¿Cómo contribuye el diseño del cilindro de doble tornillo paralelo a mejorar la mezcla y homogeneización de los materiales durante el proceso de extrusión?

El diseño del cilindro de doble tornillo paralelo desempeña un papel crucial a la hora de mejorar la mezcla y la homogeneización durante el proceso de extrusión a través de varios mecanismos clave:

Tornillos entrelazados: El diseño de cilindros de tornillos gemelos paralelos maximiza el contacto interfacial entre el material y los tornillos. Los tornillos están diseñados con tolerancias precisas para garantizar una estrecha proximidad, creando un camino laberíntico para el flujo de material. Esta intrincada disposición conduce a una extensa fragmentación y mezcla del material. A medida que el material avanza a través del cilindro, experimenta ciclos repetidos de compresión, alargamiento y cizallamiento, lo que resulta en una completa dispersión de aditivos, ruptura de aglomerados y mezcla de componentes. Los tornillos entrelazados actúan efectivamente como mezcladores dinámicos, redistribuyendo continuamente el material a lo largo del barril para lograr una homogeneidad óptima.

Profundidad y configuración del canal: la geometría de los canales de los tornillos se adapta meticulosamente para adaptarse a las propiedades reológicas específicas de los materiales que se procesan. La profundidad, el ancho y el paso de los canales están optimizados para promover un transporte y mezcla eficientes de materiales. Varios elementos de mezcla, como bloques de amasado, elementos de mezcla distributivos y elementos inversos, están ubicados estratégicamente a lo largo de los tramos del tornillo para introducir turbulencia y cizallamiento adicionales. Esta turbulencia controlada facilita la mezcla a nivel macroscópico y molecular, asegurando una distribución uniforme de aditivos y modificadores en toda la matriz polimérica.

Fuerzas de corte y amasado: El cilindro de doble tornillo paralelo genera intensas fuerzas de corte y amasado a través de la acción coordinada de los tornillos entrelazados y los elementos de mezcla. Las fuerzas de corte surgen de las velocidades diferenciales entre tramos de tornillos adyacentes, lo que hace que las capas de material se deslicen unas sobre otras y sufran una intensa deformación. Esta acción de corte descompone los aglomerados, dispersa los aditivos y promueve la alineación molecular. Las fuerzas de amasado, por otro lado, resultan del entrelazamiento de elementos de tornillo, que comprimen, estiran y pliegan el material a medida que atraviesa el cilindro. Estas acciones de amasado facilitan la mezcla íntima de los componentes, lo que da como resultado una masa fundida homogeneizada con propiedades uniformes y un rendimiento mejorado.

Control de temperatura: el control preciso de la temperatura es esencial para optimizar el flujo de material y garantizar condiciones de procesamiento consistentes. El cilindro de doble tornillo paralelo está equipado con múltiples zonas de calentamiento y enfriamiento, cada una controlada independientemente para mantener el perfil de temperatura deseado. Los elementos calefactores integrados dentro de las paredes del barril elevan la temperatura del material al rango de procesamiento requerido, promoviendo la fluidez del fundido y mejorando la eficiencia de la mezcla. Por el contrario, los canales de enfriamiento estratégicamente ubicados evitan el sobrecalentamiento y la degradación térmica del material, manteniendo la calidad y la estabilidad del producto. Al regular la temperatura durante todo el proceso de extrusión, el cilindro permite un control preciso sobre la viscosidad del material, el tiempo de residencia y la cinética de reacción, lo que da como resultado una consistencia y un rendimiento superiores del producto.

Distribución del tiempo de residencia (RTD): la distribución del tiempo de residencia dentro del cilindro de doble tornillo paralelo está influenciada por factores como la configuración del tornillo, las propiedades del material y las condiciones de procesamiento. Los complejos patrones de flujo generados por la geometría del tornillo conducen a tiempos de residencia variables para diferentes componentes del material. Esta distribución dinámica del tiempo de residencia garantiza una mezcla e interacción completas entre los componentes del material, promoviendo una dispersión uniforme de aditivos y modificadores.

Ventilación y desgasificación: Los sistemas de ventilación y desgasificación están integrados en extrusoras de doble tornillo paralelo para eliminar los contaminantes volátiles, el aire atrapado y la humedad de la masa fundida. Los puertos de ventilación estratégicamente ubicados a lo largo del barril permiten la liberación controlada de gases y vapores, evitando porosidad, burbujas y defectos superficiales en el producto final. Se pueden incorporar sistemas de desgasificación al vacío para mejorar aún más la eficiencia de la desgasificación, particularmente para materiales altamente volátiles o sensibles a la humedad. Al eliminar los gases atrapados y las impurezas, los sistemas de ventilación y desgasificación contribuyen a mejorar la estética del producto, las propiedades mecánicas y la estabilidad del proceso, asegurando una calidad y un rendimiento constantes.

Tornillo Doble Plano WEBER 107MM