Leistritz сообщает о тенденциях рынка двухшнековой экструзии за первый квартал 2022 года

В современной переработке полимеров двухшнековые экструдеры с совмещенным зацеплением (TSE) стали важным оборудованием для достижения эффективного, быстрого и точного смешивания. Их уникальная гидродинамика между шнеками обеспечивает превосходные возможности дисперсионного и распределительного смешивания, будь то смешивание полимеров с наполнителями/добавками или придание определенных свойств конечному продукту. Основное преимущество заключается в сложной конструкции шнека и оптимизации технологических параметров, что обеспечивает глубокое смешивание материалов и повышение производительности.

• Скорость шнека (об/мин шнека TSE):Умеренное увеличение улучшает перемешивание, но чрезмерные скорости могут вызвать деградацию материала из-за высокого сдвига.
• Степень заполнения винта:Более высокая скорость заполнения увеличивает время пребывания и частоту смешивания, а более низкая скорость заполнения обеспечивает более щадящую обработку.
• Температура:Непосредственно влияет на вязкость материала, влияя на эффективность смешивания. Оптимальная температура предотвращает деградацию, одновременно снижая сопротивление сдвигу.
• Растягивающее смешивание и плоский сдвиг:Критические механизмы в TSE, где время пребывания и частота смешивания определяют эффективность дисперсионного смешивания.
• Последовательное кормление:Введение компонентов на разных этапах позволяет контролировать воздействие напряжения сдвига, обеспечивая точное управление процессом.

В гибкой упаковке доминируют биаксиально-ориентированные пленки (biax) из-за их превосходных физических, механических и барьерных свойств. Поскольку производственные мощности часто достигают нескольких тонн в час, TSE демонстрируют значительные преимущества перед одношнековыми экструдерами (SSE) с точки зрения соотношения затрат и производительности, что делает их предпочтительным выбором для новых двухосных линий по производству пленки.

• Энергоэффективность:TSE более эффективно преобразуют энергию двигателя в плавление/нагрев материала, обеспечивая экономию энергии на 20–35%. Встроенная система удаления летучих веществ исключает предварительную сушку гигроскопичных материалов, таких как ПЭТ.
• Преимущества процесса:Интегрированное производство уменьшает термическую историю/сдвиговую историю, сводит к минимуму образование геля, обеспечивает равномерное распределение молекулярной массы и предотвращает агломерацию материала.
• Техническое обслуживание и занимаемая площадь:Модульная конструкция позволяет заменять отдельные компоненты, при этом TSE занимают менее половины места SSE.

Полимолочная кислота (PLA) и полигидроксиалканоаты (PHA) представляют собой известные биопластики с различными технологическими характеристиками. PLA обычно требует TSE с высоким крутящим моментом для обработки гранул, тогда как порошковая форма PHA требует оптимизированной конструкции зоны подачи. Эксперименты Лейстрица демонстрируют, как сегментированные конфигурации шнеков улучшают производительность подачи и плавления.

• Испытания на плавление PLA:Оптимизированная конструкция зоны плавления позволила снизить крутящий момент и температуру при обработке NatureWorks™ 4032D PLA.
• Обработка ПГА:Модифицированная конструкция шнеков с задержкой плавления и атмосферной вентиляцией увеличила производительность с 12 кг/ч до 62 кг/ч при 800 об/мин.

Объединение нескольких экструдеров в серию позволяет экономически эффективно производить специализированные материалы. Эти системы объединяют одношнековые, одношнековые и встречные двухшнековые экструдеры для достижения эффективного соотношения длины к диаметру, превышающего 100 L/D, что облегчает последовательные операции установки.

Например, переработка поливинилбутираля (ПВБ) из автомобильного безопасного стекла включает в себя тандемную систему с двумя вращающимися вместе TSE для обезвоживания, диспергирования стекловолокна, введения наполнителя и гранулирования.

Зазор над пролетом — пространство между кончиком винта и стенкой цилиндра — представляет собой место, где материалы испытывают интенсивное перемешивание при растяжении и плоский сдвиг. Пиковая скорость сдвига рассчитывается как:

Пиковая скорость сдвига = (π × D × n) / (h × 60)

где D = диаметр шнека, n = скорость шнека и h = пролётный зазор. Для винта диаметром 77,5 мм с зазором 0,55 мм при 600 об/мин оно достигает 4867 с⁻¹.

Напряжение сдвига (скорость сдвига × вязкость) определяет эффективность дисперсионного смешивания. Высокая вязкость на ранней стадии способствует диспергированию, но рискует деградацией материалов, чувствительных к сдвигу, тогда как снижение вязкости на более поздней стадии сводит к минимуму напряжение. При необходимости охлаждение может увеличить вязкость расплава для более сильного диспергирования.

• Несколько TSE (от ZSE 12 MAXX до ZSE 50 MAXX)
• Разнообразные системы гранулирования (стренговая, подводная, горячая поверхность)
• Более 40 дозаторов для гранул, порошков, волокон, жидкостей и вторсырья.
• Последующее оборудование для пленок/листов (ширина 50 мм–1 м), трубок/профилей и нитей для 3D-печати.
• Системы сверхкритического вспенивания и многоступенчатого удаления летучих веществ

Для разборки эффективными оказываются нагревательные элементы с пропановой горелкой, за которой следует пневматический ударный молоток с латунным наконечником (аналогично автомобильным выхлопным инструментам):

1. Разберите, пока он теплый, или разогрейте в бочке в течение 20 минут, если он остыл.
2. Поддерживайте длинные винты равномерно, чтобы предотвратить прогиб.
3. Снимите концевую гайку; если возможно, сдвиньте последний элемент. В противном случае примените тепло и терпение.
4. Для упорных элементов используйте латунную выколотку и молоток, сохраняя тепло во время нарезания резьбы.
5. Очищайте открытые валы после каждого снятия.