Принцип работы
Кинематически двухшнековый экструдер состоит из цилиндра для материала, двух шнеков, как правило, с параллельными осями вращения, механической трансмиссии и электродвигателя.
Червяки могут быть сопряженными или незацепленными, вращаться в одном или другом направлении и иметь правую или левую резьбу. Прикус червя может быть тугим или рыхлым.
Шестерни червяка и зазор между червяком и цилиндром обеспечивают совместимость геометрии и способствуют как перетеканию обрабатываемого материала между секциями змеевика. Производительность зоны подачи таких экструдеров зависит от свободного объема между двумя витками и равномерности подачи материала.
- Стандартный двухшнековый экструдер имеет пять зон в шнеке.
Входная зона (улавливание и подогрев материала) - Зона пластификации (нагрев и агломерация)
- Зона сжатия (окружает зону дегазации и поддерживает пластификацию)
- Зона дегазации (дегазация расплава с удалением воздуха)
- Выходная зона (полное плавление, гомогенизация, выброс).
Во входной зоне смесь улавливается и подогревается за счет внутреннего и внешнего трения и теплообмена. В зоне пластификации этот процесс продолжается до тех пор, пока смешанный порошок на поверхности не нагреется настолько, что начнет агломерироваться под действием механической энергии. После начала процесса агломерации начинают быстро образовываться крупные агломераты, которые становятся более устойчивыми к процессу резания.
Ключевым элементом экструдера является дозирующее устройство, обычно с дозирующим шнеком для точной настройки подачи сырья.
Зона сжатия поддерживает процесс пластификации за счет дальнейшего сжатия агломератов и увеличения противодавления по направлению к зоне пластификации. В результате этого давления увеличивается противоток смеси через зазоры обоих шнеков. Кроме того, зона сжатия действует как уплотнение перед зоной дегазации.
Функция зоны дегазации заключается в удалении газообразных включений и захваченного воздуха из пластифицированного (агломерированного) пластика. Для этого шаг спирали в этой зоне увеличен, так что пространство между витками шнека заполняется здесь только на 60-80%, создавая большую поверхность для процесса дегазации.
Очень важно, чтобы пластический материал проходил через эту зону в желаемом когезионном состоянии. Если предварительная пластификация слишком слабая или неравномерная, может произойти всасывание порошка ПВХ. Однако, если пластификация слишком сильная, в расплав попадут газообразные включения, и ПВХ будет слишком вязким, чтобы его можно было откачать.
После зоны дегазации пластик в зоне выхода подвергается окончательной пластификации, создавая достаточное давление, чтобы протолкнуть его через фильеру. В этом случае, по возможности, не следует прикладывать дополнительных затрат энергии, а только уплотнять агломераты (материал, который начинает пластифицироваться) в однородную массу. В этой зоне почти всегда необходимо охлаждение цилиндра для отвода энергии и предотвращения перегрева расплава трением.
Процесс резки, прокатки и измельчения материалов эффективно осуществляется в двухшнековом экструдере. Принудительное движение заставляет материал слегка прилипать к шнеку, устраняя застой материала. Таким образом, двухшнековые экструдеры могут сочетать операции смешивания, замешивания и, при желании, окрашивания массы.
По сравнению с одношнековым экструдером, двухшнековый экструдер имеет следующие преимущества:
- более высокая производительность;
- меньший удельный расход энергии;
- большая универсальность;
- Точный контроль напряжения и силы сдвига.
Высокая перемешивающая и гомогенизирующая способность за счет возможности введения большого количества наполнителя.
