Como os elementos de parafuso da extrusora influenciam o desempenho das máquinas de extrusão de parafuso duplo

O parafuso extrusor, desempenhando um papel importante no desempenho da máquina de extrusão, consiste em diferentes tipos de elementos de parafuso extrusor, como elementos de transporte, elementos de cisalhamento, elementos de mistura. Esses elementos de parafuso também vêm em subtipos, incluindo elementos de parafuso de cabeça única, elementos de parafuso de cabeça dupla e elementos de parafuso de cabeça tripla, que exercem diferentes funções na mistura, mistura e composição de materiais plásticos. Entre os vários tipos de extrusoras de parafuso duplo, a extrusora de parafuso duplo co-rotativa interligada é amplamente utilizada na indústria de plásticos. Portanto, neste artigo, a Granuwel, seu fabricante e fornecedor confiável de máquinas de extrusão e elementos de parafuso extrusor, o levará por diferentes tipos de elementos de parafuso extrusor que geralmente são usados em extrusoras de parafuso duplo co-rotativa interligadas e como os elementos de parafuso extrusor influenciam o processo de extrusão de plástico.

Características da extrusora de parafuso duplo co-rotativa entrelaçada

Os parafusos da extrusora de parafuso duplo co-rotativo interligados têm as seguintes características principais:
(1) Os dois parafusos giram paralelamente e na mesma direção, gerando uma ação de cisalhamento uniforme entre suas partes interligadas e o cano. A intensidade dessa ação de cisalhamento pode ser ajustada por meio da combinação de parafusos e do design do espaçamento.
(2) A forma geométrica dos elementos do parafuso e sua natureza corrotativa conferem aos parafusos excelentes capacidades de distribuição e mistura de material, adequadas para operações de composição. Após o material entrar no cilindro e ser amolecido, devido às direções opostas dos parafusos gêmeos no ponto de entrelaçamento, um parafuso puxa o material para dentro da lacuna de entrelaçamento enquanto o outro o empurra para fora. Assim, o material é transferido de um parafuso para o outro em um movimento “∞”. Este movimento tem uma velocidade relativa significativa no ponto de entrelaçamento, o que é altamente benéfico para a mistura e homogeneização do material. Além disso, a área de entrelaçamento tem uma lacuna muito pequena, e o material se move na direção oposta à rotação do parafuso, resultando em uma alta ação de cisalhamento que atinge a plastificação uniforme.
(3) A extrusora de parafuso duplo corrotativa tem capacidades reativas e atua como um reator dinâmico. Os materiais podem sofrer uma série de reações químicas após a fusão no cilindro, como polimerização e enxerto. O processamento de extrusão reativa é usado principalmente para: reações de polimerização de monômeros ou oligômeros (polimerização de radicais livres, polimerização por adição, condensação e reações de copolimerização); reticulação controlada e degradação de poliolefinas; modificação de enxerto de polímeros (funcionalização ou polarização do polímero para obter modificação de material e preparação de compatibilizantes); e modificação de mistura forçada de vários materiais. Também inclui modificação física de materiais, como enchimento, composição, endurecimento e reforço.
(4) Existem muitos tipos de elementos de parafuso, incluindo elementos de transporte, elementos de amassamento, elementos de cisalhamento, elementos de rosca reversa e elementos de rosca de aumento de pressão, cada um servindo a funções diferentes. Para os parafusos de bloco de construção comuns, vários elementos podem ser combinados como blocos de construção de acordo com as necessidades de processamento de material, e o design otimizado pode ser aplicado para acomodar o processamento de várias formulações de material.

Tipos e características dos elementos de parafuso da extrusora de parafuso duplo de bloco de construção

Em circunstâncias normais, com base em diferentes estruturas, os tipos comuns de elementos de parafuso incluem elementos de transporte, elementos de cisalhamento, elementos de mistura e dispersão, etc.

(1) Elementos de transporte 

Os elementos de transporte são divididos em elementos de rosca de transporte para frente e elementos de rosca de transporte reverso. A principal diferença é que a direção de ação do elemento de transporte para frente é a mesma que a direção de extrusão, enquanto o reverso é o oposto. A ação reversa pode dificultar o transporte para frente do material, principalmente para estender o tempo de residência do material no cilindro, melhorando assim o grau de enchimento e a pressão do material, promovendo muito o efeito de mistura

Ao definir os elementos do parafuso de transporte, é importante considerar características como profundidade, avanço, espessura da crista do parafuso e folga, conforme mostrado na Figura 1. Sua função principal é transportar material, e o tempo de residência do material na parte do elemento do parafuso de transporte é relativamente curto. Entre todos os parâmetros característicos, o avanço é o fator mais crítico. Quanto maior o avanço do elemento do parafuso, maior o volume de extrusão e menor o tempo de residência do material, mas tal ação reduzirá a qualidade da mistura.

Figura 1: Elementos de transporte do parafuso extrusor

Nota: D = diâmetro externo do parafuso, d = diâmetro inferior do parafuso, P = passo, L = avanço

Geralmente, há os seguintes cenários, principalmente usando grandes elementos de parafuso de avanço: ocasiões que enfatizam alto volume de extrusão com ação de transporte; materiais sensíveis ao calor que precisam minimizar o tempo de residência do material no cilindro para reduzir a degradação do material; considerando a estrutura combinada, geralmente aplicada na porta de exaustão, aumentar a área de superfície do material é propício à desgaseificação.

Ao enfatizar o desempenho da mistura, são selecionados elementos de parafuso de avanço médio, aplicados principalmente em combinações onde o avanço diminui gradualmente, servindo ao propósito de transportar e pressurizar.

Pequenos elementos de parafuso de avanço são usados principalmente na seção de fusão para obter pressurização e melhorar os efeitos de fusão, ao mesmo tempo em que aumentam o grau de mistura e a estabilidade do sistema de extrusão.

(2) Elementos de cisalhamento

Os elementos de cisalhamento referem-se principalmente a blocos de amassamento, que fornecem alta força de cisalhamento e têm a capacidade de distribuir e dispersar a mistura. Os principais parâmetros incluem o número de cabeças, espessura e ângulo de escalonamento. Eles são sempre usados em pares ou em série, com um ângulo entre blocos de amassamento adjacentes, ou seja, o ângulo de escalonamento. Os blocos entrelaçados nos dois parafusos estão próximos um do outro, formando uma estrutura de "disco de moagem". Os materiais são misturados e trocados dentro do cilindro, e vários blocos de amassamento adjacentes combinados podem formar um ângulo espiral, que, com a rotação dos parafusos, promove a mistura e a troca de materiais ao longo do eixo do elemento do parafuso.

Figura 2: Elementos de cisalhamento do parafuso da extrusora

Ângulo de escalonamento, como mostrado na Figura 2, α, os parâmetros comumente usados incluem 30°, 45°, 60° e 90°, com parâmetros diferentes tendo efeitos diferentes. Quando o elemento do parafuso está para frente, quanto maior o ângulo de escalonamento, menor a capacidade de transporte, o que estende o tempo de residência do material no cilindro e melhora a qualidade da mistura.

A espessura, como mostrado na Figura 2, t, geralmente varia de 7 a 19 mm, personalizada de acordo com os requisitos de uso, intimamente relacionada ao efeito de mistura. À medida que a espessura aumenta, a força de cisalhamento gerada também aumenta, e o efeito de mistura se torna menos perceptível; inversamente, o efeito de mistura é melhor.

Seja um elemento de transporte ou um elemento de cisalhamento, o parâmetro envolvido é o número de cabeças, incluindo principalmente cabeça simples, cabeça dupla e cabeça tripla, conforme mostrado na Figura 3.

Figura 3: Elementos de cisalhamento de cabeça simples, dupla e tripla do parafuso extrusor

Quando a rotação do elemento do parafuso é para frente, quanto mais cabeças houver, menor será a capacidade de transporte de extrusão, menor será o torque gerado e pior será a capacidade de mistura, mas a ação de cisalhamento será aumentada; quando a rotação é reversa, quanto mais cabeças houver, maior será a capacidade de transporte de extrusão e pior será a capacidade de mistura.

Elemento de parafuso de cabeça única

Uma espessura maior pode minimizar o vazamento de material (refluxo); tem uma capacidade menor do que um parafuso de cabeça dupla; a eficiência de transporte é mais alta.

Elemento de parafuso de cabeça dupla

Como um elemento de transporte convencional em parafusos duplos corrotativos; tem menos força de cisalhamento do que um elemento de cabeça tripla; usado para alimentação sólida, transporte de derretimento, desgaseificação e transporte de derretimento. Usado principalmente para extrusão, tem a característica de aquecimento uniforme e bom desempenho de autolimpeza.

Elemento de parafuso de cabeça tripla

Ele tem maior força de cisalhamento e é usado principalmente para fusão, dispersão e mistura. Ele permite que a distribuição de pressão e temperatura do material no barril seja mais flexível, produzindo bons efeitos de desgaseificação e volatilização, mas a saída é menor.

(3) Elementos de mistura 

Geralmente, os elementos de mistura referem-se a elementos dentados (incluindo dentes retos e helicoidais), que são elementos de parafuso com ranhuras na crista do parafuso, conforme mostrado na Figura 4. A principal função da estrutura da ranhura é conectar ranhuras de parafuso adjacentes e promover a mistura de materiais entre si, alcançando, em última análise, a homogeneização do fundido e promovendo efeitos de mistura longitudinal do material. Como a crista do parafuso é ranhurada, sua capacidade de transporte e capacidade de pressurização são um pouco reduzidas, mas isso também aumenta o grau de preenchimento do material na ranhura do parafuso e aumenta o tempo de residência do material

Figura 4: Elementos de mistura (consulte os elementos dentados, (incluindo dentes retos e helicoidais)

O número e o formato dos dentes do elemento de mistura são essenciais para os requisitos de mistura. O formato dos dentes serve principalmente para perturbar o fluxo do material, o que pode acelerar a uniformidade do material. Quanto mais dentes houver, mais perceptível será o efeito de mistura, mas no uso real, é necessário prestar atenção a tempo se o cisalhamento é excessivo e causa danos desnecessários às moléculas do material.

Aplicação combinada de elementos de parafuso de extrusora de parafuso duplo de bloco de construção

Em circunstâncias normais, um conjunto completo de parafusos pode ser dividido em cinco seções de acordo com diferentes funções: seção de transporte, seção de fusão, seção de mistura, seção de desgaseificação e seção de homogeneização, conforme mostrado na Figura 5.

Figura 5: Cinco seções de parafusos extrusores (incluindo seção de transporte, seção de fusão, seção de mistura, seção de desgaseificação e seção de homogeneização)

Seção de transporte

Principalmente para transportar material, evitando também que o material transborde da porta de alimentação; configurado com grandes elementos de transporte de chumbo.

Seção de fusão

Por meio da transferência de calor e cisalhamento por fricção, o material no barril é completamente derretido e uniforme. Configurado com pequenos elementos de transporte de chumbo.

Seção de mixagem

Materiais monocomponentes ou multicomponentes são trocados entre si, e o melhor estado é atingir a mistura completa; configurado com vários grupos de elementos de cisalhamento com diferentes ângulos de escalonamento e elementos de mistura.

Seção de desgaseificação

Principalmente para descarregar umidade e substâncias de baixo peso molecular e outras impurezas fora do sistema de material para obter purificação; configurado com grandes elementos de transporte de chumbo.
Seção de homogeneização:
Principalmente para transportar e pressurizar, aumentando a densidade do fluido material na saída da extrusora até certo ponto, enquanto também torna a mistura mais completa, finalmente alcançando extrusão estável. Configurado com pequenos elementos de transporte de chumbo.

Resumo

No design e aplicação de extrusora de parafuso duplo, o parafuso e os componentes do parafuso são os principais componentes que determinam seu desempenho. A Nanjing Granuwel Machinery Co., Ltd. com sua profunda acumulação de tecnologia e capacidade de inovação no campo de extrusoras, para fornecer aos clientes uma série de soluções de extrusora de parafuso duplo de alto desempenho. Nossas extrusoras de parafuso duplo atendem aos requisitos de alta precisão e alta eficiência da indústria de processamento de plásticos com sua excelente eficiência de mistura, controle preciso de fusão e desempenho de transporte estável. Por meio do cálculo preciso e otimização dos parâmetros geométricos do parafuso, combinados com tecnologia de processamento avançada e ciência de materiais, a Nanjing Granuwel Machinery Co., Ltd. garante a confiabilidade e durabilidade das extrusoras sob várias condições de processo. Nossos produtos não apenas lideram em tecnologia, mas também mostram nosso comprometimento profissional em controle de qualidade e suporte de serviço. Estamos ansiosos para trabalhar com você para impulsionar a inovação e o desenvolvimento da tecnologia de processamento de plásticos.