression vers le côté résistant de l'autre vis. La rotation empêche l'écoulement du matériau au point A, entraînant un écoulement et une variété d'autres schémas d'écoulement qui le rendent adapté aux applications de mélange, de dégazage et de dévulcanisation.

Conclusion
Chaque type d'extrudeur à vis jumelles offre des avantages et capacités uniques pour répondre aux besoins de traitement variés d'un large éventail d'industries. Comprendre les différences entre ces types d'extrudeurs est crucial pour sélectionner l'équipement le plus approprié pour une application particulière.

Que ce soit pour atteindre une efficacité de mélange optimale, maintenir l'intégrité du produit ou améliorer la flexibilité de traitement, le bon choix d'extrudeur à vis jumelles peut avoir un impact significatif sur la qualité du produit, la productivité et le succès global du processus de fabrication.