Ко-ротационные и контр-ротационные экструдеры

Ко-ротационный двухшнековый экструдер оснащен двумя параллельными шнеками, которые вращаются в одном направлении. Такая конструкция широко применяется для компаундирования и модификации полимеров.

При вращении шнеков материал перемещается вдоль цилиндра и последовательно проходит технологические зоны. В зависимости от конфигурации рабочей части в них могут происходить подача и транспортирование сырья, плавление полимера, смешение компонентов, диспергирование наполнителей и добавок, дегазация и подготовка расплава к дальнейшей переработке.

Характер процесса определяется не только направлением вращения. Важную роль играют геометрия шнеков, скорость вращения, производительность, свойства сырья и степень заполнения рабочей зоны.

Оба шнека вращаются в одном направлении относительно корпуса экструдера. В ко-ротационных машинах, предназначенных для компаундирования, обычно используются взаимозацепляющиеся шнеки.

Модульная конструкция позволяет формировать рабочую часть из различных шнековых элементов. Их расположение определяет транспортирование материала и интенсивность воздействия на расплав в отдельных технологических зонах.

Поэтому одинаковый тип экструдера может использоваться для разных рецептур при соответствующей настройке конфигурации шнеков и режима переработки. Например, USEON применяет ко-ротационные двухшнековые экструдеры для производства цветных, функциональных и наполненных мастербатчей, инженерных пластиков, кабельных компаундов и других материалов.

Полимерное сырье поступает в экструдер через систему подачи и перемещается вдоль цилиндра. По мере продвижения изменяются его температура, вязкость и состояние.

В зависимости от рецептуры в разных зонах могут вводиться дополнительные компоненты, выполняться их смешение с полимером и удаление летучих веществ.

Конкретная последовательность операций определяется технологической схемой. Поэтому устройство шнеков подбирают не абстрактно, а под состав материала и требуемый процесс.

Ко-ротационные экструдеры широко применяются для компаундирования, когда необходимо получить однородную смесь полимерной основы с наполнителями, пигментами или функциональными добавками. USEON, например, указывает ко-ротационные серии SAT и U+ для задач компаундирования и производства мастербатчей.

При этом важно различать распределительное и диспергирующее смешение. Распределительное смешение связано с равномерным распределением компонентов в объеме полимера. Диспергирующее — с разрушением агломератов и распределением твердых частиц в полимерной матрице.

Результат зависит от рецептуры и конфигурации шнеков. Поэтому сам факт использования ко-ротационной схемы не гарантирует определенную степень диспергирования без учета остальных параметров процесса.

В контр-ротационном двухшнековом экструдере шнеки вращаются в противоположных направлениях.

Такая схема создает иной характер движения материала по сравнению с ко-ротационной. Ее применяют для определенных технологических процессов, где требуются соответствующие условия транспортирования, смешения, реакции или удаления летучих компонентов.

В линейке USEON контр-ротационный компаундер TDY предназначен прежде всего для реакционной экструзии и дегазации. Производитель также указывает применение этой серии для поточного компаундирования древесно-полимерных композитов (WPC) и переработки отходов пленок и волокон.

Шнеки вращаются в противоположных направлениях относительно друг друга.

Это изменяет характер взаимодействия рабочих органов с материалом и условия его движения в межшнековом пространстве. Поэтому контр-ротационную схему нельзя рассматривать просто как ко-ротационную машину с обратным направлением одного из шнеков: конструкция и технологические характеристики оборудования проектируются как единая система.

Материал перемещается вдоль цилиндра под воздействием вращающихся шнеков. Одновременно на расплав действуют давление, температура и механические нагрузки.

В контр-ротационных машинах конкретный характер движения определяется конструкцией шнеков и цилиндра. Например, USEON отмечает для серии TDY низкую относительную линейную скорость и низкое сдвиговое воздействие, а также сочетание увеличенной поверхности материала с вакуумной системой для дегазации.

Это важно учитывать при выборе оборудования для материалов и процессов, чувствительных к избыточному механическому и тепловому воздействию.

Контр-ротационная схема имеет свою область применения. Она особенно интересна для процессов, где требуется контролируемое воздействие на материал и эффективное удаление летучих компонентов.

У USEON серия TDY относится именно к оборудованию для реакционной экструзии и дегазации. Среди заявленных применений — реакционная экструзия полимеров, дегазация, поточное компаундирование древесно-полимерных композитов и переработка некоторых видов полимерных отходов.

Ко-ротационные экструдеры широко используются для компаундирования благодаря возможности настраивать рабочую часть под конкретную рецептуру. Конфигурация шнеков позволяет изменять характер транспортирования и смешения в отдельных зонах.

Контр-ротационные экструдеры также могут выполнять задачи смешения, но их применение определяется конкретной конструкцией и технологическим процессом. Поэтому корректнее сравнивать не абстрактные «возможности смешения», а конкретные модели и рецептуры.

При переработке полимеров материал подвергается механическому воздействию и нагреву. Температура расплава формируется под влиянием системы нагрева и охлаждения, механической энергии, скорости вращения, производительности и свойств материала. Поэтому чувствительные к температуре или сдвигу полимеры требуют отдельной оценки технологического режима. Например, USEON выделяет низкое сдвиговое воздействие как одну из особенностей контр-ротационной серии TDY.

• Производство полимерных компаундов

В экструдере полимерную основу смешивают с наполнителями, пигментами и функциональными добавками. Полученный материал может затем гранулироваться и использоваться как готовое сырье для последующей переработки.

USEON указывает ко-ротационные экструдеры для инженерных пластиков, кабельных компаундов, термопластичных эластомеров, PVC-компаундов и других задач.

• Производство мастербатчей

Ко-ротационная схема используется для производства цветных, функциональных и наполненных мастербатчей. В зависимости от рецептуры оборудование должно обеспечивать требуемое смешение полимерной основы с пигментом, наполнителем или добавкой. Важную роль при этом играет конфигурация шнеков.

• Переработка вторичного полимерного сырья

Двухшнековые экструдеры применяются для переработки вторичных материалов и их компаундирования с добавками или другими полимерами.

USEON отдельно указывает переработку различных видов вторичного сырья, включая пленочные отходы, отходы волокон и инженерные полимеры. Для таких процессов могут использоваться специальные системы подачи, дегазации и фильтрации расплава.

Контр-ротационные экструдеры используют в технологических процессах, для которых важны особенности их рабочего принципа.

В линейке USEON серия TDY предназначена для реакционной экструзии и дегазации. Производитель также указывает поточное компаундирование древесно-полимерных композитов , переработку BOPP/BOPET/BOPA-пленок и некоторых видов полимерных волокон.

Отдельное направление — переработка ПВХ. Здесь важно не создавать ложное впечатление, что для ПВХ подходит только контр-ротационная схема. USEON использует для компаундирования ПВХ и ко-ротационные двухшнековые экструдеры в составе двухступенчатой линии, где первая ступень выполняет смешение и диспергирование, а вторая — охлаждение расплава и гранулирование.

Следовательно, выбор оборудования для ПВХ также определяется конкретной рецептурой и технологией, а не только типом вращения шнеков.

• Ко-ротационные экструдеры

Ко-ротационная конструкция подходит для широкого спектра задач компаундирования. Одно из ее преимуществ — возможность адаптировать процесс за счет модульной конфигурации шнеков и цилиндра. При этом эффективность процесса зависит от правильного подбора конфигурации шнеков, режима подачи, температуры, скорости вращения и других параметров.

• Контр-ротационные экструдеры

Контр-ротационная схема имеет более специализированную область применения. Для серии USEON TDY производитель выделяет реакционную экструзию, дегазацию и процессы, в которых требуется низкое сдвиговое воздействие. Контр-ротационный экструдер целесообразно выбирать не как альтернативу ко-ротационному «вообще», а под конкретную технологическую задачу.

Выбор оборудования начинается с анализа процесса.

1. Определите материал. Необходимо знать полимерную основу, состав рецептуры, содержание наполнителей и добавок, наличие влаги и летучих компонентов, а также температурную чувствительность материала.
2. Определите технологическую задачу. Нужно установить, что должен обеспечивать экструдер: компаундирование, производство мастербатча, модификацию полимера, реакционную экструзию, дегазацию, переработку вторичного сырья или другой процесс.
3. Оцените требования к смешению. Для рецептур с наполнителями и пигментами важно определить требования к распределению и диспергированию компонентов. От этого зависит конфигурация рабочей части экструдера.
4. Определите производительность. Производительность подбирают с учетом характеристик сырья и технологического режима. Нельзя корректно выбирать оборудование только по диаметру шнеков или мощности двигателя.
5. Учтите особенности рецептуры. Температурная чувствительность компонентов, содержание наполнителей, наличие влаги и летучих веществ могут существенно влиять на конструкцию технологической линии.
6. Подберите конфигурацию всей линии. Экструдер является частью технологической системы. В зависимости от процесса дополнительно применяются системы дозирования, боковой подачи, дегазации, фильтрации расплава и гранулирования.

Ко-ротационные и контр-ротационные экструдеры отличаются направлением вращения шнеков, но этим различия между ними не ограничиваются.

Ко-ротационные машины широко используются для компаундирования, производства мастербатчей и модификации полимеров. Контр-ротационные решения применяются в более специализированных процессах, включая реакционную экструзию и дегазацию.

Выбирать оборудование необходимо с учетом конкретного материала и технологической задачи. В расчет принимают рецептуру, требования к смешению, производительность, температурный режим, необходимость дегазации и последующего гранулирования.

Для оборудования USEON подбор должен учитывать не только тип экструдера, но и конфигурацию шнеков, системы дозирования и другие элементы технологической линии.

НОЛТЕХ поставляет ко-ротационные и контр-ротационные решения USEON и подбирает конфигурацию оборудования под процесс переработки.