Cómo los elementos de tornillo de extrusora de doble husillo afectan la fusión, la mezcla y la estabilidad del procesamiento

Un fenómeno común entre muchos usuarios de extrusoras de doble husillo: después de comprar la máquina, la configuración del tornillo permanece exactamente igual que el día que salió de fábrica, incluso después de años de operación.

Entran nuevos materiales, se desarrollan nuevas formulaciones y cambian los requisitos del cliente, pero la configuración del tornillo permanece sin cambios. La máquina aún puede producir, pero si el proceso funciona sin problemas, de manera consistente y con una calidad estable es otra cuestión.

Hoy, desglosaremos la lógica detrás de las seis zonas funcionales principales de y proporcionaremos algunas referencias prácticas para la optimización de la configuración del tornillo.

1. Zona de Alimentación

La zona de alimentación tiene una responsabilidad principal: garantizar que los materiales de diferentes formas entren en el tornillo de manera suave y consistente.

Los polvos tienden a formar puentes, mientras que los materiales fibrosos pueden enredarse durante la alimentación. La solución típica es usar elementos de tornillo de extrusora de avance de paso grande. Un mayor volumen de hélice de tornillo y un canal más ancho proporcionan suficiente espacio para que diferentes tipos de materiales entren eficazmente en el sistema de extrusión.2. Zona de Transporte de Sólidos

Si los materiales en polvo no se compactan adecuadamente antes de entrar en la zona de fusión, ocurrirán problemas: el aire atrapado dentro del material puede provocar una fusión incompleta, una mala dispersión y un procesamiento inestable.¿La configuración actual de los elementos del tornillo coincide con el proceso de modificación?El enfoque común es reducir gradualmente el paso de los elementos de tornillo de extrusora de transporte. Comenzando con elementos de transporte de avance de paso grande, el volumen del canal del tornillo se vuelve progresivamente más pequeño, comprimiendo el material paso a paso.

Sin embargo, la tasa de compresión debe controlarse cuidadosamente. Al procesar pellets con temperaturas de barril relativamente bajas, una reducción de paso demasiado agresiva puede causar un llenado excesivo e incluso sobrecargar la extrusora.

3. Zona de Fusión y Plastificación

El propósito de la zona de fusión es lograr una fusión completa y uniforme bajo condiciones de temperatura controlada, evitando aportes de calor innecesarios.

En la extrusión de doble husillo, la mayor parte del calor adicional proviene de la energía mecánica generada por la rotación y el cizallamiento del tornillo. Por lo tanto, la sección de fusión debe incorporar diferentes tipos de elementos de tornillo de extrusora, tales como:Elementos de tornillo de transporte inverso

Elementos de mezcla especiales no estándar inspirados en diseños de rotores de mezcladores internos

Estos elementos deben disponerse en posiciones axiales cuidadosamente seleccionadas y combinarse eficazmente con los elementos de transporte de avance aguas arriba.

El rendimiento de un diseño de zona de fusión debe evaluarse por la eficiencia con la que convierte la energía de cizallamiento mecánica en energía de fusión.

Una combinación bien diseñada de elementos de tornillo de extrusora de doble husillo permite que el material se funda rápida y completamente sin un aumento innecesario de la temperatura. El objetivo es maximizar la energía utilizada para la fusión en lugar de desperdiciar energía simplemente aumentando la temperatura del fundido.4. Zona de Desgasificación

• El desbordamiento de material del puerto de ventilación es uno de los problemas más comunes que se encuentran durante la extrusión de doble husillo.
• Generalmente hay dos razones principales:
• 1. Sellado insuficiente antes de la sección de ventilación

Si la presión del fundido no se acumula adecuadamente aguas arriba, el material puede continuar fluyendo hacia el puerto de ventilación a través de los canales del tornillo.

La solución es agregar elementos de tornillo de transporte inverso o bloques de amasado inversos antes de la zona de ventilación para crear un efecto de sellado y acumular suficiente presión.

2. Llenado excesivo en la zona de ventilaciónLa sección de desgasificación normalmente debe usar elementos de tornillo de extrusora de transporte de paso más grande para esparcir el material en una capa de fundido más delgada, permitiendo que los gases y la humedad escapen suavemente.

5. Zona de Transporte de Fundido

El propósito principal de la sección de transporte de fundido es la acumulación de presión y la entrega del material hacia la matriz.

La presión solo se puede generar en una sección de tornillo completamente llena. Sin un llenado completo, no se puede lograr una presión estable.

La capacidad de generación de presión de los elementos de tornillo de extrusora de doble husillo depende principalmente de:

Paso del tornillo

Número de hélices del tornillo

Longitud de la sección de acumulación de presión¿La configuración actual de los elementos del tornillo coincide con el proceso de modificación?También se debe prestar especial atención al área de transporte de fundido aguas abajo después del puerto de ventilación. Si el grado de llenado no se controla adecuadamente, la zona completamente llena puede extenderse hacia la abertura de ventilación, causando fugas de material o desbordamiento de ventilación.

6. Zona de Mezcla

La mezcla es una de las funciones más importantes de las extrusoras de doble husillo.

Un punto clave a entender: durante el proceso de fusión de mezclas poliméricas, el tamaño de las fases dispersas disminuye drásticamente. Las partículas iniciales o los materiales en polvo a escala milimétrica pueden reducirse rápidamente a decenas de micras después de la fusión.Por lo tanto, lograr un excelente rendimiento de mezcla depende en gran medida del diseño de la sección de fusión y la disposición de los elementos de tornillo de extrusora.

La selección de elementos de tornillo de mezcla depende del propósito del procesamiento:

Para la mezcla de polímeros, el enfoque suele estar en el equilibrio de mezcla distributiva y dispersiva.

Para la modificación de cargas, el diseño debe considerar la dispersión de cargas, la intensidad de cizallamiento y los riesgos de degradación del material.

El número, el ángulo y la disposición de los bloques de amasado deben optimizarse según la formulación específica y los requisitos de procesamiento.Durante el próximo mantenimiento o inspección del tornillo, los ingenieros pueden revisar los siguientes puntos:

• Zona Funcional
• Preguntas de Autocomprobación
• Zona de Alimentación

¿Está ocurriendo formación de puentes de polvo? ¿Los materiales fibrosos se alimentan sin problemas?

Zona de Transporte de Sólidos

¿Es efectiva la compactación del material? ¿Es apropiada la transición de paso?

Zona de Fusión y Plastificación

¿La temperatura del fundido es inusualmente alta? ¿Está optimizada la disposición de los elementos de cizallamiento?

Zona de Desgasificación

¿Es suficiente el sellado aguas arriba? ¿Está sobrellenada la sección de ventilación?¿Es razonable la longitud de la sección de acumulación de presión? ¿Existe riesgo de desbordamiento de ventilación?

Zona de Mezcla¿La configuración actual de los elementos del tornillo coincide con el proceso de modificación?La configuración del tornillo no debe ser "fijada para siempre"

• La configuración original del tornillo suministrada por el fabricante del equipo generalmente está diseñada para condiciones de procesamiento generales.
• Sin embargo, cada fabricante procesa diferentes materiales, utiliza diferentes formulaciones y tiene diferentes requisitos de producto.

Por lo tanto, los elementos de tornillo de extrusora de doble husillo no deben considerarse una configuración fija. Mediante la selección y combinación adecuadas de elementos de transporte, bloques de amasado, elementos inversos y elementos de mezcla, la configuración del tornillo se puede optimizar para aplicaciones específicas.

Una configuración de elementos de tornillo de extrusora bien diseñada puede mejorar:

Eficiencia de fusión