트윈 스크류 압출기 유형
트윈 스크류 압출기는 플라스틱, 식품 및 의약품과 같은 재료를 혼합, 합성 및 압출하는 다양한 산업에서 사용되는 중요한 장비입니다. 트윈 스크류 압출기의 다재다능함은 현대 제조에서 필수적인 장비입니다. 그러나 모든 압출기가 동일하게 만들어진 것은 아닙니다. 각각 특정 요구 사항에 맞게 다양한 유형이 있습니다.
이 글에서는 다양한 유형의 이중 스크류 압출기와 각각의 고유한 기능에 대해 알아보겠습니다.
나사 구성으로 분류
스크류 구성에 따라, 트윈 스크류 압출기는 평행 트윈 스크류 압출기와 원뿔형 트윈 스크류 압출기로 분류할 수 있습니다. 평행 트윈 스크류 압출기에서 스크류는 길이 전체에 걸쳐 서로 평행합니다. 원뿔형 트윈 스크류 압출기에서 스크류는 테이퍼형이고 직경은 공급 끝에서 다이 끝까지 점차 감소합니다.
평행 트윈 스크류 압출기
평행 이중 스크류 압출기는 길이 전체에 걸쳐 동일한 직경의 스크류를 가지고 있습니다. 이는 일반적으로 폴리올레핀(예: PE 및 PP), 나일론, PC, 폴리에스터 및 기타 소재를 처리하는 데 사용됩니다.
장점
L/D 비율의 적응성은 여전히 병렬 트윈 스크류 압출기의 장점입니다. 플라스틱 가공 기술의 요구 사항을 충족시키기 위해 성형 조건의 변화에 따라 L/D 비율을 늘리거나 줄이도록 조정할 수 있습니다. 이러한 유연성은 병렬 트윈 스크류 압출기의 적용 범위를 확장하는데, 이는 원뿔형 트윈 스크류 압출기로는 달성하기 어려운 것입니다.
단점 :
두 개의 스크류 사이의 중심 거리가 작고 사용 가능한 공간이 제한적이기 때문에, 두 개의 출력 샤프트와 관련 구동 기어를 지지하는 방사형 베어링과 추력 베어링은 병렬 이중 스크류 압출기의 구동 기어박스에서 상당한 문제에 직면합니다.
설계자들의 노력에도 불구하고, 제한된 베어링 용량, 기어의 작은 모듈러스와 직경, 두 나사의 꼬리 끝의 감소된 직경과 같은 실제 문제를 해결하는 것은 여전히 어렵고, 이는 명백한 비틀림 용량 부족을 초래합니다. 제한된 출력 토크와 크게 감소된 베어링 용량은 병렬 트윈 스크류 압출기의 두드러진 단점입니다.
원뿔형 이중 스크류 압출기
원뿔형 이중 스크류 압출기는 스크류의 공급 단부에서 더 큰 직경을 가지고 다이 단부에서 더 작은 직경을 가지고 있습니다. 이러한 압출기는 주로 PVC를 처리하는 데 사용되며 고유한 디자인은 특정 재료 요구 사항에 맞게 최적화되어 있습니다.
장점
두 개의 원뿔형 나사는 배럴에 삽입될 때 축이 각도를 이루도록 수평으로 배열됩니다. 샤프트 사이의 거리가 좁은 쪽에서 넓은 쪽으로 점차 증가함에 따라 구동 기어박스는 두 출력 샤프트 사이의 더 큰 중심 거리를 수용할 수 있습니다. 이러한 배열은 기어, 기어 샤프트, 레이디얼 및 추력 베어링을 장착할 수 있는 충분한 공간을 제공하여 전달 효율을 높입니다.
이 유연한 설계는 높은 토크 전달을 견딜 수 있는 크기의 샤프트를 사용하여 더 큰 방사형 및 추력 베어링을 설치할 수 있게 해줍니다. 결과적으로 원뿔형 이중 나사 압출기는 높은 작동 토크와 하중 지지 용량을 포함하여 병렬 이중 나사 압출기와 구별되는 중요한 기능을 제공합니다.
단점
원뿔형 이중 스크류 압출기의 단점은 스크류가 길이에 따라 직경이 다양하기 때문에 적응성이 제한되어 균일한 소재 가공을 달성하기 어려울 수 있다는 것입니다. 또한 설계 복잡성과 잠재적으로 더 높은 건설 비용도 고려해야 할 요소입니다.
두 유형 간의 유사점
둘 다 강제 플라스틱 추진 메커니즘, 우수한 혼합 및 가소화 기능, 탈수 기능을 갖추고 있습니다. 재료 및 플라스틱 제품 성형 공정에 대한 적응성은 본질적으로 동일합니다.
두 유형 간의 차이점
● 직경: 평행 트윈 스크류는 직경이 동일하지만, 원뿔형 트윈 스크류는 작은 쪽과 큰 쪽의 직경이 다릅니다.
● 중심 거리: 평행한 이중 나사 사이의 중심 거리는 동일하게 유지되는 반면, 원뿔형 이중 나사의 축은 각도를 형성하여 축을 따라 다른 중심 거리 치수가 발생합니다.
● L/D 비율: 평행 이중 나사의 L/D 비율(L/D)은 나사의 유효 길이를 외부 직경으로 나눈 비율인 반면, 원뿔형 이중 나사의 L/D 비율은 나사의 유효 길이를 대소 직경의 평균으로 나눈 비율입니다.
평행 이중 스크류 압출기와 원뿔형 이중 스크류 압출기의 가장 큰 차이점은 스크류 배럴의 기하학에 있으며, 이는 다양한 구조적 및 성능 차이로 이어진다는 것을 알 수 있습니다. 이 두 가지 유형의 압출기는 고유한 특성이 있지만 고유한 장점이 있습니다.
트윈스크류의 회전방향에 따른 분류
트윈 스크류 압출기는 스크류 회전 방향에 따라 동회전형과 역회전형으로 분류됩니다.
동회전 이중 스크류 압출기
동회전 트윈 스크류 압출기는 같은 방향으로 회전하는 두 개의 스크류를 가지고 있습니다. 이 기계는 재료를 혼합하고 제형화하는 데 효율적입니다. 광범위한 점도와 제형을 처리할 수 있는 동회전 압출기는 폴리머 블렌드, 마스터배치 및 반응 압출 응용 프로그램을 처리하는 데 이상적입니다. 이 제품은 첨가제가 재료 전체에 균일하게 분산되고 분배되도록 하는 뛰어난 자체 스크러빙 및 전달 특성을 가지고 있습니다.
동회전 이중 스크류 압출기의 장점:
● 향상된 혼합: 맞물리는 스크류와 사용자 정의 가능한 스크류 요소를 통해 단일 스크류 압출기보다 혼합 강도와 품질을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
● 처리 유연성: 계량 공급을 통해 처리량을 독립적으로 제어할 수 있으므로 단일 기계에서 여러 처리 기능을 사용할 수 있습니다.
● 제어된 처리 매개변수: 좁은 체류 시간 분포와 정확한 온도 제어로 전단 시간-온도 프로필이 개선되어 일관된 제품 품질이 제공됩니다.
● 효율적인 생산: 체적 수송을 통해 최소한의 가동 중지 시간으로 다양한 재료를 처리할 수 있습니다.
● 비용 효율성: 일관된 품질을 유지한 채 광범위한 최종 제품에 대해 높은 유연성과 생산성을 제공하며, 나사 속도를 조정하여 나사 마모를 보상할 수 있습니다.
나사가 회전할 때의 상호 잠금 동작에 따라, 동축 회전 2축 스크류 압출기는 결합형 동축 회전 2축 스크류 압출기와 결합되지 않는 동축 회전 2축 스크류 압출기로 세분될 수 있습니다.
결합된 동회전 이중 스크류 압출기
Engaged Co-Rotating Twin Screw Extruder에서 나사는 회전하면서 서로 잠기거나 맞물리므로 재료 처리 및 전달의 효율성이 높아집니다. 이 설계는 압출기의 분산 혼합 기능을 향상시켜 폴리머 매트릭스에서 첨가제와 필러를 철저히 분산시키는 데 도움이 됩니다.
간헐적 압출기는 일반적으로 입자 크기 분포와 블렌드 균일성을 정밀하게 제어하는 것이 중요한 복합화 응용 분야에서 사용됩니다. 이 제품은 뛰어난 확장성과 유연성을 제공하여 제조업체가 특정 제품 요구 사항에 맞게 압출 공정을 사용자 정의할 수 있습니다.
비결합 동회전 이중 스크류 압출기
반면, 비메싱 동회전 트윈스크류 압출기의 나사는 회전할 때 맞물리거나 결합되지 않습니다. 대신, 결합되지 않고 서로 가까이 회전하여 종종 깨지기 쉬운 재료나 열에 민감한 폴리머, 생체재료 및 식품 가공과 같은 전단에 민감한 응용 분야에 대한 다른 유형의 재료 가공이 가능합니다. 비결합 압출기는 효율적인 혼합 및 컴파운딩 기능을 제공하면서도 온화한 가공 조건을 제공합니다.
역회전 이중 스크류 압출기
동회전 압출기와 달리 역회전 트윈 스크류 압출기는 반대 방향으로 회전하는 스크류를 가지고 있습니다. 이 구성은 재료에 상당한 반죽 및 전단 효과를 만들어내어 철저한 혼합 및 분산을 초래합니다. 역회전 압출기는 탈용매화, 반응성 압출 및 고충전 재료의 블렌딩과 같이 강한 전단력이 필요한 응용 분야에서 탁월합니다. 이들은 체류 시간과 전단 속도를 정확하게 제어하여 까다로운 처리 조건에 적합합니다.
역전 트윈 스크류 압출기 결합
맞물린 역전 트윈 스크류 압출기에서 두 개의 스크류는 대칭적으로 배치되지만 반대 방향으로 회전합니다. 이 구성은 한 스크류의 나선형 경로가 다른 스크류에 의해 차단되어 재료가 "∞" 모양으로 움직이는 것을 방지합니다. 대신 고체를 운반하는 동안 재료는 거의 닫힌 "C" 모양 캐비티에서 앞으로 운반됩니다. 그러나 한 스크류의 외부 직경과 다른 스크류의 루트 직경 사이에 간격이 유지되어 재료가 통과할 수 있습니다.
재료가 두 나사 사이의 방사형 갭을 통과할 때 강렬한 전단, 혼합 및 압축을 받아 효과적인 가소화가 이루어집니다. 또한 나사 피치를 점차 줄여 압축 비율을 실현할 수 있어 광범위한 제품을 처리하는 데 적합합니다.
비결합 역회전 이중 스크류 압출기
메싱 압출기보다 덜 일반적으로 사용되는 비메싱 역회전 트윈 스크류 압출기는 싱글 스크류 압출기와 다르게 작동하지만 재료를 전달하기 위해 마찰과 점성 저항에 의존한다는 점에서 유사합니다. 헤드 방향으로의 움직임 외에도 재료는 두 스크류 사이의 큰 방사형 갭으로 인해 다른 흐름 패턴을 보일 수 있으며, 이는 상당한 누출로 이어질 수 있습니다.
또한, 스크류 플라이트의 상대적 위치로 인해 한 스크류의 추력 측의 재료 압력이 다른 스크류의 저항 측보다 높아질 수 있으며, 그 결과 고압 추력 측에서 다른 스크류의 저항 측으로 재료가 흐릅니다. 회전은 A 지점에서 재료 흐름을 방해하여 흐름과 다양한 다른 흐름 패턴을 발생시켜 혼합, 환기 및 탈황 응용 분야에 적합합니다.
결론
각 유형의 트윈 스크류 압출기는 다양한 산업의 다양한 처리 요구 사항을 충족하는 고유한 이점과 기능을 제공합니다. 이러한 압출기 유형 간의 차이점을 이해하는 것은 특정 응용 분야에 가장 적합한 장비를 선택하는 데 중요합니다.
최적의 혼합 효율성을 달성하든, 제품의 무결성을 유지하든, 처리 유연성을 개선하든, 트윈 스크류 압출기를 올바르게 선택하면 제품 품질, 생산성 및 전반적인 제조 성공에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.