După cincisprezece ani de proiectare și punere în funcțiune a liniilor de tablă la JWELL, am urmărit cumpărătorii plătind în exces, sub-specificați și își configurează greșit alegerile de proiectare a șuruburilor extruderului de mai multe ori decât vreau să socotesc. Dezbaterea dintre un singur șurub vs Mașina de extrudare a foilor cu două șuruburi nu este un concurs de popularitate. Este o decizie de termodinamică și logistică. Alegeți greșit și veți consuma costul în deșeuri, timpi de nefuncționare și pierderi de producție în fiecare schimb.
Acest ghid este scris pentru managerii de fabrică, echipele de achiziții și inginerii de proces care au nevoie de date solide, nu de luciu de marketing. Vom compara elementele fundamentale ale designului șurubului extruderului, plafoanele capacității de ieșire, comportamentul ratei de forfecare, omogenitatea topiturii, arderea energiei și costul total de proprietate.
Cum designul șurubului extruder dictează calitatea foii
O mașină de extrudare a foilor cu un singur șurub rulează un șurub cu corp solid în interiorul unui butoi încălzit. Adâncimea zborului, raportul de compresie și raportul L/D controlează topirea, amestecarea și creșterea presiunii. Dacă rășina dvs. este îngăduitoare, cum ar fi PP sau PE standard, un șurub de barieră bine proiectat cu o secțiune de amestecare Maddock vă va oferi o foaie acceptabilă.
Extruderele cu un singur șurub se bazează pe disiparea vâscoasă pentru topire. Ieșirea este strâns cuplată cu viteza șurubului. Apăsați prea tare pentru o capacitate de ieșire mai mare și creșteți viteza de forfecare, supraîncălziți topitura și urmăriți balonul de variație.
Mașina de extrudare a foilor cu două șuruburi schimbă jocul. Șuruburile de îmbinare co-rotative creează pompare cu deplasare pozitivă. Materialul este frământat între vârfurile de zbor și pereții butoiului, transferat în modele în formă de opt. Obțineți amestecare distribuită și dispersvă, plus devolatilizare într-un butoi. Pentru rețete grele de remăcinare sau compuși umpluți cu minerale, această arhitectură este adesea nenegociabilă.
Am pus în funcțiune linii cu un singur șurub care rulau la 800 kg/h pe homopolimer PP. Am văzut, de asemenea, aceeași platformă sufocându-se la 30% re-macinare post-industrială, deoarece designul șurubului extruderului nu a putut face față variațiilor de densitate în vrac. Șurubul dublu a înghițit acel măcinat la 1.200 kg/h.
Capacitatea de ieșire: unde trăiește adevăratul blocaj
Cumpărătorii se fixează pe dimensiunea motorului. Adevăratul blocaj este calitatea topiturii, nu cai putere.
O mașină modernă de extrudare a foilor cu un singur șurub în intervalul de la 150 mm la 200 mm livrează de obicei 600 kg/h până la 1.200 kg/h pe poliolefine standard. Este suficient pentru ambalarea mărfurilor și foaia de bază pentru termoformare.
Platformele cu două șuruburi se scalează diferit. Deoarece topirea este condusă mecanic, puteți rula factori de umplere mai mari fără aceeași penalizare termică. Pe rășinile PET sau cu MFI ridicate, cifrele de capacitate de producție durabilă de la 1.500 kg/h până la 2.500 kg/h sunt comune dintr-o linie cu amprentă similară. Cuvântul cheie este durabil. Oricine poate trece o linie timp de zece minute. Întrebarea este dacă indicatorul dvs. rămâne în +/- 3% pentru o tură de opt ore.
Debitul dublu șurub este înșelător dacă în aval este subdimensionat. Am văzut extrudere evaluate la 2.000 kg/h acoperite la 1.400 kg/h de stiva de calandrare.
Viteza de forfecare și riscul de deteriorare termică
Rata de forfecare cauzează cea mai silentioasă daune în extrudarea foii. Nu simți întotdeauna miros de degradare. Uneori apare ca fragilitate șase luni mai târziu, sau ceață într-un panou optic.
Într-o mașină de extrudare a foii cu un singur șurub, rata de forfecare atinge vârfurile în spațiul de zbor și secțiunea de amestecare. Valorile tipice variază de la 50 s^-1 la 150 s^-1, în funcție de viteza și diametrul șurubului. Pentru materialele sensibile la forfecare precum PVC, acest lucru necesită viteze conservatoare și secțiuni lungi de tranziție. Împingeți prea tare și obțineți piele de rechin, acumulare de morți sau degradare totală.
Sistemele cu două șuruburi oferă mai mult control. Cu elementele cu șuruburi modulare, puteți introduce blocuri de frământare de diferite grosimi și unghi de eșalonare pentru a regla profilul vitezei de forfecare de-a lungul cilindrului. Puteți pedepsi materialul acolo unde are nevoie de amestecare dispersivă, apoi treceți la transportul cu forfecare scăzută pentru pomparea blândă a topiturii. Acesta este motivul pentru care o mașină de extrudare a foilor cu două șuruburi domină în polimerii de inginerie unde ferestrele termice sunt înguste.
La JWELL, rulăm simulări ale vitezei de forfecare pentru rețetele clienților înainte de finalizarea configurațiilor. Dacă materialul dvs. se degradează la 20 de grade Celsius din fereastra de procesare, aveți nevoie de acest control.
Omogenitatea topiturii și dispersia aditivilor
Uniformitatea ecartamentului foii începe în extruder, nu în matriță. O matriță poate distribui doar ceea ce îi oferă extruderul.
Sistemele cu un singur șurub sunt mai slabe la amestecarea dispersivă. Un șurub de barieră desparte destul de bine polimerul topit și cel netopit, dar nu se potrivește cu despicarea și reorientarea repetată în interiorul unei zone de îmbinare cu două șuruburi. Dacă aveți nevoie de distribuție uniformă de talc sau CaCO3 pentru rigiditate în a Mașină de extrudare a foilor PP , veți vedea dungi și benzi de măsurare pe un singur șurub cu mult înaintea unui șurub dublu.
Acestea fiind spuse, dacă rețeta ta este curată și pre-compusă, un singur șurub poate livra. Am rulat folie PP de înaltă claritate pentru tăvi termoformate pentru alimente pe linii cu un singur șurub la JWELL care a trecut fiecare test optic. Capacitatea cu două șuruburi ar fi fost risipă.
Versatilitatea materialului și toleranța materiilor prime
Realitatea dvs. de materie primă ar trebui să conducă alegerea arhitecturii.
Extruderele cu un singur șurub preferă peleți consistenti. Variațiile largi de densitate în vrac, alimentarea cu pulbere sau măcinarea ridicată perturbă transportul solidelor în gâtul de alimentare. Dacă plantele dvs. provin din rășină de la mai mulți furnizori sau dacă intenționați să efectuați o macinare grea în fabrică, un singur șurub vă va pedepsi cu creșterea rapidă.
Extruderele cu două șuruburi sunt construite pentru haosul materiilor prime. Geometria lor pozitivă de transport este mai puțin sensibilă la densitatea în vrac, iar capacitățile de aerisire permit alimentarea directă cu fulgi PET fără cristalizatoare separate. Dacă evaluați o mașină de extrudare a foilor din PP, dar știți că materia primă va trece la amestecuri de copolimeri reciclați, șurubul dublu vă oferă opționalitate.
Avem un client în Asia de Sud-Est care a început să folosească PP homopolimer virgin, apoi a trecut la 50% remacinat post-industrial în decurs de optsprezece luni. Linia lor cu un singur șurub avea nevoie de o atenție constantă. Linia cu șuruburi gemene de alături rula acea rețetă fără echipaj în tura de noapte.
Consumul de energie și sarcina de răcire
Energia nu este doar motorul extruderului. Este încălzirea butoiului, răcirea butoiului, pompa de topire, încălzitoarele de matrițe și instalația de răcire pentru rolele dvs. de calandre.
Sistemele cu un singur șurub sunt eficiente din punct de vedere mecanic în punctul lor favorabil. Consumul specific de energie al poliolefinelor poate fi de la 0,15 kWh/kg până la 0,22 kWh/kg. Sarcina de răcire este moderată.
Sistemele cu două șuruburi consumă mai multă putere pe kilogram. Acțiunea de îmbinare și blocurile de frământare împing energia specifică la 0,20 kWh/kg până la 0,30 kWh/kg. Cu toate acestea, recuperați costul printr-un debit mai mare pe metru de suprafață, deșeuri mai mici la rețete dificile și capacitatea de a sări peste un pas separat de amestecare. Dacă urma să cumpărați un amestecător cu două șuruburi plus o linie de tablă cu un singur șurub, extruderul direct cu două șuruburi este aproape întotdeauna calea de capex inferioară.
Luați în considerare și turnul dvs. de răcire. Forfecare mai mare înseamnă mai multă căldură de frecare. Dimensionați răcitorul cu rulouri pentru condiții ambientale de vară de vârf.
Spațiu, întreținere și TCO
O mașină de extrudare a foilor cu un singur șurub este compactă. O cutie de viteze, un rulment axial, un șurub de tras. Ferestrele de întreținere sunt mai scurte. Schimbarea șuruburilor este o muncă de dimineață cu o macara și doi tehnicieni.
Sistemele cu două șuruburi sunt mai largi. Două șuruburi înseamnă doi rulmenți axiali, o cutie de viteze mai complexă și secțiuni de cilindru care trebuie să se alinieze la toleranțele micrometrice. Asamblarea elementului șurub durează mai mult. Uzura blocurilor de framantat este reala, mai ales in cazul retetelor umplute cu sticla.
Costul total de proprietate nu este doar piese de schimb. Este vorba despre costul rebuturilor, costul timpului de nefuncționare și costul de oportunitate al rețetelor pe care nu le puteți rula. O mașină de extrudare a foilor cu două șuruburi cu o primă de întreținere de cinci ani de 40.000 USD poate învinge totuși un singur șurub dacă economisește 80.000 USD pe an în deșeuri și materiale necorespunzătoare.
Le spun cumpărătorilor să ruleze un model TCO de trei ani, nu o comparație de preț de achiziție. Luați în considerare amestecul de rășini, tariful de energie electrică și rata de muncă a operatorului.
Ce mașină ar trebui să cumpărați?
Iată îndrumarea mea clară după punerea în funcțiune a ambelor arhitecturi pe patru continente.
Cumpărați o mașină de extrudare a foilor cu un singur șurub dacă utilizați peleți precompuși, cu o singură rășină, de volum mare, cu re-macinare minimă. Dacă produsele dvs. sunt folii PP, PS sau PE pentru ambalare și termoformare, simplitatea și costul de capital mai mic câștigă.
Cumpărați o mașină de extrudare a foilor cu două șuruburi dacă utilizați polimeri de inginerie, foi umplute cu minerale, remate grele sau rețete cu mai multe componente care necesită amestecare reactivă sau devolatilizare. Dacă modelul dvs. de afaceri depinde de flexibilitatea materialului sau dacă trebuie să extrudați PET-ul direct din fulgi, șurubul dublu nu este opțional. Este tehnologia care permite.
Pentru operațiunile care se află pe ambele lumi, JWELL oferă configurații hibride și linii tandem care împerechează o secțiune de topire cu două șuruburi cu o pompă de topire cu un singur șurub pentru generarea de presiune.
FAQ
Un mâner de extruder cu un singur șurub se poate rectifica?
Da, în procente modeste. Până la 15% până la 20% remacinat este de obicei gestionabil dacă dimensiunea particulelor și densitatea în vrac sunt apropiate de granulele virgine. Dincolo de asta, veți vedea creșterea furajelor, cu excepția cazului în care adăugați un alimentator sau un umplutor lateral.
Un șurub dublu este întotdeauna mai rapid decât un singur șurub?
Nu neapărat. Un șurub dublu poate procesa materiale mai dificile la rate mai mari, dar pe poliolefine ușoare, un singur șurub mare poate egala sau chiar depăși capacitatea de ieșire durabilă a unui șurub dublu mai mic. Avantajul cu două șuruburi este flexibilitatea și calitatea topiturii, nu viteza brută.
Designul șurubului extruderului afectează claritatea foii?
Absolut. Topirea slabă și amestecarea inadecvată creează geluri netopite, dungi și defecte optice. Pentru aplicații de înaltă claritate, un șurub dublu sau un singur șurub cu barieră specializată și geometrie de amestecare este esențial. Specificați întotdeauna cerințele dumneavoastră optice înainte de proiectarea șurubului.
Care are un consum mai mic de energie pe kilogram?
Pe rășini simple, un singur șurub câștigă de obicei pe consumul specific de energie. În cazul rețetelor complexe care ar necesita precompunere, șurubul dublu câștigă prin eliminarea unui întreg pas de proces. Comparați energia la nivel de sistem, nu doar absorbția motorului extruderului.
Pot face upgrade de la un șurub la un șurub dublu mai târziu?
Nu ușor. Cutia de viteze, rulmentul axial, structura cilindrului și sistemele de alimentare sunt fundamental diferite. Dacă anticipați complexitatea rețetei în planul dvs. de trei ani, specificați acum șurubul dublu. Economia de modernizare funcționează rar.
Liniile cu un singur șurub de la JWELL livrează de obicei 14 până la 18 săptămâni ARO. Platformele cu două șuruburi, datorită potrivirii elementelor șuruburilor și timpilor de livrare ale cutiei de viteze, sunt de obicei între 18 și 24 de săptămâni. Planificați calendarul proiectului în consecință.
Dacă nu sunteți sigur ce arhitectură se potrivește cu programul dvs. de foi, trimiteți JWELL specificația dvs. de rășină, capacitatea țintă de ieșire și gama de gabarit de produs. Inginerii noștri de proces vor modela designul șurubului extruderului, vor prezice expunerea la rata de forfecare și vor recomanda platforma care face bani pe podeaua dumneavoastră. Teoria este ieftină. Realitatea termodinamică este ceea ce construim în jurul nostru.
