Razlika između ko-rotirajućeg i suprotno-rotirajućeg dvopužnog ekstrudera

Razvoj dvopužnog ekstrudera

Ekstruzija vijkom jedna je od najčešće korištenih metoda obrade polimera. Uglavnom ima dva oblika: jednopužni i dvopužni. Ekstruder s dva puža pojavio se 1930-ih. Prema različitom relativnom smjeru rotacije dvaju vijaka, oni se mogu podijeliti u dvije kategorije: korotacija i kontrarotacija. 

U posljednjih 60 godina pojavio se konusni dvopužni ekstruder s neparalelnom osi dva puža, koji pripada proturotaciji. Suprotno rotirajući dvopužni ekstruder je stabilan i uglavnom se koristi za ekstruziju cijevi, profila i drugih proizvoda velike veličine poprečnog presjeka. Trenutno se proizvodnja profila za vrata i prozore uglavnom temelji na konusnom dvopužnom ekstruderu. 

Korotirajući dvopužni ekstruder uglavnom se koristi za miješanje. Miješanje igra važnu ulogu u obradi polimera. Više od 50% polimerne smole mora proći kroz pužno miješanje prije nego postane konačni proizvod, što pokazuje važnost korotirajućeg dvopužnog ekstrudera. 

Trenutačno većina ekstruzijskih sustava ko-rotirajućih dvopužnih ekstrudera ima modularnu strukturu. Komponente bačve i komponente vijka mogu se transformirati i kombinirati kako bi se zadovoljili posebni zahtjevi transporta, topljenja, miješanja, devolatilizacije, homogenizacije i tako dalje u specifičnom procesu miješanja.

Dvostruki vijak nije jednostavna kombinacija dva pojedinačna vijka. Ne postoji samo razmak između dvostrukog vijka i bačve, već i bočni razmak, razmak kalandera i tetraedarski razmak. Mrežni dvostruki vijak može se podijeliti na puni i djelomični, a puni mrežni tip može se dalje podijeliti na konjugirani i nekonjugirani tip.

Razlika u relativnom smjeru rotacije čini geometriju korotirajućih i suprotno rotirajućih dvostrukih vijaka različitom. Dvije vrste vijaka određuju se prema odnosu konjugiranog gibanja. Njihovi oblici presjeka su potpuno različiti. Istodobno, razlike u kinematičkim i geometrijskim odnosima također dovode do razlika u njihovim karakteristikama ekstruzije i područjima primjene.

Razlika u relativnom smjeru rotacije čini različite geometrije ko-rotirajućih i kontra-rotirajućih dvostrukih vijaka. Dvije vrste vijaka određuju se prema odnosu konjugiranog gibanja i njihovi presječni oblici su potpuno različiti. Istodobno, razlike u kinematici i geometrijskim odnosima također dovode do razlika u njihovim karakteristikama ekstruzije i područjima primjene.

Karakteristike korotirajućeg dvopužnog ekstrudera

• Brzina rotacije ko-rotirajućeg dvostrukog vijka je relativno visoka i postoji relativno bliska relativna brzina gibanja na različitim pozicijama u području zahvata (preklapanje dvaju vijka u poprečnom presjeku). Stoga se može proizvesti snažna i jednolika posmična sila.

• Geometrija određuje da uzdužni kanal protoka mora biti otvoren, što rezultira izmjenom materijala između dva vijka. Tijekom izmjene, materijal koji je prvobitno bio na dnu jednog utora za vijak pomaknut će se na vrh drugog utora za vijak. Otvaranje uzdužnog kanala također omogućuje otvaranje poprečnog kanala kako bi se ostvarila izmjena materijala između susjednih utora za vijke istog vijka. Zbog toga ko-rotirajući dvostruki puž ima bolje raspoređenu sposobnost miješanja, tako da je najprikladniji za operaciju miješanja. 

• Ima dobru funkciju samočišćenja.

• Ima niske karakteristike transporta i opću učinkovitost transporta, a njegova sposobnost stvaranja tlaka je niska, tako da se ne može koristiti za izravno istiskivanje proizvoda (osim granulacije/peleta). Ako želite postići visoki bazni tlak, trebate priključiti zupčastu pumpu nizvodno ili spojiti jednopužni ekstruder drugog stupnja.

• Cijev i vijak su segmentirane kombinirane strukture, što donosi veliku fleksibilnost u njegovoj primjeni. Najbolja kombinacija puža i bačve može se napraviti u skladu s svrhom operacije miješanja i postignutim zahtjevima za postizanje najboljih rezultata zajedno. Vijak i cijev mogu se djelomično zamijeniti nakon istrošenosti, tako da su troškovi održavanja niski.

Karakteristike suprotnorotirajućeg dvopužnog ekstrudera

• Ima izvrsnu sposobnost pozitivnog pomaka, slabu sposobnost smicanja i sposobnost stvaranja visokog tlaka. Može se izravno koristiti za proizvode ekstruzije pri maloj brzini (10-50r/min), posebno za obradu RPVC-a.

• Ako se koristi nekonjugirani vijak, zbog velikog razmaka između vijka i cilindra, kada se vijak okreće velikom brzinom, neki će materijali biti povučeni u raspor za kalandriranje i bočni raspor, gdje su izloženi velikoj brzini smicanja i napetosti. Stopa istezanja, obnavljanje površine materijala je učinkovitije, što rezultira dobrim distribucijskim miješanjem i disperzijskim učinkom miješanja, a učinkovitost topljenja veća je od one kod gornjeg vijka.

• Ova dvopužna mješalica je slična kontinuiranoj unutarnjoj miješalici tvrtke Farrel, uglavnom se koristi za miješanje i pripremu materijala s visokim punjenjem, polimernih legura i reaktivne ekstruzije, itd. Njegova radna brzina može doseći 200-300 okretaja u minuti.

• Cijev i vijak takvog dvopužnog ekstrudera koji rotira suprotno su sastavni dijelovi, a cijev i vijak moraju se zamijeniti kao cjelina nakon istrošenosti. Stoga su troškovi održavanja visoki. I oprema je ograničena.

• Geometrijski parametri proturotirajućeg dvostrukog puža određuju da se njegov uzdužni kanal protoka može zatvoriti, tako da se materijal pužom tjera prema naprijed, što je tzv. pozitivni pomak. Zbog toga stabilna ekstruzija postaje glavna značajka ekstruzije s dvostrukim vijkom koja se vrti suprotno. 

• Kapacitet prijenosa pozitivnog pomaka dvostrukog puža koji rotira u suprotnom smjeru mnogo je veći od onog istog smjera. Sposobnost stvaranja tlaka je veća, pa se može koristiti za izravno istiskivanje proizvoda, ali zbog pritiska materijala na vijak, vijak je pritisnut na unutarnju stijenku cijevi i cijev se lako haba. A što je veća brzina puža, to je ozbiljnije trošenje, tako da ovaj ekstruder može raditi samo pri maloj brzini (10-50 o/min).