Optimización de la "experiencia de mezcla" en la extrusión de doble tornillo: de la teoría a la práctica
En el procesamiento de polímeros modernos, las extrusoras de doble tornillo (TSE) de interrelación de rotación se han convertido en equipos esenciales para lograr una mezcla eficiente, rápida y precisa.Su dinámica de fluidos entre tornillos permite capacidades superiores de mezcla dispersiva y distributiva, ya sea la composición de polímeros con rellenos/aditivos o la transmisión de propiedades específicas a los productos finales.que permite la mezcla profunda de materiales y mejora del rendimiento.
Parámetros clave para el control de la intensidad de mezcla:
- Velocidad del tornillo (rpm del tornillo TSE):Los aumentos moderados mejoran la mezcla, pero las velocidades excesivas pueden causar degradación del material debido a un alto corte.
- Grado de llenado del tornillo:Las tasas de llenado más altas amplían el tiempo de residencia y la frecuencia de mezcla, mientras que los llenados más bajos permiten un procesamiento más suave.
- Temperatura:La temperatura óptima evita la degradación y reduce la resistencia al corte.
- La mezcla de extensión y el corte plano:Mecanismos críticos en las EET, en los que el tiempo de residencia y la frecuencia de mezcla determinan la eficacia de la mezcla dispersiva.
- Secuencia de alimentación:La introducción de componentes en diferentes etapas controla la exposición a la tensión de cizallamiento, lo que permite una gestión precisa del proceso.
Actualización a extrusoras de doble tornillo para la producción de películas orientadas biaxialmente
En el embalaje flexible, las películas orientadas biaxialmente (biax) dominan debido a sus propiedades físicas, mecánicas y de barrera superiores.Las TSE presentan ventajas significativas respecto a las extrusoras de un solo tornillo (SSE) en términos de relación coste/capacidad, lo que las convierte en la opción preferida para las nuevas líneas de películas biax.
Beneficios de la actualización de la EES a la EET:
- Eficiencia energética:Las TSE convierten la energía motora en fusión/calentamiento de materiales de manera más eficiente, logrando un ahorro de energía del 20-35%.
- Ventajas del proceso:La producción integrada reduce el historial térmico / de corte, minimiza la formación de gel, garantiza una distribución uniforme del peso molecular y previene la aglomeración del material.
- Mantenimiento y huella:El diseño modular permite la sustitución de componentes individuales, mientras que los TSE ocupan menos de la mitad del espacio de los SSE.
Procesamiento de bioplásticos: PLA frente a PHA Rendimiento en extrusoras de doble tornillo
El ácido poliláctico (APL) y los polihidroxialcanoatos (PHA) son bioplásticos destacados con características de procesamiento distintas.mientras que la forma en polvo de PHA exige diseños optimizados de zonas de alimentaciónLos experimentos de Leistritz demuestran cómo las configuraciones de tornillos segmentados mejoran el rendimiento de alimentación y fusión.
Lo más destacado del experimento:
- Pruebas de fusión del PLA:Diseños de zona de fusión optimizados reducen el par y la temperatura en el procesamiento de PLA de NatureWorksTM 4032D.
- Procesamiento del PHA:Los diseños de tornillos modificados con fusión retardada y ventilación atmosférica aumentaron el rendimiento de 12 kg/h a 62 kg/h a 800 rpm.
Sistemas de extrusión secuencial: procesamiento en varias etapas para productos complejos
La combinación de múltiples extrusoras en serie permite una producción rentable de materiales especializados.y extrusores de doble tornillo de rotación contraria para lograr relaciones efectivas de longitud/diámetro superiores a 100 L/D, que facilita las operaciones unitarias secuenciales.
Por ejemplo, el reciclaje de polivinilbutiral (PVB) a partir de vidrio de seguridad para automóviles implica un sistema tándem con dos TSE que rotan para la deshidratación, dispersión de fibra de vidrio, incorporación de relleno,y pelletización.
Parámetros críticos: velocidad máxima de cizallamiento y tensión de cizallamiento en la extrusión de doble tornillo
El espacio entre la punta de tornillo y la pared del barril es donde los materiales experimentan una mezcla extensional intensa y un corte plano.
La velocidad máxima de corte = (π × D × n) / (h × 60)
donde D = diámetro del tornillo, n = velocidad del tornillo y h = espacio de sobrevuelo. Para un tornillo de 77,5 mm con espacio de 0,55 mm a 600 rpm, esto alcanza 4867 s−1.
La tensión de corte (velocidad de corte × viscosidad) determina la eficacia de la mezcla dispersiva.mientras que la reducción de la viscosidad en la etapa posterior minimiza el estrésEl enfriamiento puede aumentar la viscosidad de la fusión para una dispersión más fuerte cuando sea necesario.
Laboratorio de Desarrollo de Procesos Leistritz NJ: Capacidades ampliadas para película, hoja y espuma
- Se aplicarán las siguientes medidas:
- Sistemas de pelletización diversos (strand, bajo el agua, en caliente)
- Más de 40 alimentadores para pellets, polvos, fibras, líquidos y reciclados
- Equipo a la baja para películas/hojas (de ancho de 50 mm-1 m), tubos/perfiles y filamentos de impresión 3D
- Sistemas de espumación supercrítica y de desvolatilización en varias etapas
Consejo práctico: Eliminar el elemento de tornillo de manera eficiente
Para el desmontaje, los elementos de calefacción con una antorcha de propano seguida de un martillo de impacto neumático de punta de latón (similar a las herramientas de escape de automóviles) resultan eficaces:
- Desmontar mientras esté caliente o recalentar en barril durante 20 minutos si se ha enfriado.
- Apoye uniformemente los tornillos largos para evitar la desviación.
- Retire el extremo de la nuez; deslice el último elemento si es posible.
- Utilice la deriva de latón y el martillo para los elementos tercos, manteniendo el calor durante el golpe.
- Limpiar los pozos expuestos después de cada extracción.
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