¿Cómo influye la elección de la geometría del tornillo en la fusión, mezcla y transporte de materiales en el proceso de extrusión?

La elección de la geometría del tornillo tiene un impacto significativo en la fusión, mezcla y transporte de materiales en el proceso de extrusión. Así es cómo:

Fusión: La geometría del tornillo influye profundamente en el proceso de fusión al dictar el tiempo de residencia del material dentro del cilindro extrusor y la efectividad de la transferencia de calor. Un tornillo más largo con una mayor relación longitud-diámetro permite una exposición más prolongada del material a los elementos calefactores, lo que facilita una fusión completa. Este tiempo de residencia prolongado es particularmente beneficioso para termoplásticos con altos puntos de fusión o mala conductividad térmica. Los diseños de tornillos especializados, como los tornillos de barrera, introducen estratégicamente barreras o interrupciones en la ruta del flujo, prolongando efectivamente la exposición del material al calor. Estas interrupciones crean zonas de mayor presión y cizallamiento, lo que promueve una fusión más completa al descomponer los aglomerados de polímeros y mejorar la eficiencia de la transferencia de calor.

Mezclado: La geometría del tornillo es fundamental para lograr una mezcla homogénea de materiales en el proceso de extrusión. La incorporación de varios elementos de mezcla en el diseño del tornillo, como secciones de mezcla, bloques de amasado o elementos de mezcla distributivos, mejora la mezcla de aditivos, colorantes o múltiples componentes poliméricos. Estos elementos interrumpen el flujo de material, induciendo movimientos caóticos y facilitando interacciones intermoleculares. La disposición, tamaño y configuración de estos elementos determinan el grado de mezcla logrado. Por ejemplo, un mayor número de bloques de amasado aumenta la intensidad de la mezcla al impartir fuerzas de corte y alargamiento adicionales sobre el material, promoviendo la dispersión y distribución uniforme de aditivos o cargas.

Transporte: La geometría del tornillo impacta directamente la eficiencia de transporte de la extrusora al influir en el volumen de material transportado por unidad de tiempo y la acumulación de presión a lo largo del tornillo. Los tramos helicoidales del tornillo actúan como transportador, empujando el material desde la sección de alimentación hacia la matriz. La profundidad, el paso y la forma de estos tramos desempeñan un papel fundamental a la hora de determinar la eficiencia del transporte. Una mayor profundidad de vuelo permite transportar un mayor volumen de material por revolución, mientras que un paso más alto da como resultado un flujo de material más rápido. Sin embargo, la optimización de estos parámetros requiere una consideración cuidadosa para evitar un corte o degradación excesivos del material. La relación de compresión del tornillo, que representa la relación entre la profundidad de la zona de alimentación y la profundidad de la zona de medición, afecta la eficiencia del transporte. Una relación de compresión más alta aumenta la acumulación de presión a lo largo del tornillo, lo que ayuda en el transporte del material pero también afecta los procesos de fusión y mezcla.

Doble husillo cónico