ความแตกต่างระหว่างเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่และเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวในการแปรรูปพีวีซี

เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่เป็นเครื่องจักรที่พบมากที่สุดในอุตสาหกรรมพลาสติกดัดแปลง ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการแปรรูปพอลิเมอร์และพื้นที่การผลิตและการแปรรูปอื่นๆ เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่มีหลากหลายประเภท สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักคือแบบเกียร์และแบบไม่เกียร์ เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แบบเกียร์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักคือแบบหมุนเป็นไอโซทรอปิกและแบบหมุนเป็นเฮเทอโรทรอปิก.

ความแตกต่างในหลักการการทำงานระหว่างเครื่องอัดรีดแบบเกลียวคู่แกนร่วมและเครื่องอัดรีดแบบเกลียวเดี่ยว

โครงสร้างและการทำงานของเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แกนสมมาตรมีลักษณะคล้ายกับเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวมาก แต่มีความแตกต่างอย่างมากในหลักการการทำงาน โดยเฉพาะในแง่มุมต่อไปนี้:

1. การขนส่งแบบบังคับ ให้หมุนเกลียวคู่ในทิศทางเดียวกัน เมื่อเกลียวทั้งสองหมุนสวนทางกับความเร็วในการเคลื่อนที่ เกลียวหนึ่งจะดึงวัสดุเข้าไปในช่องตาข่าย และเกลียวอีกตัวจะดันวัสดุออกจากช่อง ผลลัพธ์คือวัสดุจะเคลื่อนจากช่องเกลียวหนึ่งไปยังช่องเกลียวถัดไป วัสดุที่เคลื่อนไปตามเกลียวจะมีรูปร่างเป็น “∞” ไปในทิศทางของหัวเครื่อง ซึ่งเป็นการบังคับให้วัสดุเคลื่อนที่ไปข้างหน้า.
2. การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและการผสม สกรูคู่หมุนแบบไอโซทรอปิกที่มีการกัดกันที่ช่องว่างมีขนาดเล็กมาก ปลายสกรูและร่องสกรูเคลื่อนที่ในทิศทางตรงข้ามกัน ความเร็วสัมพัทธ์มีขนาดใหญ่ ดังนั้นพื้นที่การกัดกันจึงมีความเร็วเฉือนสูงมาก แรงเฉือนมีขนาดใหญ่มาก ผลการผสมจึงดีกว่าเครื่องอัดรีดสกรูเดี่ยวและเครื่องอัดรีดสกรูคู่หมุนแบบอะนิสโทรปิก.
3. ทำความสะอาดตัวเองได้ เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่หมุนรอบทิศทางเดียวกัน เนื่องจากฟันสกรูและร่องสกรูในโซนการกัดฟันเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้าม ความเร็วสัมพัทธ์จึงมีขนาดใหญ่ จึงมีความเร็วการเฉือนค่อนข้างสูง สามารถขูดวัสดุที่สะสมติดอยู่กับสกรูออกได้ มีประสิทธิภาพการทำความสะอาดตัวเองที่ดีมาก ทำให้เวลาที่วัสดุอยู่ในเครื่องสั้นมาก และไม่เกิดการเสื่อมสภาพเฉพาะจุดได้ง่าย.
4. การทำให้วัสดุเป็นพลาสติก ขนาดของช่องว่างของสกรูมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพของการทำให้วัสดุเป็นพลาสติก ช่องว่างที่เล็กกว่าจะมีแรงเฉือนมากขึ้น แต่ปริมาณวัสดุที่ผ่านจะลดลง; ช่องว่างที่ใหญ่กว่า ปริมาณวัสดุที่ผ่านจะเพิ่มขึ้น แต่แรงเฉือนจะลดลง.
5. การบีบอัดวัสดุ การบีบอัดวัสดุด้วยเครื่องอัดรีดสกรูคู่แบบไอโซทรอปิกมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการอื่น ๆ และให้ผลลัพธ์ที่ดีในภาพรวม.
6. วิธีการชาร์จ เครื่องอัดรีดแบบเกลียวคู่แกนร่วมต้องการการป้อนวัตถุดิบในปริมาณที่สม่ำเสมอและแม่นยำ โดยใช้วิธีการป้อนแบบมีช่องว่าง (metering hunger feeding method).
7. ไอเสีย. อันเป็นผลมาจากการให้อาหารแบบอดอยาก คุณสามารถใช้เส้นลีดขนาดใหญ่ในการส่งผ่านองค์ประกอบ เพื่อให้ร่องเกลียวในสภาวะที่ว่างเปล่าที่แรงดันศูนย์ เพื่อให้คุณสามารถกำหนดส่วนไอเสียได้.

การประยุกต์ใช้เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่

เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่สามารถแบ่งออกเป็นแบบสกรูคู่แบบไม่สมมาตรและแบบสกรูคู่แบบสมมาตรตามความแตกต่างของทิศทางการหมุนของสกรูทั้งสอง.

เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่หมุนร่วมแบบประสานกันถูกใช้อย่างแพร่หลายในการปรับเปลี่ยนทางเคมีกายภาพของเรซินเมทริกซ์ เช่น การเติม การเสริมแรง การเพิ่มความเหนียว การอัดรีดปฏิกิริยา และอื่นๆ.

ด้วยวัตถุดิบที่หลากหลายซึ่งกระจายตัวอยู่ การผสมแบบกระจายตัวควรใช้เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แกนเดียวกันแบบผสมเป็นเนื้อเดียวกัน และรูปด้านบนแสดงเวกเตอร์ความเร็วของสกรูคู่แกนเดียวกันที่หมุนสวนทางกัน ดังนั้นการหมุนแบบเป็นเนื้อเดียวกันของสกรูคู่แกนเดียวกันและการหมุนแบบเป็นเนื้อเดียวกันของสกรูคู่แกนเดียวกันเมื่อเทียบกับผลของการเฉือนแล้วจะมีขนาดใหญ่กว่ามาก จึงไม่เหมาะสำหรับการผสมและการขึ้นรูป PVC.

ผงแคลเซียมคาร์บอเนต, ผงทัลคัม, ไทเทเนียมไดออกไซด์, ปริมาณฟิลเลอร์ทั่วไป 30% ถึง 60%, ฟิลเลอร์มาสเตอร์แบทช์สูงสุด 80% เป็นสิ่งที่ใช้กันทั่วไปในพลาสติกฟิลเลอร์ผสมเนื่องจากผงฟิลเลอร์มีปริมาณอากาศอยู่มาก ในบริเวณที่สกรูทำการนวด อากาศจะถูกแยกออกมา ส่งผลให้วัสดุไหลย้อนกลับเข้าไปในร่องของสกรู ซึ่งส่งผลต่อการลำเลียงผงในทางบวก และในที่สุดจะลดปริมาณการอัดขึ้นรูปลง.

ตัวอย่างการใช้งานของเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่: การผลิตเม็ดพลาสติกเสริมใยแก้วชนิดหน่วงไฟ (เช่น PA6, PA66, PET, PBT, PP, PC ที่เสริมคุณสมบัติหน่วงไฟเป็นพิเศษ ฯลฯ); การผลิตเม็ดพลาสติกที่มีสารหน่วงไฟสูง (เช่น PE, PP ที่เติม CaCO3 75%);วัสดุที่ไวต่อความร้อนในการทำเม็ด (เช่น PVC, วัสดุสายเคเบิล XLPE); เม็ดสีเข้มข้น (เช่น 50% ที่เติมด้วยผงสี); เม็ดสีป้องกันไฟฟ้าสถิต, โลหะผสม, สี, การผสมเม็ดที่มีสารเติมเต็มต่ำ; วัสดุสายเคเบิล; วัสดุสายเคเบิล; วัสดุสายเคเบิล; วัสดุสายเคเบิล. การผสมเติมเต็มและทำเม็ด; การทำเม็ดวัสดุสายเคเบิล (เช่น วัสดุหุ้ม, วัสดุฉนวน);การบดเม็ดวัสดุท่อ XLPE (เช่น มาสเตอร์แบทช์สำหรับการเชื่อมขวางด้วยน้ำร้อน); การผสมและการอัดรีดพลาสติกเทอร์โมเซตติ้ง (เช่น เรซินฟีนอลิก, เรซินอีพ็อกซี่, การเคลือบผง); กาวร้อนละลาย, การบดเม็ดปฏิกิริยาการอัดรีด PU (เช่น กาวร้อนละลาย EVA, โพลียูรีเทน); เรซิน K, การบดเม็ด SBS เพื่อลดการระเหย และอื่น ๆ.

ข้อดีและข้อเสีย

เนื่องจากความซับซ้อนของการออกแบบโครงสร้างและการประมวลผลของเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ การพัฒนาทางทฤษฎีจึงยังไม่สมบูรณ์แต่การออกแบบร่วมกันของเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แกนสมมาตรสามารถจัดเรียงและผสมผสานกับองค์ประกอบเกลียวและองค์ประกอบของถังในรูปทรงเรขาคณิตที่หลากหลายได้ และตามประสบการณ์ ทฤษฎี การปฏิบัติ และการตรวจสอบ ทำให้สามารถปรับให้เหมาะสมกับความต้องการในการผสมที่แตกต่างกันเพื่อตอบสนองต่อสูตรกระบวนการที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แกนสมมาตรมีความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่งมาก โดยเฉพาะในแง่มุมต่อไปนี้:

1. ประสิทธิภาพการผสม: เมื่อสกรูทั้งสองทำงานร่วมกัน และสามารถเพิ่มได้ตามความต้องการขององค์ประกอบเกลียวต่างๆ เช่น องค์ประกอบป้องกันการเกลียว องค์ประกอบแผ่นจานที่ทำงานร่วมกัน องค์ประกอบแผ่นฟันเฟือง เป็นต้น เพื่อควบคุมการเฉือน/การผสมอย่างแม่นยำ ทำให้ความเข้มข้นและคุณภาพของการผสม (ไม่ว่าจะเป็นการกระจายหรือการกระจายตัว) สามารถควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นสิ่งที่เครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวไม่สามารถทำได้.
2. ความยืดหยุ่นในการประมวลผล: เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่หมุนตามกันมักใช้การป้อนแบบหิวเพื่อวัดปริมาณ การผลิตขึ้นอยู่กับปริมาณการป้อน ไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วของสกรู เป็นตัวแปรที่สามารถควบคุมได้อย่างอิสระ และสามารถจัดการได้อย่างยืดหยุ่นในเครื่องที่มีฟังก์ชันการประมวลผลหลากหลาย เช่น การหลอม การผสม การระบาย การทำปฏิกิริยา เป็นต้น.
3. การควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการ: ด้วยการกระจายตัวของเวลาการพักตัวที่แคบ การถ่ายเทความร้อนด้วยการพาความร้อนที่ดีขึ้น และโปรไฟล์อุณหภูมิที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ เครื่องอัดรีดแบบเกลียวคู่แกนร่วมสามารถสร้างประวัติของเวลาการเฉือน-อุณหภูมิที่ดีขึ้นในกระบวนการอัดรีด และใช้พลังงานกลในขอบเขตที่กว้างขึ้น ทำให้ได้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่เสถียรมากขึ้น.
4. ประสิทธิภาพการผลิตกระบวนการที่สูงขึ้น: การเคลื่อนย้ายแบบการแทนที่เชิงบวกของสกรูสามารถจัดการกับวัตถุดิบหลากหลายชนิดและสูตรผสมต่างๆ ได้มากขึ้น พร้อมลดเวลาหยุดทำงานให้น้อยลง.
5. เศรษฐกิจที่สูงขึ้น: เนื่องจากความยืดหยุ่นของกระบวนการผลิตที่สูงและประสิทธิภาพการผลิตที่สูง สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ปลายทางได้หลากหลายมากขึ้นพร้อมความสม่ำเสมอในคุณภาพของผลิตภัณฑ์ในระดับสูง และสามารถชดเชยการสึกหรอของสกรูได้โดยการปรับความเร็วของสกรู.

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แบบอะนิสโทรปิกและเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยว

หลักการป้อนของเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แกนไขว้ชนิดไม่เป็นเนื้อเดียวกันคืออะไร?

ในเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แกนไขว้แบบไม่สมมาตร วัสดุจะถูกส่งด้วยวิธีการเคลื่อนที่แบบแทนที่เชิงบวก คล้ายกับในปั๊มเกียร์เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แกนไขว้แบบไม่สมมาตรมีความเร็วในการหมุนต่ำ การสร้างความร้อนจากการเฉือนของวัสดุต่ำ และวัสดุไม่แตกตัวได้ง่าย จึงไม่ต้องการความเสถียรทางความร้อนสูงของวัสดุ และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขึ้นรูปและแปรรูปวัสดุที่ไวต่อความร้อน (เช่น PVC)เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่มีคุณสมบัติเป็นไอโซทรอปิก เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่มีคุณสมบัติเป็นไอโซทรอปิกจะมีประสิทธิภาพในการลำเลียงสูงกว่า มีผลในการระบายอากาศและผลในการหลอมที่ดีกว่า แม้ว่าความสามารถในการกระจายตัวและการผสมของวัสดุจะด้อยกว่าเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่มีคุณสมบัติเป็นไอโซทรอปิก แต่มีความสามารถในการสร้างแรงดันที่เสถียรในหัวอัดรีดได้ดีกว่า จึงเหมาะสำหรับการอัดรีดผลิตภัณฑ์โดยตรงมากกว่านอกเหนือจากการใช้เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่มีลักษณะไม่เป็นเนื้อเดียวกันแทนเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวแล้ว คุณยังสามารถกำจัดกระบวนการทำให้เม็ดพลาสติกก่อนการอัดรีดได้ โดยทำการอัดรีดผง PVC โดยตรง ทำให้ต้นทุนของผลิตภัณฑ์ลดลง เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่หมุนเวียนที่มีลักษณะไม่เป็นเนื้อเดียวกันนี้ใช้หลักในการอัดรีดท่อ PVC โปรไฟล์ แผ่น และเม็ดพลาสติกเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ขนานชนิดไม่เป็นเนื้อเดียวกันได้เริ่มนำมาใช้ในสายการผลิตท่อ HDHDPE ขนาดใหญ่แล้ว.

เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ทรงกรวยแบบไม่สมมาตรถูกใช้ในกระบวนการอัดรีดผลิตภัณฑ์ PVC มาอย่างยาวนาน แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีตัวอย่างการใช้งานเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ทรงกรวยแบบไม่สมมาตรในประเทศสำหรับการอัดรีดท่อโพลีโอเลฟิน และจากการปฏิบัติจริงแสดงให้เห็นว่าประสบความสำเร็จในระดับสูง วัตถุประสงค์ของการปฏิบัตินี้คือเพื่อประหยัดพลังงานเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ทรงกรวยขนาด 65 บอดี้ 132 มม. กำลังมอเตอร์ขับเคลื่อนเพียง 37 กิโลวัตต์ ในการอัดรีดท่อโพลีเอทิลีน ขนาดท่อและปริมาณการผลิตสามารถเทียบเท่ากับเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวขนาด 75 มม. หรือแม้แต่ 80 มม. และโดยทั่วไปแล้ว เครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวขนาด 75 มม. หรือ 80 มม. กำลังขับเคลื่อนอย่างน้อย 90 กิโลวัตต์ประเทศต่าง ๆ ได้มีผลิตภัณฑ์การอัดรีดแบบสกรูคู่ขนานที่มีลักษณะเฉพาะทางแยกที่พร้อมใช้งานแล้วประเทศต่างชาติมีประสบการณ์ที่สมบูรณ์แล้วในการผลิตผลิตภัณฑ์ด้วยการอัดรีดแบบคู่ขนานที่มีสกรูคู่ขนานแบบอานิสโทรปิก ซึ่งเป็นทางเลือกในประเทศที่ใช้สกรูคู่ขนานแบบอานิสโทรปิกทรงกรวย หรือพิจารณาจากต้นทุนของอุปกรณ์ การผลิตสกรูคู่ขนานแบบอานิสโทรปิกมีต้นทุนสูงกว่าสกรูคู่ขนานแบบอานิสโทรปิกทรงกรวย.

วิธีการใช้นี้ไม่ใช่ทางเลือกที่ง่ายอย่างแน่นอน เนื่องจากประสิทธิภาพการไหลของโพลีเอทิลีนที่หลอมละลายและพีวีซีที่หลอมละลายมีความแตกต่างที่ชัดเจน ดังนั้นสำหรับการอัดขึ้นรูปผลิตภัณฑ์พีวีซีสำหรับเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ทรงกรวยแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ความจำเป็นในการออกแบบสกรูใหม่สามารถใช้สำหรับการอัดขึ้นรูปโพลีเอทิลีนได้ และหัวฉีดก็ควรได้รับการปรับเปลี่ยนตามไปด้วยในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บางคนพยายามที่จะอัดขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ด้วยเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่มีคุณสมบัติไอโซทรอปิก (รวมถึงแบบสกรูคู่กรวยและแบบสกรูคู่แบน)มีความคืบหน้าบ้างแล้ว แต่ผมคิดว่าจากมุมมองของการประหยัดพลังงาน ไม่มีความแตกต่างมากนักระหว่างสกรูคู่แบบไอโซทรอปิกและแอนไอโซทรอปิก และสกรูคู่แบบไอโซทรอปิกมีความยากลำบากมากกว่าในการสร้างแรงดันที่เสถียรของหัว ซึ่งไม่ง่ายเหมือนการนำสกรูคู่แบบแอนไอโซทรอปิกมาใช้โดยตรง.

ความแตกต่างหลักระหว่างเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แบบอะนิโซทรอปิกและเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวมีดังต่อไปนี้สองประการ:

1. กลไกการลำเลียงของเครื่องจักรมีความแตกต่างกัน การลำเลียงวัสดุในเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวเป็นแบบการไหลแบบลาก (drag-type flow) ของแข็งจะถูกลำเลียงโดยการลากเสียดทาน ในขณะที่ของเหลวจะถูกลำเลียงโดยการลากเนื่องจากความหนืด ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างวัสดุของแข็งกับพื้นผิวโลหะ รวมถึงความหนืดของของเหลวที่หลอมเหลว เป็นปัจจัยหลักที่กำหนดความสามารถในการลำเลียงของเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวในเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่หมุนสวนทาง วัสดุจะถูกส่งผ่านด้วยการเคลื่อนที่แบบแทนที่เชิงบวก เมื่อสกรูหมุน วัสดุจะถูกผลักไปข้างหน้าอย่างบังคับโดยเกลียวที่สอดประสานกัน ความสามารถในการส่งผ่านแบบแทนที่เชิงบวกขึ้นอยู่กับความใกล้ชิดระหว่างเกลียวของสกรูหนึ่งกับเกลียวของอีกสกรูหนึ่ง เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่หมุนสวนทางที่มีเกลียวสอดประสานกันอย่างแน่นหนาจะให้ผลการแทนที่เชิงบวกสูงสุด.
2. สนามความเร็วของพวกเขามีความแตกต่างกัน โปรไฟล์ความเร็วในเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวค่อนข้างชัดเจนและอธิบายได้ง่าย ในขณะที่สถานการณ์ในเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่มีความซับซ้อนมากและอธิบายได้ยาก สาเหตุหลักมาจากการมีอยู่ของโซนที่สกรูกัดกันในเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่การไหลที่ซับซ้อนซึ่งเกิดขึ้นในบริเวณที่ฟันเฟืองกัดกันทำให้เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่มีข้อได้เปรียบหลายประการ เช่น การผสมที่เพียงพอ การถ่ายเทความร้อนที่สม่ำเสมอ ความสามารถในการหลอมละลายที่แข็งแกร่ง และประสิทธิภาพการระบายที่ดี อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์สถานะการไหลของบริเวณที่ฟันเฟืองกัดกันนั้นทำได้ยาก.