Otimizar a "experiência de mistura" na extrusão de dois parafusos: da teoria à prática
No processamento de polímeros modernos, extrusores de parafusos duplos de interligação rotativa (TSE) tornaram-se equipamentos essenciais para alcançar uma mistura eficiente, rápida e precisa.A sua dinâmica de fluidos entre parafusos permite capacidades superiores de mistura dispersiva e distributiva, quer seja a composição de polímeros com aditivos ou a atribuição de propriedades específicas aos produtos finais.permitindo mistura profunda de materiais e melhoria do desempenho.
Parâmetros-chave para o controlo da intensidade de mistura:
- Velocidade do parafuso (rpm do parafuso TSE):Os aumentos moderados melhoram a mistura, mas as velocidades excessivas podem causar degradação do material devido ao corte elevado.
- Grau de preenchimento do parafuso:As taxas de enchimento mais elevadas prolongam o tempo de residência e a frequência de mistura, enquanto os enchimentos mais baixos permitem um processamento mais suave.
- Temperatura:Afeta diretamente a viscosidade do material, influenciando a eficiência de mistura.
- Mistura de extensão e corte plano:Mecanismos críticos em TSE, em que o tempo de residência e a frequência de mistura determinam a eficácia da mistura dispersiva.
- Alimentação sequencial:A introdução de componentes em diferentes fases controla a exposição ao esforço de cisalhamento, permitindo uma gestão precisa do processo.
Atualização para extrusoras de dois parafusos para produção de filmes orientados biaxialmente
Em embalagens flexíveis, as películas orientadas biaxialmente (biax) dominam devido às suas propriedades físicas, mecânicas e de barreira superiores.Os TSE demonstram vantagens significativas em relação aos extrusores de single-screw (SSE) em termos de relação custo/capacidade, tornando-os a escolha preferida para as novas linhas de películas biax.
Benefícios da atualização da SSE para a TSE:
- Eficiência energética:As TSE convertem a energia do motor em fusão/aquecimento de material de forma mais eficiente, alcançando uma economia de energia de 20-35%.
- Vantagens do processo:A produção integrada reduz o histórico térmico/de cisalhamento, minimiza a formação de gel, garante uma distribuição uniforme do peso molecular e impede a aglomeração do material.
- Manutenção e Impressão:A concepção modular permite a substituição de componentes individuais, enquanto os TSE ocupam menos da metade do espaço dos SSE.
Processamento de bioplásticos: PLA versus PHA Performance em extrusoras de dois parafusos
O ácido poliláctico (PLA) e os polihidroxialcanoatos (PHA) representam bioplásticos proeminentes com características de processamento distintas.enquanto a forma em pó da PHA exige projetos de zonas de alimentação otimizadosOs experimentos de Leistritz demonstram como as configurações de parafusos segmentados melhoram o desempenho de alimentação e fusão.
Destaques experimentais:
- Ensaios de fusão de PLA:Projetos de zona de fusão otimizados reduzem o binário e a temperatura no processamento de PLA NatureWorksTM 4032D.
- Processamento de PHA:Projetos de parafusos modificados com fusão retardada e ventilação atmosférica aumentaram a taxa de transferência de 12 kg/h para 62 kg/h a 800 rpm.
Sistemas de extrusão sequencial: processamento em vários estágios para produtos complexos
A combinação de várias extrusoras em série permite uma produção económica de materiais especializados.e extrusoras de dois parafusos de rotação contrária para obter proporções eficazes de comprimento/diâmetro superiores a 100 L/D, facilitando as operações de unidade sequenciais.
Por exemplo, a reciclagem de polivinil butiral (PVB) a partir de vidro de segurança para automóveis envolve um sistema em tándem com dois TSE co-rotativos para desidratação, dispersão de fibra de vidro, incorporação de preenchimento,e pelletização.
Parâmetros críticos: taxa de cisalhamento máxima e tensão de cisalhamento na extrusão de dois parafusos
O espaço entre a ponta do parafuso e a parede do cano é onde os materiais experimentam uma intensa mistura extensional e cisalhamento plano.
Taxa máxima de cisalhamento = (π × D × n) / (h × 60)
onde D = diâmetro do parafuso, n = velocidade do parafuso e h = espaço de sobrevoo. Para um parafuso de 77,5 mm com espaço de 0,55 mm a 600 rpm, isso atinge 4867 s−1.
O esforço de cisalhamento (taxa de cisalhamento × viscosidade) determina a eficácia da mistura dispersiva.enquanto a redução da viscosidade no estágio posterior minimiza o estresseO resfriamento pode aumentar a viscosidade do derretimento para uma dispersão mais forte quando necessário.
Laboratório de Desenvolvimento de Processos Leistritz NJ: Capacidades expandidas para filme, folha e espuma
- TSE múltiplos (ZSE 12 MAXX a ZSE 50 MAXX)
- Sistemas de pelletização diversos (strand, subaquático, de superfície quente)
- 40+ alimentadores para pellets, pós, fibras, líquidos e reciclados
- Equipamento a jusante para filmes/folhas (50 mm ∼1 m de largura), tubos/perfis e filamentos de impressão 3D
- Sistemas de espuma supercrítica e de desvolatilização em vários estágios
Dica prática: Remover elementos de parafuso de forma eficiente
Para a desmontagem, os elementos de aquecimento com uma tocha de propano seguidos por um martelo de impacto pneumático de ponta de latão (semelhante a ferramentas de escape de automóveis) são eficazes:
- Desmontar enquanto estiver quente ou reaquecer no barril durante 20 minutos, se estiver arrefecido.
- Apoiar uniformemente os parafusos longos para evitar a desviação.
- Retire a porca da ponta; deslize o último elemento, se possível.
- Utilize a deriva de latão e o martelo para elementos teimosos, mantendo o calor durante a batida.
- Limpe os poços expostos após cada remoção.
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