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Anteriormente, las extrusoras de un solo tornillo y las máquinas de moldeo por inyección solían utilizar estructuras de tornillo y cilindro fijas. Una vez diseñadas y fabricadas, estas configuraciones eran en gran medida inmutables. Por ejemplo, añadir orificios de ventilación a una extrusora de un solo tornillo requería modificar el cilindro y fabricar un nuevo tornillo, lo que requería cortar metal y, por lo tanto, generar altos costos.
Por el contrario, las extrusoras de doble tornillo emplean diseños de cilindro y tornillo modulares, lo que ofrece ventajas sobre otros equipos de procesamiento de plástico. Esta flexibilidad permite a los ingenieros configurar libremente el cilindro y el tornillo para optimizar el proceso y lograr un rendimiento óptimo. La mayoría de los ingenieros reconocen los beneficios de configurar elementos roscados, pero el cilindro en sí también se puede configurar libremente, lo que ofrece las mejores opciones para la producción.
En el caso de laboratorios pequeños y líneas de producción piloto, los ingenieros pueden reorganizar con frecuencia las secciones del barril según los requisitos de mezcla para optimizar el proceso. Si las unidades de barril requeridas no coinciden con la secuencia preferida, se consideran los cambios. Aunque el reemplazo frecuente de los diseños de barril es menos común y menos recomendable para las extrusoras de doble tornillo de gran tamaño, la reconfiguración del barril sigue siendo posible y, a veces, necesaria en escenarios de producción reales.
Cada sección del cañón tiene un canal en forma de ocho por el que pasa el eje del tornillo. Las secciones del cañón abiertas tienen aberturas externas que permiten la alimentación o la ventilación de sustancias volátiles. Estas secciones del cañón abiertas se pueden colocar en cualquier posición dentro del conjunto del cañón para la alimentación y la ventilación.
1) Alimentación
Para comenzar a mezclar, es necesario introducir el material en la extrusora. Los cilindros de alimentación tienen extremos abiertos y están ubicados en la parte superior del cilindro, a través de los cuales se introducen los materiales. Lo más común es que se coloquen en la primera sección del proceso, el primer cilindro. Las partículas con buenas propiedades de flujo caen directamente desde la máquina de alimentación a la abertura del cilindro de la extrusora para llegar al tornillo.
Los polvos de baja densidad aparente presentan desafíos porque el aire puede transportar el polvo que cae, obstruyendo su flujo y reduciendo la capacidad de alimentación. Una solución consiste en colocar dos secciones de barril abiertas en las dos posiciones delanteras. En esta disposición, el polvo se alimenta al barril 2 mientras el aire escapa del barril 1. Esta configuración, conocida como dispositivo de ventilación posterior, proporciona un canal de ventilación sin bloquear la ranura de alimentación, lo que permite que escape el aire y mejora la eficiencia de alimentación del polvo.
Una vez que los polímeros y aditivos se introducen en la extrusora, se transportan a la zona de fusión, donde se funden y se mezclan con los aditivos. Los aditivos también se pueden introducir en la corriente descendente mediante alimentadores laterales, con secciones de barril designadas para la alimentación lateral que tienen un orificio en forma de "8" además de una segunda abertura en forma de "8" en el lado del barril para la conexión directa a la extrusora para introducir el aditivo en el polímero fundido. Las secciones de barril estándar de extremos abiertos suelen servir como respiraderos antes de los alimentadores laterales, lo que permite que escape el aire.
Una versión más compacta con orificios de ventilación abiertos se denomina barril combinado con ventilación posterior (consulte la Figura 1). Tiene un orificio en forma de "8" que coincide con el alimentador lateral y un pequeño respiradero en la parte superior del barril, orientado hacia la corriente, para el escape de aire.
Figura 1: Este cañón combinado cuenta con un puerto de escape trasero y un puerto de alimentación lateral.
2) Ventilación
Las secciones de barril abiertas también se pueden utilizar para ventilar; el vapor volátil generado durante la mezcla debe eliminarse antes de que el polímero pase a través de la matriz.
La ubicación más obvia para los respiraderos de vacío es hacia el final de la extrusora, generalmente conectados a una bomba de vacío para garantizar que todos los componentes volátiles en la masa fundida del polímero se eliminen antes de pasar por la boquilla. El vapor o el gas residuales en la masa fundida pueden degradar la calidad de las partículas, incluida la formación de burbujas y la reducción de la densidad aparente, lo que afecta el empaquetado.
En el caso de las extrusoras con al menos diez secciones de cilindro (L/D ≥ 40), los respiraderos se colocan generalmente en la segunda sección antes del cabezal. A menudo, si la presión del cabezal aumenta demasiado, el polímero fundido puede refluir hacia el respiradero, lo que se evita colocando el respiradero en la tercera sección antes, lo que garantiza una producción estable.
2. Secciones de barril cerradas
El tipo de barril más común es el barril cerrado (Figura 3), que encierra completamente el polímero fundido en su superficie interna, a excepción de una única abertura en forma de “8” para el centro del tornillo.
Figura 3
Una vez que los polímeros y aditivos están completamente dentro de la extrusora, se funden y se mezclan completamente. Todos los lados del cilindro cerrado tienen temperatura controlada (se calientan y se enfrían), mientras que los cilindros abiertos tienen menos canales de calentamiento y enfriamiento.
Por último, para los medios líquidos, se utilizan combinaciones especiales de barriles. Un enfoque común implica un barril de inyección de líquido (ver Figura 2), que presenta un orificio de inyección de líquido en la parte superior de un barril cerrado estándar y una válvula de aguja de inyección de líquido accionada por una bomba de émbolo para suministrar líquido al barril. La velocidad de suministro se puede configurar según las necesidades.
Cifra 2 Barril combinado de alimentación líquida
3. Montaje de los cilindros del extrusor
Por lo general, los fabricantes ensamblan los barriles de las extrusoras para que coincidan con la configuración de proceso requerida. En la mayoría de los sistemas de mezcla, las extrusoras comienzan con un barril de alimentación abierto seguido de varios barriles cerrados para el transporte de sólidos, la fusión del polímero y la mezcla del polímero fundido con aditivos.
Se pueden colocar barriles combinados en la cuarta o quinta sección para la alimentación lateral de aditivos, seguidos de varios barriles cerrados para una mayor mezcla. Los respiraderos de vacío se encuentran cerca del final de la extrusora, inmediatamente antes del último barril cerrado antes de la matriz (la Figura 4 muestra un ejemplo de ensamblaje).
Figura 4: Configuración del barril de una extrusora de doble tornillo.
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El diseño modular de los barriles tiene un profundo impacto en el rendimiento y la eficacia de las operaciones de mezclado con doble tornillo. La mayoría de los fabricantes ofrecen barriles modulares de doble tornillo que constan de diez, once o doce partes individuales, cada una de ellas calentada y enfriada de forma independiente para un control preciso de la temperatura.
4. Materiales del cañón
Los materiales del barril varían según las necesidades de la aplicación, como la resistencia a la corrosión y la resistencia al desgaste:
Cilindro α101: Dos cilindros de aleación divididos que forman un revestimiento de orificio en forma de “8”, cumpliendo con los requisitos básicos de resistencia al desgaste.
Revestimiento de aleación integral α101:Un cilindro de aleación integral, altamente resistente al desgaste.
Acero nitrocarburado 38CrMoAl: Alta dureza, resistente a la corrosión.
Cilindro de aleación HaC:Resistencia superior a la corrosión, a menudo fabricada como un todo, utilizada para fluoroplásticos.
Cilindro de acero inoxidable 316L: Resistencia superior a la corrosión, a prueba de óxido, utilizado principalmente en extrusión de la industria alimentaria.
Manguito integral Cr26, Cr12MoV:Material de aleación de alta resistencia al desgaste con alta rentabilidad.
Manguito integral de aleación de níquel en polvo:Material de aleación de revestimiento duro extremadamente resistente al desgaste y a la corrosión con una alta relación coste-eficacia.
Manguito integral de pulvimetalurgia importado: Extremadamente resistente al desgaste y a la corrosión en entornos que requieren tanto resistencia al desgaste como a la corrosión.
Nanjing Granuwel Machinery Co., Ltd. se ha dedicado a la investigación y venta de maquinaria para plásticos durante más de una década, reuniendo a un equipo de profesionales de primer nivel con capacidades de innovación y desarrollo de productos excepcionales. La empresa se centra en el diseño, la fabricación y la optimización de extrusoras de doble tornillo y otros equipos de procesamiento de plástico, especialmente en términos de diseños de barriles innovadores. Ofrecemos diversos materiales y configuraciones de barriles, incluidos barriles abiertos, barriles cerrados y barriles de inyección de líquidos especializados para cumplir con los diferentes requisitos del proceso.
Nuestros diseños de barriles modulares permiten a los clientes configurarlos y ajustarlos de manera flexible según las necesidades de producción reales, optimizando los procesos y mejorando la eficiencia de la producción. Además, ofrecemos varios materiales para barriles, como cilindro α101, revestimiento de aleación integral α101, acero nitrocarburado 38CrMoAl, cilindro de aleación HaC, cilindro de acero inoxidable 316L, manguito integral Cr26/Cr12MoV y manguito integral de aleación de níquel en polvo, para adaptarse a diferentes entornos de aplicación y requisitos de resistencia a la corrosión y al desgaste.
Nanjing Granuwel Machinery Co., Ltd. tiene como objetivo mejorar la estructura del equipo a través de la experiencia práctica y la innovación tecnológica, reducir el consumo de energía y proporcionar los mejores productos a nuestros clientes.