Jenis Ekstruder Sekrup Kembar

Twin Screw Extruder merupakan peralatan penting yang digunakan dalam berbagai industri untuk mencampur, meracik, dan mengekstruksi bahan-bahan seperti plastik, makanan, dan farmasi. Fleksibilitas twin-screw extruder menjadikannya peralatan penting dalam manufaktur modern. Namun, tidak semua extruder dibuat sama; ekstruder tersedia dalam berbagai jenis, masing-masing disesuaikan dengan kebutuhan spesifik.

Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi berbagai jenis ekstruder sekrup kembar dan kemampuan uniknya.

Dikategorikan berdasarkan Konfigurasi Sekrup 
Berdasarkan konfigurasi sekrup, ekstruder sekrup ganda dapat dikategorikan menjadi ekstruder sekrup ganda paralel dan ekstruder sekrup ganda kerucut. Pada ekstruder sekrup ganda paralel, sekrup sejajar satu sama lain sepanjang panjangnya. Pada ekstruder sekrup ganda kerucut, sekrup meruncing dan diameternya berkurang secara bertahap dari ujung umpan ke ujung cetakan.

Ekstruder Sekrup Kembar Paralel
Ekstruder sekrup kembar paralel memiliki sekrup dengan diameter yang sama di sepanjang panjangnya. Ekstruder ini umumnya digunakan untuk memproses poliolefin (seperti PE dan PP), nilon, PC, poliester, dan bahan lainnya.

Kelebihan
Kemampuan beradaptasi rasio L/D tetap menjadi keunggulan ekstruder sekrup kembar paralel. Ekstruder ini dapat disesuaikan untuk menambah atau mengurangi rasio L/D sebagai respons terhadap perubahan kondisi pencetakan untuk memenuhi persyaratan teknologi pemrosesan plastik. Fleksibilitas ini memperluas jangkauan aplikasi untuk ekstruder sekrup kembar paralel, sesuatu yang sulit dicapai dengan ekstruder sekrup kembar berbentuk kerucut.

kekurangan:
Karena jarak pusat yang kecil antara kedua sekrup dan terbatasnya ruang yang tersedia, bantalan radial dan dorong yang menopang dua poros keluaran dan roda gigi penggerak terkait menghadapi tantangan yang signifikan dalam kotak roda gigi penggerak ekstruder sekrup kembar paralel.

Meskipun para perancang telah berupaya keras, masih sulit untuk memecahkan masalah nyata berupa keterbatasan daya dukung, modulus dan diameter roda gigi yang kecil serta berkurangnya diameter ujung ekor kedua sekrup, yang mengakibatkan kurangnya kapasitas torsi. Torsi keluaran yang terbatas dan daya dukung yang sangat berkurang merupakan kelemahan utama ekstruder sekrup kembar paralel.

Ekstruder sekrup kembar berbentuk kerucut
Ekstruder sekrup kembar berbentuk kerucut memiliki diameter yang lebih besar di ujung umpan sekrup dan diameter yang lebih kecil di ujung cetakan. Ekstruder ini terutama digunakan untuk memproses PVC dan desainnya yang unik dioptimalkan untuk kebutuhan material tertentu.

Kelebihan
Dua sekrup berbentuk kerucut disusun secara horizontal dengan sumbunya pada sudut tertentu saat dimasukkan ke dalam laras. Karena jarak antara poros secara bertahap ditingkatkan dari ujung yang lebih sempit ke ujung yang lebih lebar, kotak roda gigi penggerak dapat mengakomodasi jarak tengah yang lebih besar antara dua poros keluaran. Susunan ini menyediakan ruang yang cukup untuk memasang roda gigi, poros roda gigi, bantalan radial dan dorong, sehingga meningkatkan efisiensi transmisi.

Desain yang fleksibel ini memungkinkan pemasangan bantalan radial dan dorong yang lebih besar dengan poros yang berukuran untuk menahan transmisi torsi tinggi. Hasilnya, ekstruder sekrup kembar berbentuk kerucut menawarkan fitur-fitur penting, termasuk torsi pengoperasian tinggi dan kapasitas menahan beban, yang membedakannya dari ekstruder sekrup kembar paralel.

Kekurangan
Kerugian dari ekstruder sekrup kembar berbentuk kerucut adalah kemampuan adaptasinya yang terbatas, karena sekrup memiliki diameter yang bervariasi di sepanjang panjangnya, yang dapat menyulitkan pencapaian pemrosesan material yang seragam. Selain itu, kompleksitas desain dan biaya konstruksi yang berpotensi lebih tinggi merupakan faktor yang perlu dipertimbangkan.

Persamaan antara kedua jenis tersebut
Keduanya memiliki mekanisme untuk mendorong plastik secara paksa, kemampuan pencampuran dan pemlastisisasian yang baik, serta kemampuan pengeringan. Kemampuan adaptasinya terhadap bahan dan proses pencetakan produk plastik pada dasarnya sama.

Perbedaan antara kedua jenis tersebut
● Diameter: Sekrup kembar paralel memiliki diameter yang sama, sedangkan sekrup kembar kerucut memiliki diameter yang berbeda di ujung kecil dan besar.
● Jarak Pusat: Jarak pusat antara sekrup kembar paralel tetap sama, sedangkan sumbu sekrup kembar kerucut membentuk sudut, sehingga menghasilkan dimensi jarak pusat yang berbeda di sepanjang sumbu.
● Rasio L/D: Rasio L/D (L/D) dari sekrup kembar paralel adalah rasio panjang efektif sekrup terhadap diameter luarnya, sedangkan rasio L/D dari sekrup kembar kerucut adalah rasio panjang efektif sekrup terhadap rata-rata diameter ujung besar dan kecilnya.

Dapat dilihat bahwa perbedaan terbesar antara ekstruder ulir kembar paralel dan ekstruder ulir kembar kerucut terletak pada geometri laras ulir, yang menyebabkan berbagai perbedaan struktural dan kinerja. Meskipun kedua jenis ekstruder ini memiliki karakteristiknya sendiri, tetapi keduanya memiliki kelebihannya sendiri.

Klasifikasi menurut arah putaran twin-screw
Ekstruder sekrup kembar dikategorikan menjadi jenis yang berputar bersamaan dan berputar berlawanan arah menurut arah putaran sekrup.

Ekstruder sekrup ganda berputar bersama
Ekstruder sekrup kembar yang berputar bersama memiliki dua sekrup yang berputar ke arah yang sama. Mesin ini efisien dalam mencampur dan memformulasikan material. Dengan kemampuan untuk menangani berbagai viskositas dan formulasi, ekstruder yang berputar bersama ideal untuk memproses campuran polimer, masterbatch, dan aplikasi ekstrusi reaksi. Ekstruder ini memiliki karakteristik pembersihan dan pengangkutan sendiri yang sangat baik untuk memastikan bahwa aditif terdispersi dan terdistribusi secara merata ke seluruh material.

Keuntungan ekstruder sekrup kembar yang berputar bersama:
● Pencampuran yang Disempurnakan: Sekrup yang saling terkait dan elemen sekrup yang dapat disesuaikan memungkinkan kontrol yang tepat terhadap intensitas dan kualitas pencampuran di luar ekstruder sekrup tunggal.
● Fleksibilitas Pemrosesan: Umpan pengukuran memungkinkan kontrol independen terhadap throughput, yang memungkinkan beberapa fungsi pemrosesan pada satu mesin.
● Parameter Pemrosesan Terkendali: Distribusi waktu tinggal yang sempit dan kontrol suhu yang tepat meningkatkan profil waktu geser dan suhu untuk kualitas produk yang konsisten.
● Produksi yang efisien: Pengangkutan volumetrik memungkinkan berbagai macam material diproses dengan waktu henti yang minimal.
● EFISIENSI BIAYA: Fleksibilitas dan produktivitas tinggi untuk berbagai macam produk akhir dengan kualitas yang konsisten, sementara keausan sekrup dapat dikompensasi dengan menyesuaikan kecepatan sekrup.

Berdasarkan perilaku saling mengunci dari sekrup saat berputar, ekstruder sekrup kembar yang berputar bersamaan dapat diklasifikasikan lebih lanjut menjadi ekstruder sekrup kembar yang berputar bersamaan dan ekstruder sekrup kembar yang berputar bersamaan dan tidak berputar bersamaan.

Ekstruder sekrup kembar yang berputar bersama
Pada Engaged Co-Rotating Twin Screw Extruder, sekrup saling mengunci atau saling terkait saat berputar, sehingga meningkatkan efisiensi pemrosesan dan pengangkutan material. Desain ini meningkatkan kemampuan pencampuran terdistribusi ekstruder, yang memfasilitasi penyebaran aditif dan pengisi secara menyeluruh dalam matriks polimer.

Ekstruder intermiten biasanya digunakan dalam aplikasi peracikan di mana kontrol presisi distribusi ukuran partikel dan keseragaman campuran sangat penting. Ekstruder ini menawarkan skalabilitas dan fleksibilitas yang sangat baik, sehingga memungkinkan produsen untuk menyesuaikan proses ekstrusi dengan persyaratan produk tertentu.

Ekstruder sekrup kembar co-rotating non-engaging
Di sisi lain, sekrup ekstruder sekrup kembar yang berputar bersama dan tidak saling mengunci tidak saling mengunci atau menyatu saat berputar. Sebaliknya, sekrup berputar berdekatan satu sama lain tanpa menyatu, sehingga memungkinkan jenis pemrosesan material yang berbeda, sering kali untuk material yang rapuh atau aplikasi yang sensitif terhadap geser seperti pemrosesan polimer yang sensitif terhadap panas, biomaterial, dan produk makanan. Ekstruder yang tidak menyatu menyediakan kondisi pemrosesan yang lembut sekaligus menawarkan kemampuan pencampuran dan peracikan yang efisien.

Ekstruder sekrup kembar berputar berlawanan arah
Berbeda dengan ekstruder yang berputar bersama, ekstruder sekrup kembar yang berputar berlawanan arah memiliki sekrup yang berputar ke arah yang berlawanan. Konfigurasi ini menciptakan efek pengadukan dan penggeseran yang signifikan pada material, sehingga menghasilkan pencampuran dan penyebaran yang menyeluruh. Ekstruder yang berputar berlawanan arah unggul dalam aplikasi yang memerlukan penggeseran yang kuat, seperti desolventisasi, ekstrusi reaktif, dan pencampuran material yang sangat terisi. Ekstruder ini memberikan kontrol yang tepat terhadap waktu tinggal dan laju penggeseran, sehingga cocok untuk kondisi pemrosesan yang menuntut.

Menggunakan ekstruder sekrup kembar pembalik
Pada ekstruder sekrup kembar pembalik yang terpasang, kedua sekrup diposisikan secara simetris tetapi berputar ke arah yang berlawanan. Konfigurasi ini mencegah material bergerak dalam bentuk “∞”, karena jalur heliks dari satu sekrup terhalang oleh sekrup lainnya. Sebaliknya, selama pengangkutan padatan, material diangkut ke depan dalam rongga berbentuk “C” yang hampir tertutup. Namun, celah dipertahankan antara diameter luar satu sekrup dan diameter akar sekrup lainnya untuk memungkinkan material melewatinya.

Saat material melewati celah radial antara dua sekrup, material tersebut mengalami pemotongan, pencampuran, dan pemadatan yang intens, sehingga menghasilkan plastisisasi yang efektif. Selain itu, rasio kompresi dapat diwujudkan dengan mengurangi pitch sekrup secara bertahap, sehingga cocok untuk memproses berbagai macam produk.

Ekstruder sekrup kembar putar-balik non-engaging
Kurang umum digunakan daripada ekstruder meshing, ekstruder sekrup kembar berputar berlawanan arah non-meshing beroperasi secara berbeda dari ekstruder sekrup tunggal, tetapi memiliki kesamaan karena mengandalkan gesekan dan resistensi viskos untuk mengangkut material. Selain gerakan ke arah kepala, material dapat menunjukkan pola aliran yang berbeda karena celah radial yang besar antara kedua sekrup, yang dapat menyebabkan kebocoran yang signifikan.

Selain itu, posisi relatif dari jalur sekrup dapat menyebabkan tekanan material pada sisi dorong satu sekrup menjadi lebih tinggi daripada sisi resistansi sekrup lainnya, yang mengakibatkan aliran material dari sisi dorong bertekanan tinggi ke sisi resistansi sekrup lainnya. Rotasi menghambat aliran material di titik A, yang mengakibatkan aliran dan berbagai pola aliran lainnya yang membuatnya cocok untuk aplikasi pencampuran, pembuangan udara, dan devulkanisasi.

Kesimpulan
Setiap jenis ekstruder sekrup ganda menawarkan manfaat dan kemampuan unik untuk memenuhi berbagai kebutuhan pemrosesan di berbagai industri. Memahami perbedaan antara jenis ekstruder ini sangat penting untuk memilih peralatan yang paling tepat untuk aplikasi tertentu.

Baik untuk mencapai efisiensi pencampuran yang optimal, menjaga integritas produk, atau meningkatkan fleksibilitas pemrosesan, pilihan ekstruder sekrup kembar yang tepat dapat memberikan dampak yang signifikan terhadap kualitas produk, produktivitas, dan keberhasilan manufaktur secara keseluruhan.