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Esplorazione dei diversi tipi di estrusori bivite

Estrusori bivite sono macchine vitali utilizzate in tutti i settori per la miscelazione, la composizione e l'estrusione di materiali come plastica, alimenti e prodotti farmaceutici. La loro versatilità li rende essenziali nella produzione moderna. Tuttavia, non tutti sono uguali; variano nelle tipologie, ciascuna adatta a esigenze specifiche.

Estrusore a doppia vite3
Estrusori bivite

Questo articolo esplora i diversi tipi di estrusori bivite e le loro caratteristiche uniche.

Classificato in base alla configurazione delle viti

Gli estrusori bivite si dividono in estrusori bivite paralleli E estrusori bivite conici basato sul configurazione delle viti. Negli estrusori bivite paralleli, le viti corrono parallele tra loro per tutta la loro lunghezza. Negli estrusori bivite conici, le viti hanno una forma conica, con il diametro che diminuisce gradualmente dall'estremità di alimentazione all'estremità della filiera.

Estrusore bivite parallelo

Gli estrusori bivite paralleli sono dotati di viti con diametri costanti per tutta la loro lunghezza. Sono comunemente impiegati per la lavorazione di poliolefine (come PE e PP), nylon, PC, poliesteri e altri materiali.

Doppia vite parallela

Vantaggi:

L'adattabilità in termini di proporzioni rimane un punto di forza degli estrusori bivite paralleli. Possono regolare il rapporto d'aspetto, aumentandolo o diminuendolo in base alle variazioni delle condizioni di formatura per soddisfare i requisiti delle tecniche di lavorazione della plastica. Questa flessibilità amplia la gamma di applicazioni degli estrusori bivite paralleli, un'impresa difficile da ottenere con gli estrusori bivite conici.

Svantaggi:

A causa dei vincoli di spazio limitati imposti dalla minore distanza da centro a centro tra le due viti, i cuscinetti radiali e reggispinta che supportano i due alberi di uscita, insieme agli ingranaggi di trasmissione associati, affrontano sfide significative all'interno della scatola di trasmissione del bivite parallelo estrusori.

Nonostante gli sforzi dei progettisti, faticano ad affrontare la realtà della capacità di carico limitata, del modulo di ingranaggio piccolo, del diametro ridotto e del diametro ridotto dell'estremità della coda delle due viti, con conseguente notevole carenza di resistenza alla torsione. La coppia in uscita è limitata e la capacità di carico è compromessa, il che rappresenta uno svantaggio importante degli estrusori bivite paralleli.

Estrusore bivite conico

Gli estrusori bivite conici sono dotati di viti con un diametro maggiore all'estremità di alimentazione e un diametro minore all'estremità della filiera. Utilizzati principalmente per la lavorazione del PVC, questi estrusori vantano un design unico ottimizzato per requisiti di materiali specifici.

Doppia vite conica

Vantaggi:

Le due viti coniche sono disposte orizzontalmente, con gli assi angolati durante l'inserimento nella canna. Man mano che la distanza tra i loro assi aumenta gradualmente dall'estremità più stretta a quella più larga, la scatola del cambio consente distanze centrali maggiori tra i due alberi di uscita. Questa disposizione consente ampio spazio per l'installazione di ingranaggi, alberi di trasmissione e cuscinetti radiali e reggispinta, facilitando una trasmissione efficiente.

Questa flessibilità di progettazione consente l'integrazione di cuscinetti radiali e reggispinta più grandi, con alberi adeguatamente dimensionati per gestire la trasmissione di coppie elevate. Di conseguenza, gli estrusori bivite conici presentano caratteristiche notevoli, tra cui elevata coppia di lavoro e capacità di carico, che li distinguono dagli estrusori bivite paralleli.

Svantaggi:

Lo svantaggio degli estrusori bivite conici è la loro limitata adattabilità dovuta al diametro variabile delle viti lungo la loro lunghezza, che può comportare difficoltà nell'ottenere una lavorazione uniforme del materiale. Inoltre, la complessità della progettazione e i costi di costruzione potenzialmente più elevati sono fattori che potrebbero dover essere presi in considerazione.

Le somiglianze tra i due tipi

Hanno tutti un meccanismo per far avanzare forzatamente la plastica, buone capacità di miscelazione e plastificazione, nonché capacità di disidratazione. Ha essenzialmente la stessa adattabilità ai processi di formatura di materiali e prodotti plastici.

La differenza tra i due tipi

  • Diametro: Le biviti parallele hanno diametri identici, mentre le biviti coniche hanno diametri diversi alle estremità più piccole e più grandi.
  • Distanza dal centro: L'interasse tra le viti parallele rimane costante, mentre nelle viti bivite coniche gli assi formano un angolo, con conseguenti dimensioni degli interassi variabili lungo gli assi.
  • Rapporto lunghezza-diametro: Il rapporto Lunghezza/Diametro (L/D) per le biviti parallele si riferisce al rapporto tra la lunghezza effettiva della vite e il suo diametro esterno, mentre per le biviti coniche si riferisce al rapporto tra la lunghezza effettiva della vite avvitare alla media dei diametri alle estremità maggiore e minore.

Da quanto sopra, è chiaro che la differenza più significativa tra gli estrusori bivite paralleli e conici risiede nella forma geometrica dei cilindri delle viti, che porta a varie differenze strutturali e prestazionali. Nonostante le loro caratteristiche distinte, entrambi i tipi hanno i rispettivi vantaggi.

Classificato in base al senso di rotazione delle due viti

Gli estrusori bivite sono classificati in tipi corotanti e controrotanti in base alla direzione di rotazione della vite.

Estrusori bivite corotanti

Gli estrusori bivite corotanti sono dotati di due viti che ruotano nella stessa direzione. Queste macchine sono altamente efficienti nella miscelazione e nella composizione dei materiali. Gli estrusori corotanti sono in grado di gestire un'ampia gamma di viscosità e formulazioni, rendendoli ideali per la lavorazione di miscele polimeriche, masterbatch e applicazioni di estrusione reattiva. Offrono eccellenti caratteristiche autopulenti e di trasporto, garantendo una dispersione e una distribuzione uniforme degli additivi in tutto il materiale.

Doppia vite corotante

Vantaggi degli estrusori bivite corotanti:

  • Miscelazione migliorata: Le viti compenetranti, insieme agli elementi a vite personalizzabili, consentono un controllo preciso dell'intensità e della qualità della miscelazione, superando gli estrusori monovite.
  • Flessibilità di elaborazione: L'alimentazione dosata consente il controllo indipendente della produzione, facilitando diverse funzioni di lavorazione su un'unica macchina.
  • Parametri di processo controllati: La distribuzione ristretta del tempo di residenza e il controllo preciso della temperatura si traducono in profili di taglio-tempo-temperatura migliorati e in una migliore stabilità della qualità del prodotto.
  • Produzione efficiente: Il trasporto a spostamento positivo gestisce un'ampia gamma di materiali con tempi di inattività minimi.
  • Efficacia dei costi: L'elevata flessibilità e produttività consentono la produzione di una varietà di prodotti finali con qualità costante, mentre l'usura della vite può essere compensata regolando la velocità della vite.

Gli estrusori bivite corotanti possono essere ulteriormente classificati in estrusori bivite corotanti compenetranti E estrusore bivite corotante senza ingranamentoè basato su comportamento di incastro delle viti mentre ruotano.

Estrusori bivite corotanti interingranati

Negli estrusori bivite corotanti, le viti si incastrano o si ingranano insieme mentre ruotano, facilitando un'efficiente lavorazione e trasporto del materiale. Questo design migliora la capacità di miscelazione distributiva dell'estrusore, facilitando la dispersione completa di additivi e riempitivi all'interno della matrice polimerica. 

Vite bivite corotante interingranata

Gli estrusori interrelati sono comunemente impiegati nelle applicazioni di compounding in cui il controllo preciso sulla distribuzione delle dimensioni delle particelle e sull'omogeneità della miscelazione è fondamentale. Offrono eccellente scalabilità e flessibilità, consentendo ai produttori di personalizzare il processo di estrusione in base ai requisiti specifici del prodotto.

Estrusori bivite corotanti non compenetranti

D'altra parte, gli estrusori bivite corotanti senza ingranamento sono dotati di viti che non si incastrano o non si ingranano mentre ruotano. Ruotano invece uno vicino all'altro senza impegnarsi, consentendo un diverso tipo di lavorazione del materiale, tipicamente adatto a materiali delicati o applicazioni in cui la sensibilità al taglio è un problema, come la lavorazione di polimeri sensibili al calore, biomateriali e prodotti alimentari. Gli estrusori non intrecciati offrono condizioni di lavorazione delicate pur fornendo efficienti capacità di miscelazione e composizione.

Vite bivite corotante non ingranante

Estrusori bivite controrotanti

A differenza degli estrusori corotanti, gli estrusori bivite controrotanti hanno viti che ruotano in direzioni opposte. Questa configurazione conferisce al materiale una significativa azione di impasto e taglio, con conseguente miscelazione e dispersione complete. Gli estrusori controrotanti eccellono nelle applicazioni che richiedono intense forze di taglio, come devolatilizzazione, estrusione reattiva e compounding di materiali altamente riempiti. Offrono un controllo preciso sul tempo di residenza e sulle velocità di taglio, rendendoli adatti a condizioni di lavorazione impegnative.

Doppia vite controrotante

Estrusori bivite controrotanti interingranati

Negli estrusori bivite controrotanti compenetrati, le due viti sono posizionate simmetricamente ma ruotano in direzioni opposte. Questa configurazione impedisce al materiale di formare un movimento a forma di “∞”, poiché il percorso elicoidale di una vite è ostruito dalle alette dell'altra vite. Invece, durante il trasporto solido, il materiale viene convogliato in avanti in una camera a forma di “C” approssimativamente chiusa. Tuttavia, viene mantenuto un certo spazio tra il diametro esterno di una vite e il diametro della radice dell'altra vite per consentire il passaggio del materiale. 

Quando il materiale passa attraverso lo spazio radiale tra le due viti, subisce un intenso taglio, miscelazione e compattazione, con conseguente efficace plastificazione. Inoltre, il rapporto di compressione si ottiene diminuendo gradualmente il passo della vite, rendendolo adatto alla lavorazione di vari prodotti.

Estrusori bivite controrotanti non compenetranti

Meno comunemente utilizzati rispetto ai tipi interingranati, gli estrusori bivite controrotanti non intersecanti funzionano in modo diverso ma condividono somiglianze con gli estrusori monovite, facendo affidamento sull'attrito e sulla resistenza viscosa per trasportare i materiali. Oltre a spostarsi verso la testa della macchina, il materiale presenta diversi schemi di flusso a causa dell'ampio spazio radiale tra le due viti, con conseguenti perdite significative. 

Inoltre, le posizioni relative delle eliche della vite fanno sì che la pressione del materiale sia maggiore sulla faccia di spinta di una vite rispetto alla faccia di trascinamento dell'altra, con conseguente flusso dalla faccia di spinta ad alta pressione alla faccia di trascinamento dell'altra vite. La rotazione impedisce il flusso del materiale nel punto A, provocando il flusso e vari altri modelli di flusso, rendendoli adatti per applicazioni di miscelazione, sfiato e devolatilizzazione.

Conclusione

Ogni tipo di estrusore bivite offre vantaggi e capacità unici, soddisfacendo le diverse esigenze di lavorazione in vari settori. Comprendere le differenze tra questi tipi di estrusori è fondamentale per selezionare l'attrezzatura più adatta per applicazioni specifiche.

Che si tratti di ottenere un'efficienza di miscelazione ottimale, di mantenere l'integrità del prodotto o di migliorare la flessibilità del processo, la scelta giusta dell'estrusore bivite può avere un impatto significativo sulla qualità del prodotto, sull'efficienza produttiva e sul successo complessivo della produzione.

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