Какъв е ефектът от конфигурацията на шнека върху производителността на екструдиране на екструдер в лабораторен мащаб?

Здравейте! Като доставчик на екструдери в лабораторен мащаб, видях от първа ръка как конфигурацията на шнека може да има огромно влияние върху производителността на екструдирането. В този блог ще разбия какво представлява конфигурацията на шнека и как тя влияе върху начина, по който работят нашите екструдери в лабораторни условия.

Първо, нека поговорим какво означава конфигурация на винта. Шнекът в екструдера е като сърцето на машината. Той е отговорен за транспортирането, топенето и смесването на материала, докато се движи през цевта. Конфигурацията на винта се отнася до дизайна и разположението на винтовите елементи, които могат да варират в широки граници в зависимост от конкретното приложение и вида на обработвания материал.

Има два основни вида екструдери в лабораторни мащаби, които предлагаме:Лабораторен едношнеков екструдери наЛабораторен двушнеков екструдер. Всеки тип има своя собствена уникална конфигурация на винта и двата имат различен ефект върху производителността на екструзията.

Конфигурация на шнек на екструдер с един шнек

В един шнеков екструдер шнекът обикновено се състои от три основни секции: захранваща секция, компресионна секция и дозираща секция. Захранващата секция е мястото, където суровината се въвежда в екструдера. Винтът в тази секция има сравнително голяма стъпка и дълбок канал, за да позволи лесно подаване на материала.

Секцията за компресиране е мястото, където се случва магията. Стъпката на винта постепенно намалява и дълбочината на канала става по-плитка. Това кара материала да се компресира и нагрява, докато се движи по протежение на винта. Коефициентът на компресия, който е съотношението на обема на захранващата секция към обема на дозиращата секция, е важен параметър при дизайна на едношнеков екструдер. По-високото съотношение на компресия може да доведе до по-добро топене и смесване на материала, но също така изисква повече мощност за задвижване на винта.

Дозиращата секция е крайната част на винта. Тук стъпката и дълбочината на канала са постоянни и винтът е проектиран да доставя постоянен поток от разтопен материал към матрицата. Дължината на дозиращата секция може да повлияе на стабилността на налягането и температурата на екструдата.

Ефектът от конфигурацията с един винт върху производителността на екструзията е свързан главно с ефективността на топене и смесване. Един добре проектиран единичен винт може да осигури добро топене и смесване за прости материали, но може да се затрудни с по-сложни материали или материали, които изискват високи скорости на срязване. Например, ако обработвате полимер с висок вискозитет или композитен материал с пълнители, един шнеков екструдер може да не успее да постигне желаното ниво на дисперсия и хомогенност.

Конфигурация на шнек на двушнеков екструдер

Двушнековите екструдери, от друга страна, предлагат повече гъвкавост в конфигурацията на шнека. Шнековете в двушнеков екструдер могат да се зацепват или да не се зацепват и могат да се въртят в една и съща посока (съвместно въртящи се) или в противоположни посоки (насрещно въртящи се).

Съвместно въртящите се двушнекови екструдери са много популярни в лабораторния мащаб, защото предлагат отлични възможности за смесване и диспергиране. Зацепващите се винтове създават самоизтриващо се действие, което помага да се предотврати натрупването на материал и осигурява цялостно смесване на компонентите. Шнековите елементи в въртящ се едновременно двушнеков екструдер могат лесно да се сменят и комбинират, за да се създадат различни конфигурации на шнека. Например, можете да използвате блокове за месене, за да увеличите скоростта на срязване и да подобрите смесването, или можете да използвате транспортиращи елементи, за да контролирате скоростта на потока на материала.

Двушнековите екструдери с насрещно въртене обикновено се използват за приложения, където се изисква високо налягане, като например при екструдирането на PVC тръби. Насреща въртящите се винтове генерират високо налягане в матрицата, което спомага за формирането на крайния продукт. Въпреки това, възможностите за смесване на двушнековите екструдери с насрещно въртене обикновено не са толкова добри, колкото тези на двушнековите екструдери с едно и също въртене.

Конфигурацията на шнека в двушнековия екструдер оказва значително влияние върху производителността на екструдирането. Чрез промяна на разположението на шнековите елементи можете да контролирате времето на престой на материала в екструдера, скоростта на срязване и степента на смесване. Например, ако се опитвате да смесите полимер с реактивна добавка, можете да проектирате винтова конфигурация, която осигурява достатъчно дълго време на престой за протичане на реакцията, като същевременно поддържа достатъчно висока скорост на срязване, за да осигури добра дисперсия на добавката.

Въздействие върху производителността на екструзията

Сега, нека поговорим за това как конфигурацията на винта влияе върху цялостната производителност на екструдиране.

Топене и смесване

Както споменах по-рано, конфигурацията на винта играе решаваща роля при топенето и смесването на материала. Добрият дизайн на винта може да гарантира, че материалът е напълно разтопен и добре смесен, преди да достигне матрицата. Това е важно за постигане на еднакво качество на продукта. Например, при производството на пластмасови филми, всякакви неразтопени частици или лошо смесване могат да доведат до дефекти във филма, като дупки или неравномерна дебелина.

Изходна скорост

Конфигурацията на шнека също може да повлияе на производителността на екструдера. В един шнеков екструдер изходната скорост се определя главно от скоростта на шнека и геометрията на шнека. По-големият диаметър на винта и по-високата скорост на винта обикновено могат да доведат до по-висока производителност. Въпреки това, прекаленото увеличаване на скоростта на шнека може да доведе до лошо топене и смесване, както и до повишено износване на шнека и цевта.

В двушнековия екструдер изходната скорост може да се регулира по-лесно чрез промяна на конфигурацията на шнека. Например, използването на повече транспортиращи елементи може да увеличи скоростта на потока на материала, докато използването на повече блокове за месене може да намали скоростта на потока, но да подобри смесването.

Контрол на налягането и температурата

Конфигурацията на шнека има пряко влияние върху разпределението на налягането и температурата в екструдера. Правилният дизайн на винта може да помогне за поддържане на стабилно налягане и температура през целия процес на екструдиране. Това е важно за осигуряване на точността на размерите и качеството на екструдата. Например, при екструдиране на прецизни части, дори малка промяна в налягането или температурата може да доведе до изкривяване на детайла или лошо покритие на повърхността.

Избор на правилната конфигурация на винта

И така, как да изберете правилната конфигурация на винта за вашето приложение? Е, това зависи от няколко фактора, като вида на материала, който обработвате, желаното качество на продукта и производствените изисквания.

Ако работите с прост полимер, който не изисква много смесване, един винтов екструдер с основна винтова конфигурация може да е достатъчен. Въпреки това, ако имате работа със сложни материали, като смеси, композити или реактивни полимери, двушнековият екструдер с персонализирана конфигурация на шнека вероятно е по-добър избор.

В нашата компания разполагаме с екип от експерти, които могат да ви помогнат да проектирате оптималната конфигурация на винта за вашите специфични нужди. Ние предлагаме широка гама от винтови елементи и можем да персонализираме дизайна на винта, за да отговаря на вашите точни изисквания.

Заключение

В заключение, конфигурацията на шнека е критичен фактор при определяне на производителността на екструдиране на екструдер в лабораторен мащаб. Независимо дали използвате едношнеков или двушнеков екструдер, конструкцията на шнека може да има дълбоко влияние върху топенето, смесването, скоростта на изхода и контрола на налягането и температурата.

Ако сте на пазара за екструдер в лабораторен мащаб или трябва да оптимизирате конфигурацията на шнека на съществуващия си екструдер, не се колебайте да се свържете с нас. Ние сме тук, за да ви помогнем да извлечете максимума от процеса на екструдиране и да постигнете възможно най-доброто качество на продукта. Нека започнем разговор и да видим как можем да работим заедно, за да отговорим на вашите нужди от екструдиране.

Референции

• Rauwendaal, C. (2014). Екструзия на полимер. Издателство Hanser.
• Tadmor, Z., & Gogos, CG (2006). Принципи на обработка на полимери. Wiley - Interscience.