Leistritz Melaporkan Tren Pasar Ekstrusi Twinscrew Q1 2022

Dalam pemrosesan polimer modern, ekstruder sekrup kembar intermeshing (TSE) yang berputar bersama telah menjadi peralatan penting untuk mencapai pencampuran yang efisien, cepat, dan tepat. Dinamika fluida antar-sekrup yang unik memungkinkan kemampuan pencampuran dispersif dan distributif yang unggul, baik dalam meracik polimer dengan bahan pengisi/aditif atau memberikan sifat spesifik pada produk akhir. Keunggulan intinya terletak pada desain sekrup yang canggih dan optimalisasi parameter proses, memungkinkan pencampuran material yang mendalam dan peningkatan kinerja.

• Kecepatan Sekrup (rpm sekrup TSE):Peningkatan yang moderat akan meningkatkan pencampuran, namun kecepatan yang berlebihan dapat menyebabkan degradasi material karena geseran yang tinggi.
• Tingkat Pengisian Sekrup:Tingkat pengisian yang lebih tinggi memperpanjang waktu tinggal dan frekuensi pencampuran, sedangkan pengisian yang lebih rendah memungkinkan pemrosesan yang lebih lembut.
• Suhu:Secara langsung mempengaruhi viskositas material, mempengaruhi efisiensi pencampuran. Suhu optimal mencegah degradasi sekaligus mengurangi ketahanan geser.
• Pencampuran Ekstensional & Geser Planar:Mekanisme penting dalam TSE, dimana waktu tinggal dan frekuensi pencampuran menentukan efektivitas pencampuran dispersif.
• Pemberian Makan Berurutan:Memperkenalkan komponen pada tahapan yang berbeda akan mengontrol paparan tegangan geser, sehingga memungkinkan manajemen proses yang tepat.

Dalam kemasan fleksibel, film berorientasi biaksial (biax) mendominasi karena sifat fisik, mekanik, dan penghalangnya yang unggul. Dengan kapasitas produksi yang seringkali mencapai beberapa ton per jam, TSE menunjukkan keunggulan signifikan dibandingkan ekstruder sekrup tunggal (SSE) dalam hal rasio biaya terhadap kapasitas, menjadikannya pilihan utama untuk lini film biax baru.

• Efisiensi Energi:TSE mengubah energi motor menjadi peleburan/pemanasan material dengan lebih efisien, sehingga mencapai penghematan energi 20-35%. Devolatilisasi internal menghilangkan pra-pengeringan untuk bahan higroskopis seperti PET.
• Keuntungan Proses:Produksi terpadu mengurangi riwayat termal/geser, meminimalkan pembentukan gel, memastikan distribusi berat molekul yang seragam, dan mencegah aglomerasi material.
• Pemeliharaan & Jejak Kaki:Desain modular memungkinkan penggantian komponen individual, sementara TSE menempati kurang dari setengah ruang SSE.

Asam polilaktat (PLA) dan polihidroksialkanoat (PHA) mewakili bioplastik terkemuka dengan karakteristik pemrosesan yang berbeda. PLA biasanya memerlukan TSE torsi tinggi untuk pemrosesan pelet, sedangkan bentuk bubuk PHA memerlukan desain zona umpan yang dioptimalkan. Eksperimen Leistritz menunjukkan bagaimana konfigurasi sekrup tersegmentasi meningkatkan kinerja pengumpanan dan peleburan.

• Tes Peleburan PLA:Desain zona leleh yang dioptimalkan mengurangi torsi dan suhu dalam pemrosesan PLA NatureWorks™ 4032D.
• Pengolahan PHA:Desain sekrup yang dimodifikasi dengan peleburan tertunda dan ventilasi atmosferik meningkatkan hasil dari 12 kg/jam menjadi 62 kg/jam pada 800 rpm.

Menggabungkan beberapa ekstruder secara seri memungkinkan produksi material khusus yang hemat biaya. Sistem ini mengintegrasikan ekstruder sekrup kembar sekrup tunggal, rotasi bersama, dan rotasi balik untuk mencapai rasio panjang terhadap diameter efektif melebihi 100 L/D, sehingga memfasilitasi pengoperasian unit sekuensial.

Misalnya, daur ulang polivinil butiral (PVB) dari kaca pengaman otomotif melibatkan sistem tandem dengan dua TSE yang berputar bersama untuk dehidrasi, dispersi serat kaca, penggabungan bahan pengisi, dan pembuatan pelet.

Celah overflight—ruang antara ujung sekrup dan dinding laras—adalah tempat material mengalami pencampuran ekstensional dan geser planar yang intens. Laju geser puncak dihitung sebagai:

Laju Geser Puncak = (π × D × n) / (h × 60)

dimana D = diameter sekrup, n = kecepatan sekrup, dan h = celah overflight. Untuk sekrup 77,5 mm dengan celah 0,55 mm pada 600 rpm, ini mencapai 4867 s⁻¹.

Tegangan geser (laju geser × viskositas) menentukan efektivitas pencampuran dispersif. Viskositas tinggi pada tahap awal meningkatkan dispersi tetapi berisiko mengalami degradasi pada material yang sensitif terhadap geser, sedangkan pengurangan viskositas pada tahap selanjutnya meminimalkan tekanan. Pendinginan dapat meningkatkan viskositas lelehan untuk dispersi yang lebih kuat bila diperlukan.

• Beberapa TSE (ZSE 12 MAXX hingga ZSE 50 MAXX)
• Beragam sistem pelet (untai, bawah air, permukaan panas)
• 40+ pengumpan untuk pelet, bubuk, serat, cairan, dan daur ulang
• Peralatan hilir untuk film/lembaran (lebar 50 mm–1 m), pipa/profil, dan filamen pencetakan 3D
• Sistem devolatilisasi berbusa superkritis dan multi-tahap

Untuk pembongkaran, elemen pemanas dengan obor propana diikuti dengan palu tumbukan pneumatik berujung kuningan (mirip dengan alat pembuangan otomotif) terbukti efektif:

1. Bongkar selagi hangat atau panaskan kembali dalam tong selama 20 menit jika sudah dingin.
2. Dukung sekrup panjang secara merata untuk mencegah defleksi.
3. Hapus mur ujung; geser elemen terakhir jika memungkinkan. Jika tidak, berikan panas dan kesabaran.
4. Gunakan hanyut kuningan dan palu untuk elemen yang membandel, pertahankan panas selama penyadapan.
5. Bersihkan poros yang terbuka setelah setiap pelepasan.