Charakterystyka ekstruderów dwoskrzydłowych o równoległym kierunku obrotów i podstawowe zasady kombinacji śrub

Cechy ekstruderów dwuśrubowych z zazębianiem się

Istnieje wiele typów ekstruderów dwuśrubowych. Wśród nich ekstrudery dwuśrubowe są rodzajem urządzeń produkcyjnych i przetwórczych szeroko stosowanych w przemyśle tworzyw sztucznych. Ten typ ekstrudera stanowi połączenie dwóch śrub “bloków konstrukcyjnych”, cylindra, jednostki napędowej, urządzenia do regulacji temperatury itp., a także może mieć wiele portów dozujących oraz portów odgazowujących z próżnią lub bez próżni na kadłubie.

Główne cechy ekstruderów dwuśrubowych z zazębianiem się są następujące:

1. Dwie śruby obracają się równolegle i w tym samym kierunku, wywołując jednorodny efekt ścinania między częścią stykową a cylindrem. Ponadto siłę tego efektu ścinania można dostosować poprzez kombinację śrub, projektowanie odległości itp.
2. Geometryczna budowa i współobrót bloku śrub sprawiają, że śruby mają dobrą rozkładalność i mieszalność materiału, co jest odpowiednie dla operacji mieszania. Po wejściu materiału do cylindra następuje jego zmiękczenie; ponieważ dwie śruby obracają się w przeciwnych kierunkach w miejscu zazębiania się, jedna śruba powinna wciągać materiał do szczeliny zazębiania, a druga wypychać go z tej szczeliny, dzięki czemu materiał przenosi się z jednej śruby na drugą w ruchu “∞”. Ten ruch ma dużą prędkość względem siebie w punkcie zazębiania, co sprzyja intensywnemu mieszaniu i wyrównywaniu materiału; obszar zazębiania jest niewielki, a ząbki i rowki w miejscu wyrabiania mają przeciwne kierunki obrotów i wysoką siłę ścinania, co umożliwia jednorodną plastycyzację.
   3. Śruba i cylinder są ze sobą połączone. Istnieje wiele typów elementów gwintowanych, w tym elementy transportujące, wyrabiające, ścinające, elementy z gwintem odwróconym oraz elementy wzmacniające, które pełnią różne role. Zgodnie z potrzebami przetwarzania materiałów różne komponenty łączy się w sposób modułowy, a dzięki optymalizacji projektu można dostosować je do przetwarzania różnych materiałów według receptur procesowych.
3. Ekstruder dwuśrubowy o wspólnym kierunku obrotów posiada zdolność reakcji. Jest to dynamiczny reaktor. Po stopieniu materiału w cylindrze może on ulec serii reakcji chemicznych, takich jak polimeryzacja czy grafting. Ekstruzja reaktywna stosowana jest głównie do: polimeryzacji monomerów lub oligomerów (polimeryzacja wolnoradikalowa, polimeryzacja, kondensacja i kopolimeryzacja); kontrolowanego usieciowania i degradacji poliolefin; modyfikacji graftingowej polimerów (funkcjonalizacja lub polaryzacja polimerów w celu uzyskania zmiany materiału i przygotowania rozpuszczalników); wymuszonej modyfikacji mieszanin różnych materiałów. Obejmuje również fizyczne modyfikacje materiałów, takie jak wypełnianie, mieszanie, udoskonalanie i wzmacnianie.

Podstawowe zasady kombinacji śrub

W przypadku ekstrudera dwuśrubowego śruba dzieli się głównie na sekcję dozującą, sekcję topienia, sekcję mieszania, sekcję odprowadzającą i sekcję homogenizującą. Elementy gwintowane obejmują głównie transport, topienie, ścinanie, mieszanie materiału, kontrolę czasu przebywania itp. Komponenty gwintowane ekstrudera dwuśrubowego łączy się w sposób “modułowy” i mogą być dostosowywane do różnych potrzeb produkcyjnych w praktyce, więc kombinacja śrub jest kluczem do personalizacji procesu ekstruzji dwuśrubowej.

Kombinacja śrub powinna uwzględniać właściwości i kształt głównych i pomocniczych materiałów, kolejność i położenie dozowania, położenie otworu odprowadzającego, ustawienie temperatury cylindra itp. Jednocześnie przedmioty mieszania są bardzo różnorodne, więc dla każdego konkretnego procesu mieszania wymagana jest rozsądna kombinacja śrub. Mimo to istnieją podstawowe zasady, których należy przestrzegać przy kombinacji śrub w ekstruderach dwuśrubowych z zazębianiem się.

Oto kilka podstawowych zasad kombinacji śrub.

(1) W otworze dozującym należy użyć śruby o dużej skoku, aby zapewnić płynne wyładowanie.
(2) W sekcji topienia należy użyć śruby o małym skoku, aby stworzyć ciśnienie, dzięki czemu materiał zostanie skompresowany i stopiony; blok wyrabiający z kątem przesunięcia 90° może być ustawiony, aby zbalansować ciśnienie, lub blok wyrabiający z kątem przesunięcia 30° może być użyty do początkowego rozdziału i mieszania materiału.
(3) W sekcji mieszania głównym celem jest cięcie, doskonalenie i rozpraszanie cząsteczek materiału. Ustawienie elementów gwintowanych w tym segmencie jest bardzo złożone i wymaga bogatego doświadczenia projektantów. W tej sekcji stosuje się głównie bloki wyrabiające z kątem przesunięcia 45° i 60°, aby wzmocnić ścinanie, a specjalne elementy, takie jak elementy zębate czy elementy w kształcie litery “S”, służą jako wspomaganie.
Należy jednak pamiętać, że elementy wyrabiające i ścinające nie powinny być ustawione zbyt mocno ani za gęsto, by nie prowadziły do zbyt silnego cięcia. Ponadto, aby zwiększyć zdolność transportu materiału w tej sekcji, elementy transportujące gwintowane powinny być ustawione w odstępach, czyli blok wyrabiający i element transportujący gwintowany są ustawione naprzemiennie.
(4) Przed otworem odprowadzającym lub portem próżniowym należy ustawić element gwintowany odwrócony lub blok wyrabiający odwrócony; przy otworze odprowadzającym lub portem próżniowym należy ustawić element gwintowany o dużym skoku, a po otworze odprowadzającym lub porcie próżniowym – element gwintowany o małym skoku.
(5) W sekcji homogenizującej gradient skoku gwintu powinien być niewielki, aby osiągnąć superzasilanie i skrócić długość sekcji ciśnienia zwrotnego. Jednocześnie należy zwrócić uwagę na stosowanie gwintów jednostronnych i szerokich, aby poprawić zdolność wyładowania i uniknąć zatykania.