Cara Mengonfigurasi Ekstruder Sekrup Kembar丨Spesifikasi Sekrup Bagian Leleh

Mekanisme peleburan ekstruder sekrup kembar yang berputar bersama bersifat khusus. Proses sekrup tunggal mengandalkan panas dari laras dan gesekan antara polimer yang diangkut antara dinding laras dan ulir sekrup. Dan ekstruder sekrup kembar memproses polimer secara mekanis dengan blok pengaduk untuk meregangkan, menggeser, dan melipat polimer guna menghasilkan panas.
Dalam artikel ini, kita akan membahas bagaimana blok pengaduk melelehkan polimer dan bagaimana desain bagian peleburan memengaruhi metode peleburan material, suhu, dan kualitas.

Bagian pencairan ekstruder plastik

Semua operasi pencampuran berlangsung dalam keadaan cair. Namun, mengonfigurasi sekrup untuk melelehkan polimer tidaklah mudah. ​​Bagian leleh yang agresif akan menghasilkan suhu leleh yang tinggi, yang dapat melebihi suhu degradasi polimer. Dan itu mungkin menyebabkan degradasi polimer atau hangus.
Atau, lintasan leleh yang terlalu ringan mungkin tidak cukup melelehkan polimer. Jenis polimer, distribusi ukuran partikel, dan titik leleh material semuanya memengaruhi efek mekanis yang terjadi selama proses peleburan. Zona peleburan yang ringan dapat memungkinkan partikel yang tidak meleleh untuk melewatinya, dan menghasilkan produk yang tidak seragam.
Gambar 1 menunjukkan bagian peleburan yang telah dirakit. Material padat dihantarkan dari saluran masuk (dari sisi kanan gambar). Material padat didorong dari elemen pengangkut ke blok pengaduk, aksi geser cakram meregangkan dan menarik material. Partikel padat yang masuk dicampur sementara kerja yang diberikan pada polimer menyebabkan suhu material itu sendiri naik. Dan itu akan menyebabkan polimer melunak dan kemudian meleleh.

Gambar 1 Bagian peleburan dalam ekstruder Leistritz MAXX 40 mm. (Foto: Polymers Centre)

Blok PengadukMesin Ekstrusi

Blok pengaduk terdiri dari serangkaian cakram atau dayung, yang masing-masingnya berjarak dari cakram sebelumnya dengan sudut tetap. Sudut pengaduk dan lebar setiap cakram menentukan kekuatan kerja yang dilakukan oleh blok pengaduk. Arah pengaduk juga menentukan apakah blok pengaduk membawa material ke hilir (maju) atau ke hulu (mundur).
Blok pengaduk tidak hanya digunakan untuk melelehkan tetapi juga untuk mencampur. Tindakan pencampuran dan pencairan terjadi secara bersamaan di zona pencairan ekstruder. Dalam artikel ini kita akan membahas mekanisme pencairan.
Gambar 2 menunjukkan blok penjepit yang bergerak maju. Dilihat dari ujung blok penjepit, setiap cakram pada elemen bergeser 60°. Kita harus memperhatikan bahwa gerakan umum dari satu cakram ke cakram berikutnya searah jarum jam. Ini adalah arah putaran yang sama dengan sekrup konveyor.
Ketika blok penjepit ini berputar di dalam sekrup, putarannya akan mendorong polimer ke depan, mengantarkan blok penjepit ke depan.
Sudut staggering memengaruhi energi yang ditransfer ke polimer, seperti tergantung pada jumlah material yang diangkut oleh polimer. Untuk elemen pengiriman, putaran sekrup mendorong polimer agar bergerak maju. Demikian pula, blok penjepit pengangkut maju mendorong sebagian besar polimer. Sebagian polimer melewati ujung cakram yang memotong dinding laras. Sebagian polimer ditransfer ke blok pengaduk yang berdekatan dari sekrup lainnya, dan sebagian kecil mengalir kembali ke hulu laras. Kombinasi ketiga elemen ini menyebabkan suhu polimer meningkat dan mengangkut polimer ke depan.

Pic 2 Blok penjepit pengangkut 60° ke depan. (Foto: ENTEK)

Cara menandai blok penjepit dapat dilihat pada goresan di sisi blok penjepit pada Gambar 2-4. Kode berikut ini banyak digunakan:
KB#-2-###-XX:
KB6 – berarti blok jepit dengan enam cakram.
2 – menunjukkan bahwa unit tersebut adalah unit berlobus dua. Bentuknya oval. Ini mirip dengan elemen konveyor di mana elemen lobus ganda memiliki dua ulir terpisah pada sudut 180° satu sama lain.
## – Angka pertama adalah panjang elemen (dalam milimeter). Panjang blok penjepit yang ditampilkan adalah 60 mm.
XX – Angka kedua adalah sudut staggering. Pada Gambar 2, sudutnya adalah 60°. Dan pada Gambar 3, sudutnya adalah 90°.
Ada cara lain yang disebutkan, seperti:
KB##/X/%%:
KB – blok jepit
## – sudut antar cakram
X – jumlah cakram
%% – panjang elemen (mm).
Blok jepit dengan sudut 30° di antara cakram menghasilkan pencampuran minimal dan menyalurkan material ke depan dengan cara terbaik. Blok jepit 45° memberikan lebih banyak energi ke polimer sambil meningkatkan pencampuran, tetapi menyalurkan sedikit lebih sedikit. Kemampuan penyaluran blok jepit 60° lebih buruk, tetapi mencampur lebih efisien dan menyalurkan lebih banyak energi ke material.
Dengan sudut staggering yang meningkat, kemampuan pemompaan maju dari blok jepit berkurang hingga sudut staggering mencapai 90°. Kemudian blok jepit menjadi netral dan polimer tercampur tetapi tidak bergerak maju. Gambar 3 menunjukkan blok netral dengan cakram yang sejajar pada sudut 90° satu sama lain.
Dengan menurunnya kapasitas angkut, semakin banyak polimer yang melewati ujung setiap cakram, sehingga semakin banyak energi yang ditransfer ke polimer. Dengan demikian, polimer plastik akan tercampur lebih baik.

Pic 3 Blok penjepit netral 90°. (Foto: ENTEK)

Lebar DiskTwin Screw Extruder

Faktor yang sangat memengaruhi pelelehan adalah lebar cakram. Blok pengaduk dapat terdiri dari 3-7 cakram, tetapi biasanya setiap blok memiliki 4-5 cakram. Biasanya, jumlah cakram konstan, kecuali bahwa panjang blok pengaduk disesuaikan untuk menambah atau mengurangi lebar cakram.
Semakin lebar cakram, semakin banyak energi yang ditransfer ke polimer. Blok penjepit berputar di ekstruder. Polimer hanya dapat mengalir dalam satu dari dua arah: melewati ujung setiap cakram atau di sekitar satu cakram ke cakram berikutnya.
Meningkatkan lebar cakram akan menghasilkan lebih banyak polimer yang mengalir di ujung cakram. Blok penjepit cakram yang sempit pada dasarnya akan memotong polimer, sedangkan cakram yang lebar berfungsi lebih seperti bajak.
Ruang antara ujung cakram dan dinding laras merupakan tempat laju geser paling besar. Polimer yang melewati area ini mengalami geser paling tinggi di ekstruder. Blok pengaduk cakram yang lebar akan memberikan lebih banyak energi pada polimer daripada blok pengaduk cakram yang sempit. Peningkatan masukan energi ini akan menghasilkan suhu leleh yang lebih tinggi.

Pengaduk Umpan Balik

Gambar 4 Mesin pengaduk dengan sistem reverse transport. (Foto: ENTEK)

Jenis blok terakhir yang digunakan dalam peleburan adalah blok jepit transpor terbalik. Jenis ini adalah yang paling parah, karena mendorong polimer cair kembali ke hulu. Dalam kasus ini, semakin kecil sudut staggering, semakin drastis efeknya pada polimer.
Gambar 4 menunjukkan blok penjepit terbalik. Bagi banyak produsen, elemen pengangkut maju berputar ke kanan. Arah putaran dari satu cakram blok penjepit ke cakram berikutnya searah jarum jam. Dengan demikian, elemen pengangkut mundur memiliki pengikis atau cakram yang berputar berlawanan arah jarum jam. Produsen ini menggunakan nomenklatur yang sama dengan elemen pengangkut maju untuk memberi nama elemen pengangkut mundur dengan "LH". Artinya kidal, karena merupakan elemen kidal, sedangkan elemen pengangkut maju adalah tangan kanan.
Produsen lain menggunakan huruf “RE” untuk mendedikasikan elemen pengiriman terbalik, yang berarti Elemen Terbalik. Alasannya adalah bahwa elemen sekrup ini berputar ke arah yang berlawanan dengan elemen di sebelahnya.
Efek sudut yang berbeda ditunjukkan dalam bentuk ini:

Bagian peleburan gabungan

Desain bagian peleburan bergantung pada jenis material yang diproses. Kita harus mempertimbangkan semua faktor ini saat merancang bagian peleburan untuk konfigurasi sekrup, seperti apakah polimer tersebut berbentuk kristal atau amorf, memiliki viskositas leleh tinggi atau rendah, atau sedang diproses mendekati suhu dekomposisinya.
Kondisi umpan juga penting. Hanya satu polimer atau beberapa polimer yang akan dimasukkan melalui pengumpan? Jenis pengisi dan aditif apa yang ditambahkan bersama plastik? Apakah suhu leleh aditif jauh lebih rendah daripada suhu leleh polimer? Faktor-faktor ini memengaruhi kesesuaian blok pengaduk.
Saya selalu mengulangi bahwa, meskipun kita dapat membahas ilmu di balik aksi elemen sekrup, desain sekrup adalah seni. Insinyur akan merancang sekrup yang berbeda untuk mencapai fungsi yang sama. Ini tidak berarti bahwa satu desain salah dan yang lain benar. Keduanya mungkin hanya berbeda, tetapi keduanya dapat diterima jika kualitas produk memenuhi persyaratan.
Gambar 1 menunjukkan bagian peleburan dari ekstruder sekrup ganda 40 mm. Blok pengaduk terdiri dari empat cakram. Material padat diumpankan oleh unit transfer dari sisi kanan foto. Unit pertama di bagian peleburan adalah blok penjepit 30°, kemudian tiga blok 60°. Terakhir, tiga blok penjepit netral 90° melengkapi bagian peleburan.
Saat umpan memasuki zona leleh, umpan akan dipindahkan dari elemen pengangkut ke blok penjepit 30°. Ini akan membantu menarik material pengumpan ke zona leleh dan beralih dari unit pengangkut ke blok pengaduk. Selain itu, blok 60° menyediakan masukan daya yang lebih kuat untuk memulai proses peleburan sambil tetap mengumpankan material. Kemungkinan besar, polimer mulai meleleh antara ujung blok 30° dan bagian tengah blok 60° pertama.
Ada dua fungsi blok 90°. Yang pertama adalah untuk menerapkan energi yang lebih tinggi pada polimer guna melelehkan polimer dan meningkatkan suhu leleh ke suhu yang sesuai. Yang kedua adalah untuk bertindak sebagai pembatas, mencegah material bergerak melalui zona leleh dengan kecepatan yang terlalu cepat. Ini memastikan bahwa waktu tinggal polimer di zona leleh cukup untuk memastikan bahwa semua polimer yang melewati zona leleh meleleh.
Beberapa desain alternatif meliputi hal berikut ini:
– Blok Penjepit Terbalik: Kita dapat menggunakan blok penjepit tangan kiri untuk meningkatkan jumlah pembatasan di bagian akhir bagian leleh. Dengan meningkatkan jumlah waktu blok pengaduk memproses polimer, memompa material ke hulu meningkatkan lelehan, terutama untuk polimer kristal dan suhu tinggi.
– Elemen Pengangkut Terbalik: Elemen pengangkut tangan kiri lebih kuat daripada blok pengaduk tangan kiri. Ini memberikan lebih banyak refluks untuk pencampuran yang lebih baik, meningkatkan homogenitas lelehan dan memberikan suhu leleh yang lebih tinggi. Beberapa formulasi bahkan memerlukan penggunaan blok pengaduk tangan kiri diikuti oleh unit pengangkut tangan kiri.
– Pisahkan Blok Pengaduk dari Unit Pengangkut: Untuk beberapa polimer, rangkaian Blok Pengaduk yang panjang bukanlah konfigurasi terbaik. Beberapa masalah yang dapat terjadi meliputi suhu leleh yang tinggi dan getaran ekstruder akibat aliran atau pelelehan yang tidak merata. Salah satu pendekatan adalah merancang beberapa bagian pelelehan pendek yang dipisahkan oleh elemen pengangkut. Kita dapat mengonfigurasinya sebagai, misalnya, dua blok penjepit 45°, satu blok penjepit 90°, diulang sekali atau dua kali, diikuti oleh blok penjepit 45° atau 60° terbalik untuk memastikan pelelehan yang sempurna.