Всё о двухшнековых экструдерах

Применение двухшнековых экструдеров

Двухшнековые экструдеры являются базовыми (основными) агрегатами во многих процессах переработки пластмасс. Наряду с одношнековыми двухшнековые экструдеры используются в производствах профильно-погонажных изделий, труб, пленок и листов, а также в производстве гранул.

В ряде случаев применению двухшнековых экструдеров нет альтернативы. Например, если в процессе производства требуется переработка материалов с малой насыпной плотностью или/и хорошая дегазация.

Принцип работы двухшнекового экструдера

Как правило, питание одношнекового экструдера осуществляется из бункера, в который загружается перерабатываемое сырье, после чего сырье поступает в зону питания экструдера за счет естественного ссыпания под действием силы тяжести(гравитационное движение), производительность процесса ссыпания может регулироваться за счет открытия-закрытия шибера, которым оснащен бункер.

Ограничение по величине насыпной плотности материала для одношнекового экструдера не менее 500 кг/м3,связано с тем, что при низком значении насыпной плотности ухудшается сыпучесть материала, что приводит к недозагрузке зоны питания экструдера(прерывистая подача).

При этом экструдер работает «голодном режиме», при котором имеет место нарушение целостности потока пластицируемого материала, колебание давления в зоне выдавливания и головке и, как следствие, появление разнотолщинности, ухудшение качества поверхности и пористости в готовом изделии.

Следует отметить, что плохая сыпучесть сопутствует не только материалам с малой насыпной плотностью и наоборот, когда насыпная плотность материала значительно увеличивается, что характерно, например, для высонаполненных мелом порошкообразных композиций на основе ПВХ.

Двухшнековые экструдеры при переработке ПЭТ

В ряде случаев, например при переработке ПЭТ, хорошая дегазация, а именно удаление паров воды, является главным условиям качества технологического процесса, а также самой возможности его проведения.

В случае переработки ПЭТ на линии, оснащенной одношнековым экструдером, необходимо, чтобы содержание влаги в сырье при загрузке его в бункер не превышало 0,01%,в противном случае имеется опасность гидролиза и термической деструкции полимера, что негативно сказывается на качестве готовой продукции, в частности на таких показателях, как цвет, качество поверхности, пористость, а также на показателях механической прочности и морозостойкости. Достижение такого показателя возможно только при предварительной сушке с кристаллизацией исходного сырья. Процессы сушки и кристаллизация являются длительными и энергозатратными.

При переработке ПЭТ на линии, оснащенной двухшнековым экструдером, показатель влажности при загрузке в бункер экструдера может быть увеличен до 0,7%,при этом показатели качества готового изделия  не ухудшаются, что достигается за счет:

• увеличения  поверхности дегазации расплава,
• интенсивного  поверхностного  обмена при дегазации,
• повышения свободного объема в зонах декомпрессии,
• повышенной продолжительности пребывания расплава полимера в зонах дегазации.

Приведенные выше показатели у двухшнекового экструдера выше, чем у одношнекового в 1,5-2,0 раза.

Сравнение показателей работы одношнекового и двухшнекового экструдера

Показатель по одношнековому экструдеру принят за 100 %.

(по данным Gneuß Kunststofftechnik GmbH)

Приведенные выше факторы в сочетании с глубоким вакуумированием при переработке ПЭТ позволяют производить выпуск продукции высоко качества из сырья с достаточно высоким уровнем исходной влажности без интенсивной сушки и кристаллизации.

Виды двухшнековых экструдеров

Двухшнековые  экструдеры могут отличаться  конструкцией шнековых пар и  режимом вращения шнеков.

По конструкции шнековых пар

В зависимости от геометрических размеров двухшнековые экструдеры подразделяют, на экструдеры с параллельными шнеками и конические, а также с постоянной и переменной высотой нарезки, в зависимости от расположения шнеков относительно друг друга с зацепляющимися и незацепляющимися шнеками.

В двухшнековых экструдерах с параллельными шнеками часто используется, модульная конструкция, при которой шнек состоит из отдельных элементов. При помощи такой конструкции, путем подбора и установки различных элементов, можно регулировать, степень сжатия, размеры зон дегазации и интенсивного смешения.

По режиму вращения шнеков

В зависимости от скорости вращения двухшнековые экструдеры подразделяют на

• низкоскоростные (скорость вращения до 200 об/мин) 
• высокоскоростные (скорость вращения  200-1400 об/мин).

В зависимости от направления вращения шнеков, двухшнековые экструдеры подразделяются на экструдеры

• с сонаправленным
• встречным вращением.

Следует иметь в виду, что в высокоскоростных экструдерах используются только параллельные шнеки, конические шнеки не используются. Выбор того или иного двухшнекового экструдера и конструкции шнековых пар, определяется решаемыми технологическими задачами в процессе переработки  полимеров и композиций на их основе.

Примеры

Например, в производстве ПВХ-материалов преимущественно используются низкоскоростные двухшнековые экструдеры со шнеками встречного вращения, что обеспечивает мягкий (щадящий) режим переработки, который необходим с учетом низкой термостабильности ПВХ. При переработке ПВХ композиций используются как параллельные, так и конические шнековые пары.

В  производстве ПЭТ листов и пленок, а также в производстве ДПК и БПК применяют  двухшнековые экструдеры с параллельными и коническими шнеками сонаправленного вращения, которые обеспечивают хорошую дегазацию, чему также способствует более высокая скорость  вращения шнеков.

Работа этих экструдеров осуществляется при частоте вращения шнеков до 200 об/мин (иногда до 250 об/мин), что значительно выше скоростей вращения шнеков при переработке  ПВХ композиций, которая не превышает 40 об/мин.

По сравнению с параллельными, конические шнеки экструдера способны передавать более высокий крутящий момент от  зоны загрузки к зоне выдавливания экструдера, за счет более полного наполнения каналов движения экструдируемого материала. За счет этого в зоне выдавливания и головке экструдера создается более высокое давление, а также снижается величина колебаний давления. Для нивелирования колебания давления и для повышения его значения в головке экструдера широко применяются насосы расплава.

В случае применения двухшнекового экструдера с коническими шнеками насос расплава можно исключить из оснастки экструдера, что значительно снижает стоимость установки. Кроме того,  в силу низкой термостабильности ПВХ композиций насосы расплава, при их переработке не применяют, что в данном случае также дает преимущество коническим шнекам  по сравнению с параллельными.

Сравнительные характеристики различных типов одношнековых и двухшнековых экструдеров

Характеристика: «-» — плохая, низкая; «+» — хорошая; «++» — отличная, очень высокая

SSE— одношнековый экструдер

Pin barrel — цилиндр со вставками

PGE — экструдер с планетарной зубчатой передачей

Kneader — смеситель

КСК — непрерывный смеситель Кишихиро

CICO — экструдер с двумя плотно зацепляющимися однонаправлено вращающимися шнеками (низкоскоростной)

CSCO — экструдер с двумя плотно зацепляющимися самоочищающимися однонаправлено вращающимися шпеками (высокоскоростной)

CICT— экструдер с двумя плотно зацепляющимися шнеками, вращающимися в противоположных направлениях (низкоскоростной)

HSCT— высокоскоростной экструдер с двумя шнеками, вращающимися в противоположных направлениях

NOCT— экструдер с двумя незацепляющимися шнеками, вращающимися в противоположных направлениях

ВIM — внутренний смеситель периодического действия

СIM — внутренний смеситель непрерывного действия

Заказать двухшнековый экструдер

Выбор той или иной конструкции двухшнекового экструдера должен производиться с учетом особенностей переработки того или иного полимерного материала и экономической целесообразности.

Наши специалисты помогут вам определиться с выбором конструкции двухшнекового экструдера, оптимизируют ее с учетом всех технологических и экономических факторов. Мы поставим двухшнековый экструдер в четком соответствии с требованиями необходимыми для решения ваших технологических и экономических задач.