Tipi di estrusori bivite

L'estrusore a doppia vite è un importante pezzo di equipaggiamento utilizzato in vari settori per la miscelazione, la miscelazione e l'estrusione di materiali come materie plastiche, alimenti e prodotti farmaceutici. La versatilità dell'estrusore a doppia vite lo rende un pezzo di equipaggiamento essenziale nella produzione moderna. Tuttavia, non tutti gli estrusori sono creati uguali; sono disponibili in diversi tipi, ognuno adatto a esigenze specifiche.

In questo articolo esploreremo i diversi tipi di estrusori bivite e le loro capacità uniche.

Categorizzato per configurazione della vite 
In base alla configurazione delle viti, gli estrusori bivite possono essere classificati in estrusori bivite paralleli ed estrusori bivite conici. In un estrusore bivite parallelo, le viti sono parallele tra loro per tutta la loro lunghezza. Negli estrusori bivite conici, le viti sono rastremate e il diametro diminuisce gradualmente dall'estremità di alimentazione all'estremità della filiera.

Estrusore bivite parallelo
Gli estrusori paralleli a doppia vite hanno viti con lo stesso diametro per tutta la loro lunghezza. Sono comunemente utilizzati per la lavorazione di poliolefine (come PE e PP), nylon, PC, poliestere e altri materiali.

Vantaggi
L'adattabilità del rapporto L/D rimane un vantaggio degli estrusori bivite paralleli. Possono essere regolati per aumentare o diminuire il rapporto L/D in risposta ai cambiamenti nelle condizioni di stampaggio per soddisfare i requisiti della tecnologia di lavorazione delle materie plastiche. Questa flessibilità amplia la gamma di applicazioni per gli estrusori bivite paralleli, cosa difficile da ottenere con gli estrusori bivite conici.

svantaggi:
A causa della piccola distanza centrale tra le due viti e dello spazio limitato disponibile, i cuscinetti radiali e reggispinta che supportano i due alberi di uscita e i relativi ingranaggi di trasmissione incontrano notevoli difficoltà nel riduttore di trasmissione di un estrusore a doppia vite parallela.

Nonostante gli sforzi dei progettisti, è ancora difficile risolvere i veri problemi della limitata capacità portante, del piccolo modulo e diametro degli ingranaggi, nonché del diametro ridotto dell'estremità posteriore delle due viti, con conseguente evidente mancanza di capacità torsionale. La coppia di uscita limitata e la capacità portante notevolmente ridotta rappresentano uno svantaggio importante degli estrusori a doppia vite parallela.

Estrusore bivite conico
Gli estrusori bivite conici hanno un diametro maggiore all'estremità di alimentazione della vite e un diametro minore all'estremità della filiera. Questi estrusori sono utilizzati principalmente per la lavorazione del PVC e il loro design unico è ottimizzato per requisiti specifici del materiale.

Vantaggi
Le due viti coniche sono disposte orizzontalmente con i loro assi ad angolo quando vengono inserite nella canna. Man mano che la distanza tra gli alberi aumenta gradualmente dall'estremità più stretta a quella più larga, il cambio di trasmissione può ospitare una distanza centrale maggiore tra i due alberi di uscita. Questa disposizione fornisce ampio spazio per il montaggio di ingranaggi, alberi di trasmissione, cuscinetti radiali e reggispinta, aumentando così l'efficienza della trasmissione.

Questo design flessibile consente l'installazione di cuscinetti radiali e reggispinta più grandi con alberi dimensionati per resistere a un'elevata trasmissione di coppia. Di conseguenza, gli estrusori bivite conici offrono caratteristiche significative, tra cui elevata coppia operativa e capacità di carico, che li distinguono dagli estrusori bivite paralleli.

Svantaggi
Lo svantaggio degli estrusori bivite conici è la loro limitata adattabilità, poiché le viti hanno diametri variabili lungo le loro lunghezze, il che può rendere difficile ottenere una lavorazione uniforme del materiale. Inoltre, la loro complessità di progettazione e i costi di costruzione potenzialmente più elevati sono fattori da considerare.

Somiglianze tra i due tipi
Entrambi hanno meccanismi per la propulsione forzata della plastica, buone capacità di miscelazione e plastificazione e capacità di disidratazione. La loro adattabilità ai materiali e ai processi di stampaggio dei prodotti in plastica è essenzialmente la stessa.

Differenze tra i due tipi
● Diametro: le viti gemelle parallele hanno lo stesso diametro, mentre le viti gemelle coniche hanno diametri diversi all'estremità piccola e grande.
● Distanza centrale: la distanza centrale tra viti gemelle parallele rimane la stessa, mentre l'asse delle viti gemelle coniche forma un angolo, con conseguenti diverse dimensioni della distanza centrale lungo l'asse.
● Rapporto L/D: il rapporto L/D (L/D) di una vite gemella parallela è il rapporto tra la lunghezza effettiva della vite e il suo diametro esterno, mentre il rapporto L/D di una vite gemella conica è il rapporto tra la lunghezza effettiva della vite e la media dei diametri delle sue estremità grande e piccola.

Si può notare che la differenza più grande tra un estrusore a doppia vite parallela e un estrusore a doppia vite conica risiede nella geometria del cilindro della vite, che porta a varie differenze strutturali e di prestazioni. Sebbene questi due tipi di estrusori abbiano le proprie caratteristiche, hanno anche i propri vantaggi.

Classificazione in base al senso di rotazione della doppia vite
Gli estrusori bivite si dividono in co-rotanti e controrotanti in base alla direzione di rotazione della vite.

Estrusore bivite corotante
Gli estrusori bivite corotanti hanno due viti che ruotano nella stessa direzione. Queste macchine sono efficienti nella miscelazione e formulazione dei materiali. Grazie alla capacità di gestire un'ampia gamma di viscosità e formulazioni, gli estrusori corotanti sono ideali per la lavorazione di miscele di polimeri, masterbatch e applicazioni di estrusione di reazione. Hanno eccellenti caratteristiche di auto-pulizia e trasporto per garantire che gli additivi siano uniformemente dispersi e distribuiti in tutto il materiale.

Vantaggi degli estrusori bivite corotanti:
● Miscelazione migliorata: le viti interconnesse e gli elementi vite personalizzabili consentono un controllo preciso dell'intensità e della qualità della miscelazione rispetto agli estrusori monovite.
● Flessibilità di elaborazione: l'alimentazione tramite misurazione consente il controllo indipendente della produttività, consentendo più funzioni di elaborazione su un'unica macchina.
● Parametri di elaborazione controllati: la distribuzione ristretta del tempo di residenza e il controllo preciso della temperatura migliorano i profili temperatura-tempo di taglio per una qualità costante del prodotto.
● Produzione efficiente: il trasporto volumetrico consente di lavorare un'ampia gamma di materiali con tempi di fermo minimi.
● EFFICIENZA DEI COSTI: elevata flessibilità e produttività per un'ampia gamma di prodotti finali con qualità costante, mentre l'usura della vite può essere compensata regolando la velocità della vite.

In base al comportamento di interblocco delle viti durante la rotazione, gli estrusori bivite corotanti possono essere ulteriormente classificati in estrusori bivite corotanti con innesto ed estrusori bivite corotanti senza innesto.

Estrusore bivite corotante impegnato
In un Engaged Co-Rotating Twin Screw Extruder, le viti si bloccano o si innestano tra loro mentre ruotano, aumentando così l'efficienza della lavorazione e del trasporto dei materiali. Questo design migliora la capacità di miscelazione distribuita dell'estrusore, che facilita la dispersione completa di additivi e riempitivi nella matrice polimerica.

Gli estrusori intermittenti sono solitamente utilizzati in applicazioni di compounding in cui il controllo preciso della distribuzione delle dimensioni delle particelle e l'uniformità della miscela sono essenziali. Offrono un'eccellente scalabilità e flessibilità, consentendo ai produttori di personalizzare il processo di estrusione in base a requisiti specifici del prodotto.

Estrusori bivite corotanti non ingaggianti
D'altro canto, le viti di un estrusore bivite corotante non ingranante non si incastrano o non si innestano durante la rotazione. Invece, ruotano in stretta prossimità l'una all'altra senza innestarsi, consentendo un diverso tipo di lavorazione del materiale, spesso per materiali fragili o applicazioni sensibili al taglio come la lavorazione di polimeri sensibili al calore, biomateriali e prodotti alimentari. Gli estrusori non ingrananti forniscono condizioni di lavorazione delicate offrendo comunque efficienti capacità di miscelazione e compounding.

Estrusori bivite controrotanti
Contrariamente agli estrusori corotanti, gli estrusori bivite controrotanti hanno viti che ruotano in direzione opposta. Questa configurazione crea un significativo effetto di impastamento e taglio sul materiale, con conseguente miscelazione e dispersione complete. Gli estrusori controrotanti eccellono in applicazioni che richiedono un taglio intenso, come la desolventizzazione, l'estrusione reattiva e la miscelazione di materiali altamente riempiti. Forniscono un controllo preciso del tempo di residenza e della velocità di taglio, rendendoli adatti a condizioni di lavorazione impegnative.

Innesto di estrusori bivite invertenti
In un estrusore a doppia vite reversibile impegnato, le due viti sono posizionate simmetricamente ma ruotano in direzioni opposte. Questa configurazione impedisce al materiale di muoversi in una forma a "∞", poiché il percorso elicoidale di una vite è bloccato dall'altra. Invece, durante il trasporto di solidi, il materiale viene trasportato in avanti in una cavità a forma di "C" quasi chiusa. Tuttavia, viene mantenuto uno spazio tra il diametro esterno di una vite e il diametro della radice dell'altra vite per consentire il passaggio del materiale.

Quando il materiale passa attraverso lo spazio radiale tra le due viti, viene sottoposto a un intenso taglio, miscelazione e compattazione, con conseguente plastificazione efficace. Inoltre, il rapporto di compressione può essere realizzato diminuendo gradualmente il passo della vite, rendendolo adatto alla lavorazione di un'ampia gamma di prodotti.

Estrusore bivite controrotante non ingaggiante
Meno comunemente utilizzato dell'estrusore a maglie, l'estrusore a doppia vite controrotante non a maglie funziona in modo diverso dall'estrusore a vite singola, ma presenta delle somiglianze in quanto si basa sull'attrito e sulla resistenza viscosa per trasportare il materiale. Oltre al movimento verso la testa, il materiale può presentare diversi modelli di flusso a causa dell'ampio spazio radiale tra le due viti, il che può portare a perdite significative.

Inoltre, le posizioni relative delle filettature delle viti possono far sì che la pressione del materiale sul lato di spinta di una vite sia maggiore rispetto al lato di resistenza dell'altra vite, con conseguente flusso di materiale dal lato di spinta ad alta pressione al lato di resistenza dell'altra vite. La rotazione impedisce il flusso di materiale nel punto A, con conseguente flusso e una varietà di altri modelli di flusso che lo rendono adatto per applicazioni di miscelazione, sfiato e devulcanizzazione.

Conclusione
Ogni tipo di estrusore bivite offre vantaggi e capacità unici per soddisfare le diverse esigenze di lavorazione di un'ampia gamma di settori. Comprendere le differenze tra questi tipi di estrusore è fondamentale per selezionare l'attrezzatura più appropriata per una particolare applicazione.

Che si tratti di ottenere un'efficienza di miscelazione ottimale, mantenere l'integrità del prodotto o migliorare la flessibilità di lavorazione, la scelta giusta dell'estrusore a doppia vite può avere un impatto significativo sulla qualità del prodotto, sulla produttività e sul successo complessivo della produzione.