Leistritz รายงานแนวโน้มตลาดการอัดขึ้นรูป Twinscrew ในไตรมาสที่ 1 ปี 2022

ในการประมวลผลโพลีเมอร์สมัยใหม่ เครื่องอัดรีดสกรูคู่แบบหมุนร่วม (TSE) ได้กลายเป็นอุปกรณ์สำคัญในการผสมที่มีประสิทธิภาพ รวดเร็ว และแม่นยำ ไดนามิกส์ของไหลระหว่างสกรูที่เป็นเอกลักษณ์ช่วยให้มีความสามารถในการผสมกระจายและกระจายที่เหนือกว่า ไม่ว่าจะเป็นการผสมโพลีเมอร์ด้วยสารตัวเติม/สารเติมแต่ง หรือการให้คุณสมบัติเฉพาะแก่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ข้อได้เปรียบหลักอยู่ที่การออกแบบสกรูที่ซับซ้อนและการเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์ของกระบวนการ ช่วยให้สามารถผสมวัสดุได้ลึกและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

• ความเร็วของสกรู (รอบต่อนาทีของสกรู TSE):การเพิ่มขึ้นปานกลางจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผสม แต่ความเร็วที่มากเกินไปอาจทำให้วัสดุเสื่อมสภาพเนื่องจากมีแรงเฉือนสูง
• ระดับการเติมสกรู:อัตราการบรรจุที่สูงขึ้นจะขยายเวลาการพักตัวและความถี่ในการผสม ในขณะที่การเติมที่ต่ำลงจะทำให้การประมวลผลมีความนุ่มนวลมากขึ้น
• อุณหภูมิ:ส่งผลโดยตรงต่อความหนืดของวัสดุ ส่งผลต่อประสิทธิภาพการผสม อุณหภูมิที่เหมาะสมจะป้องกันการเสื่อมสภาพในขณะที่ลดความต้านทานแรงเฉือน
• การผสมส่วนขยายและแรงเฉือนระนาบ:กลไกสำคัญใน TSE โดยที่เวลาคงอยู่และความถี่ในการผสมเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพในการผสมแบบกระจาย
• การให้อาหารตามลำดับ:การแนะนำส่วนประกอบในขั้นตอนต่างๆ จะควบคุมการสัมผัสความเค้นเฉือน ช่วยให้สามารถจัดการกระบวนการได้อย่างแม่นยำ

ในบรรจุภัณฑ์แบบยืดหยุ่น ฟิล์มที่มีแกนสองแกน (biax) มีอิทธิพลเหนือกว่าเนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพ ทางกล และอุปสรรคที่เหนือกว่า ด้วยกำลังการผลิตที่มักจะสูงถึงหลายตันต่อชั่วโมง TSE แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยว (SSE) ในแง่ของอัตราส่วนต้นทุนต่อกำลังการผลิต ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับสายการผลิตฟิล์ม Biax ใหม่

• ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน:TSE แปลงพลังงานมอเตอร์เป็นการหลอม/ทำความร้อนวัสดุอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานได้ 20-35% การทำลายล้างในตัวช่วยขจัดการทำให้แห้งล่วงหน้าสำหรับวัสดุดูดความชื้น เช่น PET
• ข้อดีของกระบวนการ:การผลิตแบบผสมผสานช่วยลดประวัติความร้อน/แรงเฉือน ลดการเกิดเจล ทำให้มั่นใจในการกระจายน้ำหนักโมเลกุลที่สม่ำเสมอ และป้องกันการเกาะตัวของวัสดุ
• การบำรุงรักษาและรอยเท้า:การออกแบบแบบแยกส่วนช่วยให้สามารถเปลี่ยนส่วนประกอบแต่ละส่วนได้ ในขณะที่ TSE ใช้พื้นที่น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของ SSE

กรดโพลีแลกติก (PLA) และโพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHA) เป็นตัวแทนของพลาสติกชีวภาพที่โดดเด่นและมีลักษณะการประมวลผลที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว PLA ต้องใช้ TSE แรงบิดสูงสำหรับการแปรรูปเม็ด ในขณะที่รูปแบบผงของ PHA ต้องการการออกแบบโซนป้อนที่เหมาะสมที่สุด การทดลองของ Leistritz แสดงให้เห็นว่าการกำหนดค่าสกรูแบบแบ่งส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการป้อนและการหลอมได้อย่างไร

• การทดสอบการหลอมละลายของ PLA:การออกแบบโซนหลอมเหลวที่ปรับให้เหมาะสมช่วยลดแรงบิดและอุณหภูมิในการประมวลผล NatureWorks™ 4032D PLA
• การประมวลผล PHA:การออกแบบสกรูดัดแปลงที่มีการหน่วงเวลาการหลอมและการระบายบรรยากาศเพิ่มปริมาณงานจาก 12 กก./ชม. เป็น 62 กก./ชม. ที่ 800 รอบต่อนาที

การรวมเครื่องอัดรีดหลายเครื่องเข้าด้วยกันช่วยให้สามารถผลิตวัสดุเฉพาะทางได้อย่างคุ้มค่า ระบบเหล่านี้รวมเครื่องอัดรีดสกรูคู่แบบสกรูเดี่ยว แบบหมุนร่วม และแบบหมุนทวน เพื่อให้ได้อัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลางที่มีประสิทธิภาพเกิน 100 L/D ซึ่งอำนวยความสะดวกในการปฏิบัติงานของยูนิตตามลำดับ

ตัวอย่างเช่น การรีไซเคิลโพลีไวนิลบิวทิรัล (PVB) จากกระจกนิรภัยในยานยนต์เกี่ยวข้องกับระบบควบคู่ที่มี TSE ที่หมุนร่วมสองตัวสำหรับการคายน้ำ การกระจายตัวของใยแก้ว การรวมตัวของฟิลเลอร์ และการอัดเป็นก้อน

ช่องว่างระหว่างการบินเหนือ — ช่องว่างระหว่างปลายสกรูและผนังถัง — เป็นที่ที่วัสดุต้องเผชิญกับการผสมส่วนขยายที่รุนแรงและแรงเฉือนระนาบ อัตราเฉือนพีคคำนวณได้ดังนี้:

อัตราเฉือนสูงสุด = (π × D × n) / (สูง × 60)

โดยที่ D = เส้นผ่านศูนย์กลางของสกรู n = ความเร็วของสกรู และ h = ช่องว่างเหนือเที่ยวบิน สำหรับสกรู 77.5 มม. ที่มีช่องว่าง 0.55 มม. ที่ 600 รอบต่อนาที จะได้ความเร็วถึง 4867 s⁻¹

ความเค้นเฉือน (อัตราเฉือน × ความหนืด) เป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพการผสมแบบกระจาย ความหนืดสูงในระยะเริ่มแรกส่งเสริมการกระจายตัว แต่เสี่ยงต่อการเสื่อมสภาพของวัสดุที่ไวต่อแรงเฉือน ในขณะที่การลดความหนืดในระยะหลังจะช่วยลดความเครียดให้เหลือน้อยที่สุด การทำความเย็นสามารถเพิ่มความหนืดของหลอมเหลวเพื่อการกระจายตัวที่ดีขึ้นเมื่อจำเป็น

• TSE หลายรายการ (ZSE 12 MAXX ถึง ZSE 50 MAXX)
• ระบบการอัดเป็นก้อนที่หลากหลาย (เกลียว, ใต้น้ำ, หน้าร้อน)
• เครื่องป้อนมากกว่า 40 รายการสำหรับเม็ด ผง เส้นใย ของเหลว และรีไซเคิล
• อุปกรณ์ปลายน้ำสำหรับฟิล์ม/แผ่น (กว้าง 50 มม.–1 ม.) ท่อ/โปรไฟล์ และฟิลาเมนต์การพิมพ์ 3 มิติ
• การเกิดฟองที่วิกฤตยิ่งยวดและระบบการทำลายล้างแบบหลายขั้นตอน

สำหรับการถอดชิ้นส่วน องค์ประกอบความร้อนที่มีคบเพลิงโพรเพนตามด้วยค้อนกระแทกลมปลายทองเหลือง (คล้ายกับเครื่องมือไอเสียรถยนต์) พิสูจน์ได้ว่ามีประสิทธิภาพ:

1. ถอดแยกชิ้นส่วนขณะอุ่นหรืออุ่นในถังเป็นเวลา 20 นาทีหากเย็นลง
2. รองรับสกรูยาวเท่าๆ กันเพื่อป้องกันการโก่งตัว
3. ถอดน็อตปลายออก เลื่อนองค์ประกอบสุดท้ายออกถ้าเป็นไปได้ มิฉะนั้นให้ใช้ความร้อนและความอดทน
4. ใช้ดริฟท์และค้อนทองเหลืองสำหรับชิ้นส่วนที่แข็ง เพื่อรักษาความร้อนระหว่างการต๊าป
5. ทำความสะอาดเพลาที่เปิดออกหลังจากการถอดแต่ละครั้ง