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Einschneckenextruder vs. Doppelschneckenextruder

In der Kunststoffindustrie werden Extruder üblicherweise in zwei Haupttypen eingeteilt: Einschneckenextruder und Doppelschneckenextruder. Jeder Typ zeichnet sich durch unterschiedliche Eigenschaften aus, weshalb sie in der Kunststoffindustrie weit verbreitet sind. Was sind also die besonderen Vorteile dieser beiden Extrudertypen und worin unterscheiden sie sich?

Dieser Artikel befasst sich mit den Unterschieden zwischen Einschrauben- und Doppelschneckenextruder, um Ihnen zu helfen, diese wesentlichen Ausrüstungsteile besser zu verstehen.

Einschneckenextruder

Wie der Name schon sagt, hat ein Einschneckenextruder eine Schnecke im Inneren des Extruderzylinders. Im Allgemeinen ist die effektive Länge in drei Abschnitte unterteilt. Die effektive Länge der drei Abschnitte wird anhand des Schneckendurchmessers, der Steigung und der Schneckentiefe bestimmt. Im Allgemeinen ist jeder Abschnitt in ein Drittel unterteilt.

Einschneckenextruder

Förderstrecke

Der erste Abschnitt, beginnend beim letzten Gewinde des Einfülltrichters, wird als Förderabschnitt bezeichnet. Materialien in diesem Abschnitt dürfen nicht geschmolzen werden, sondern müssen vorgewärmt und komprimiert werden. In der Vergangenheit betrachtete die konventionelle Extrusionstheorie die Materialien hier als lose Körper. Es wurde jedoch nachgewiesen, dass die Materialien in diesem Abschnitt tatsächlich feste Pfropfen sind. Mit anderen Worten, wenn sie Druck ausgesetzt werden, verhalten sich die Materialien hier wie feste Pfropfen. Daher ist die Erfüllung der Förderaufgabe seine Hauptfunktion.

Abschnitt „Kompression“

Dieses Segment wird als Kompressionsabschnitt bezeichnet. Hier verringert sich das Volumen der Schneckennut allmählich und die Temperatur muss das zum Schmelzen des Materials erforderliche Niveau erreichen. In diesem Abschnitt findet die Kompression statt, wobei Material aus Abschnitt drei des Förderabschnitts in Abschnitt eins komprimiert werden kann. Dies wird als Schneckenkompressionsverhältnis bezeichnet, das normalerweise 3:1 beträgt, obwohl die Verhältnisse je nach Maschine variieren können. Sobald das Material vollständig geschmolzen ist, gelangt es in den dritten Abschnitt.

Messbereich

Das dritte Segment wird als Dosierabschnitt bezeichnet. In dieser Phase behält das Material seine Plastifizierungstemperatur und wird ähnlich einer Dosierpumpe präzise und quantitativ gefördert, um dem Spritzkopf geschmolzenes Material zuzuführen. Während dieser Phase sollte die Temperatur nicht unter die Plastifizierungstemperatur fallen, normalerweise liegt sie etwas höher.

Anwendung

Einschneckenextruder dienen vorrangig zum Extrudieren von Rohren, Folien, Platten und Profilen sowie zum Granulieren bestimmter modifizierter Werkstoffe.

Doppelschneckenextruder

Ein Doppelschneckenextruder besteht aus zwei Schnecken und mehreren Systemen. Das Schneckensystem spielt eine Schlüsselrolle beim Plastifizierungs- und Förderprozess von Materialien und hat großen Einfluss auf die Leistung und Qualität des Endprodukts.

Doppelschneckenextruder
  1. Fütterungssystem: Besteht aus Trichter, Mischmotor und Zuführmotor. Sein Zweck besteht darin, Materialansammlungen zu verhindern und einen reibungslosen Eintritt in den Zuführeinlass zu gewährleisten.
  2. Externes Heizsystem: Dabei werden vor allem Heizstäbe und der Zylinder eingesetzt, um das Material effektiv zu erhitzen und so den Plastifizierungsprozess zu erleichtern.
  3. Kühlsystem: Es verwendet ein Wärmeaustauschsystem aus Thermoöl oder Wasser, um die Temperatur im Fass zu senken und so die Fasstemperatur effektiv zu regulieren.
  4. Hydraulisches Siebwechslersystem: Es verwendet austauschbare Filtersiebe, um Verunreinigungen aufzufangen, die Plastifizierung zu verbessern und eine gleichmäßige und stabile Qualität der Ausgabematerialien zu gewährleisten.
  5. Vakuumsystem: Es entzieht dem Material Feuchtigkeit und andere flüchtige Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht.
  6. Elektrisches Steuerungssystem: Es überwacht und reguliert die entsprechenden Einrichtungen der Haupt- und Hilfsstoffsysteme.
  7. Schraubsystem: Das Herzstück des Extruders. Es besteht aus dem Förderteil, dem Schmelzteil (Entlüftungsöffnung), dem Plastifizierteil (Vakuumöffnung) und dem Auslassteil.

Schraubsystem

Das Schneckensystem ist typischerweise in vier Abschnitte unterteilt (dargestellt am Beispiel paralleler Doppelschneckenextruder): Förderabschnitt, Schmelzabschnitt (Entlüftungsanschluss), Plastifizierungsabschnitt (Vakuumanschluss) und Auslassabschnitt.

  1. Förderstrecke: Seine Aufgabe besteht darin, Materialien zu transportieren und einen Rückfluss zu verhindern.
  2. Schmelzbereich: In diesem Abschnitt werden die Materialien durch Wärmeleitung und Reibungsscherung vollständig geschmolzen und vermischt.
  3. Plastifizierteil: Dieses Segment schmilzt und mischt die Materialkomponenten weiter und ermöglicht distributive und dispersive Mischfunktionen.
  4. Entladeabschnitt: Dieser Abschnitt transportiert und verdichtet die Materialien, wodurch ein spezifischer Druck erzeugt wird, um sie stärker zu verdichten. Darüber hinaus werden die Materialien weiter gemischt, um eine Extrusionsgranulierung zu erreichen.

Förderelemente

  1. Arten: Große Tonhöhe und kleine Tonhöhe.
  2. Auswirkung der Spielfeldnutzung: Je mehr Pech verwendet wird, desto höher ist die Extrusionsleistung und desto kürzer ist die Verweilzeit des Materials, was zu einer schwächeren Mischfähigkeit führt.
  3. Typische Verwendung von kleinen Tonhöhen: In Kombination allmählich abnehmend, wird im Förderabschnitt, Schmelzabschnitt und Plastifizierungsabschnitt verwendet, um den Druck zu erhöhen, das Schmelzen zu verstärken, die Homogenisierung der Mischung zu verbessern und die Förderkapazität zu stabilisieren.

Scherelemente

  1. Richtungsklassifizierung: Es gibt zwei Kategorien: vorwärts und rückwärts. Die Vorwärtsrichtung erleichtert den Materialfluss und erfüllt seine Funktion, während die Rückwärtsrichtung, auch als Rückwärtsrotation bekannt, dazu führt, dass das Material rückwärts fließt, wodurch die Materialverweilzeit verlängert, die Plastifizierungsfähigkeit verbessert und der Mischeffekt verbessert wird.
  2. Winkelklassifizierung: Im Allgemeinen in 30°, 45°, 60° und 90° unterteilt.
  3. Funktion und Wirkung: In Vorwärtsrichtung verringert eine Vergrößerung des versetzten Winkels die Förderleistung, verlängert die Verweilzeit und verbessert die Plastifizierung. In Bezug auf die Dispersion ergibt ein größerer Winkel einen ausgeprägteren Effekt; für das Dispersionsmischen ist 45° normalerweise der optimale Winkel, gefolgt von 30°, wobei 60° am wenigsten effektiv ist.
  4. Einfluss der Anzahl der Elemente: In Vorwärtsrichtung führen weniger Elemente zu einer höheren Extrusionsförderleistung, einem höheren Drehmoment und einer höheren Mischwirkung, allerdings bei reduzierter Scherwirkung. Umgekehrt führen weniger Elemente in Rückwärtsrichtung zu einer geringeren Extrusionsförderleistung, jedoch einer verbesserten Mischwirkung.

Einschneckenextruder vs. Doppelschneckenextruder

Artikel

Einschneckenextruder

Doppelschneckenextruder

Verhältnis von Schraubenlänge zu Durchmesser

Die meisten liegen zwischen 7:1 und 11:1, einige bei 18:1.

12:1~16:1

Schraubenquerschnitt Gewindeform

Rechteck

Bogenförmig

Fassstruktur

Am Lauf befinden sich Klemmschrauben.

Glatte Innenfläche des Fasses

Schneckentemperaturregelung

Die Innenkühlung der Schnecke sowie die Temperaturregelung sind problemlos möglich.

Die Kühl- und Dichtungsleistung innerhalb der Schraube ist relativ schlechter, was die Temperaturregelung erschwert.

Einfaches Wechseln der Beschichtungsarten und Farben

Verhältnismäßig komfortabel

Durchschnittsniveau

Schwierigkeit der Verarbeitung spezieller Pulverlacke mit schneller Aushärtung etc.

Relativ einfach

Durchschnittsniveau

Schwierigkeit der Gerätewartung

Relativ schwierig

Durchschnittsniveau

1. Kosten

Einschneckenextruder zeichnen sich durch ein einfaches Design und einen erschwinglichen Preis aus, während Doppelschneckenextruder eine kompliziertere Struktur und höhere Kosten aufweisen. Im Allgemeinen sind Doppelschneckenextruder etwa doppelt so teuer wie ihre Einschnecken-Gegenstücke. Die Preise können jedoch je nach Hersteller und Modell variieren.

2. Formulierung

In Bezug auf den Betrieb gibt es keine wesentlichen Unterschiede zwischen beiden. Allerdings erfordern Einschneckenextruder in der Regel einfachere Prozesse und Formulierungen, während Doppelschneckenextruder etwas komplexere Prozesse und Formulierungen erfordern können.

3. Schraubenkombination

Doppelschnecken bieten die Flexibilität, Gewinde je nach Materialbeschaffenheit und Bedienerpräferenzen zu kombinieren. Einzelschnecken sind dagegen starrer und können nicht kombiniert werden.

4. Produktionseffizienz

Doppelschneckenextruder zeichnen sich im Vergleich zu Einschneckenextrudern durch hohe Leistung, schnelle Extrusionsgeschwindigkeiten und einen geringeren Energieverbrauch pro Ausgabeeinheit aus. Doppelschneckenextruder erreichen typischerweise etwa die doppelte Effizienz von Einschneckenextrudern. Die tatsächliche Effizienz kann jedoch je nach Hersteller und Modell variieren.

5. Misch- und Plastifizierfähigkeit

Vereinfacht ausgedrückt eignen sich Einschneckenextruder zum Plastifizieren und Extrudieren von Polymeren sowie zur Extrusionsverarbeitung von körnigen Materialien wie Formteilen, Blasfolien, Spritzguss usw. und decken ein breites Materialspektrum ab.

Doppelschneckenextruder zeichnen sich durch hervorragende Misch- und Plastifizierungsfähigkeiten aus und sind daher ideal für die Kunststoffmodifizierung. Darüber hinaus können mit ihnen zweifarbige Produkte hergestellt werden.

6. Einfache Wartung

Was die Wartung betrifft, sind Einschneckenextruder im Vergleich zu Doppelschneckenextrudern aufgrund ihrer weniger komplexen Struktur im Allgemeinen einfacher zu handhaben, was zu einfacheren Reparaturverfahren führt.

7. Fördermechanismus

Bei Einschneckenextrudern hängt die Materialförderung hauptsächlich von der Reibungskraft zwischen Material und Zylinder ab. Bei Doppelschneckenextrudern (zum Beispiel gleichläufige Doppelschneckenextruder) erfolgt die Förderung vorwärts, wobei das Material durch eine Schubwirkung nach vorne getrieben wird. Darüber hinaus üben gleichläufige Doppelschneckenextruder an der Schnittstelle der beiden Schnecken eine Scherwirkung auf das Material aus.

8. Geschwindigkeitsfeld

Bei Einschneckenextrudern ist die Geschwindigkeitsverteilung relativ unkompliziert und leicht zu charakterisieren. Bei gegenläufigen Doppelschneckenextrudern ist die Situation jedoch wesentlich komplizierter und schwieriger abzugrenzen. Dies liegt hauptsächlich an den ineinandergreifenden Bereichen in den Schnecken, in denen eine komplexe Strömung auftritt. Diese Komplexität verleiht gegenläufigen Doppelschneckenextrudern viele Vorteile, wie z. B. gründliches Mischen, gleichmäßige Wärmeübertragung, starkes Schmelzvermögen und gute Absaugleistung. Die genaue Analyse des Strömungszustands im ineinandergreifenden Bereich ist jedoch eine Herausforderung. (Speziell für gegenläufige Doppelschneckenextruder)

9. Bewerbung

Doppelschneckenextruder: Wird für verschiedene Anwendungen verwendet, wie etwa Glasfaserverstärkung, Pelletierung von Flammschutzmitteln, Pelletierung von hochgefüllten Materialien, Pelletierung von wärmeempfindlichen Materialien, konzentriertes Farb-Masterbatch, antistatisches Masterbatch, Legierungen, Färbung, Pelletierung von niedriggefüllten Mischungen, Pelletierung von Kabelmaterial, Pelletierung von XLPE-Rohrmaterial, Extrusion von duroplastischen Kunststoffmischungen, Schmelzklebstoffe, Pelletierung von PU-Reaktionsextrusion, K-Harz, Pelletierung von SBS-Entgasung usw.

Einschneckenextruder: Wird für verschiedene Anwendungen verwendet, wie PP-R-Rohre, PE-Gasrohre, PEX-vernetzte Rohre, Aluminium-Kunststoff-Verbundrohre, ABS-Rohre, PVC-Rohre, HDPE-Silikonkernrohre, coextrudierte Verbundrohre sowie Extrusionsprofile und -platten aus PVC, PET, PS, PP, PC und anderen Kunststoffen. Sie können auch Filamente und Stäbe extrudieren, und durch Anpassen der Extrudergeschwindigkeit und der Schneckenstruktur können verschiedene Kunststoffprofile hergestellt werden, darunter PVC- und Polyolefinmaterialien.

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