Dubbelschroefsextruders verhogen de efficiëntie van PVC-buizen en verlagen de kosten

Stel je een fabriek voor plastic buizen voor waar twee extruders naast elkaar werken: de ene een traditionele enkelschroefmachine, de andere een hoogrendement dubbelschroefmodel. Terwijl de eerste worstelt met PVC-droge mengsels, vaak last heeft van verstoppingen en kwaliteitsproblemen, verwerkt de laatste het materiaal moeiteloos, met een hogere output, een lager energieverbruik en minder behoefte aan dure additieven. Dit is geen hypothetisch geval, maar een reële demonstratie van de superieure prestaties van dubbelschroefextruders in de buizenproductie, met name bij de verwerking van PVC.

Dubbelschroefextruders, ook wel dubbelschroefextrusiemachines genoemd, vormen een cruciaal onderdeel van de polymerenverwerking. In vergelijking met enkelschroefextruders bieden ze aanzienlijke voordelen bij het transporteren, mengen, plastificeren en ontgassen van materialen, met name bij het verwerken van schuifgevoelige materialen, polymeren met slechte stroomkarakteristieken of materialen die vluchtige componenten bevatten. In de buizenproductie worden dubbelschroefextruders veelvuldig gebruikt bij de verwerking van verschillende materialen, waaronder polyvinylchloride (PVC) en polyolefinen (PO), waarbij hun belang het meest uitgesproken is bij de productie van PVC-buizen.

Dubbelschroefextruders bestaan voornamelijk uit een aandrijfsysteem, een extrusie-eenheid, een verwarmings-/koelsysteem, een besturingssysteem en hulpapparatuur. De kerncomponenten zijn twee in elkaar grijpende schroeven die in dezelfde of tegengestelde richting kunnen draaien. Op basis van de mate van schroefingrijping kunnen ze worden gecategoriseerd als in elkaar grijpende of niet-in elkaar grijpende typen. In elkaar grijpende dubbelschroefextruders bieden een superieure transportcapaciteit en mengeffectiviteit, waardoor ze ideaal zijn voor PVC-verwerking, terwijl niet-in elkaar grijpende modellen beter geschikt zijn voor schuifgevoelige materialen.

Materiaal komt binnen via de invoerpoort en wordt naar voren getransporteerd door de roterende schroeven. Tegelijkertijd wordt het materiaal door wrijving tussen schroeven en cilinder plus externe verwarming geleidelijk verwarmd, gesmolten en geplastificeerd. Het speciale ontwerp van de schroeven zorgt voor een grondige menging en afschuiving tijdens het transport, waardoor een uniforme verdeling en optimale plastificatie wordt bereikt. Ten slotte verlaat het gesmolten materiaal via de matrijs om het gewenste buisprofiel te vormen. Tijdens het extruderen kunnen vluchtige componenten worden verwijderd via ontluchtingspoorten, waardoor de productkwaliteit wordt verbeterd.

PVC-buizen worden veel gebruikt in de bouw, de sanitair- en de chemische industrie vanwege hun uitstekende corrosiebestendigheid, druktolerantie en kosteneffectiviteit. PVC brengt echter verwerkingsuitdagingen met zich mee, omdat het gevoelig is voor ontleding en degradatie. Dubbelschroefextruders zijn het apparaat bij uitstek geworden voor de productie van PVC-buizen dankzij verschillende unieke voordelen.

In tegenstelling tot enkelschroefextruders die afhankelijk zijn van wrijving tussen materiaal en cilinder, gebruiken dubbelschroefmodellen positieve verplaatsingstransport. In elkaar grijpende schroeven creëren opeenvolgende C-vormige kamers die materiaal geforceerd voortbewegen, onafhankelijk van de wrijvingseigenschappen. Dit is met name waardevol voor PVC-droge mengsels, die slechte stroomkarakteristieken vertonen en de neiging hebben om in enkelschroefsystemen te slippen.

De complexe schroefontwerpen bevatten speciale elementen zoals afschuifblokken en mengtanden die pigmenten, vulstoffen en additieven effectief verspreiden en tegelijkertijd voldoende afschuifkracht genereren door nauwe cilinderspelingen om een grondige plastificatie te garanderen, wat cruciaal is voor het bereiken van optimale mechanische eigenschappen en oppervlaktekwaliteit van PVC-buizen.

Zelfreinigende schroefontwerpen voorkomen materiaalophoping en ontleding door een dunne materiaalfilm tussen schroeven en cilinder te behouden. Een smalle verblijftijdverdeling zorgt voor een uniforme verwarming, waardoor hotspots worden geëlimineerd. Deze kenmerken maken een aanzienlijke vermindering van het gebruik van warmtestabilisatoren mogelijk, waardoor de productiekosten worden verlaagd.

Door de pelletiseerstap die nodig is voor conventionele processen te elimineren, kunnen dubbelschroefextruders PVC-droge mengsels direct verwerken, waardoor zowel de productiekosten (met 15-20%) als de thermische geschiedenis worden verlaagd en potentiële verontreiniging door tussenliggende processen wordt geminimaliseerd.

Moderne dubbelschroefextruders bevatten energiebesparende technologieën zoals hoogrendementsmotoren en intelligente temperatuurregelsystemen. Hun hoge doorvoercapaciteit maakt het vaak mogelijk om met één dubbelschroeflijn twee enkelschroefopstellingen te vervangen, waardoor zowel de kapitaalinvestering als de vloeroppervlakte worden bespaard.

Deze machines bieden uitzonderlijke aanpassing door de instelbare schroefspoed, speling en elementconfiguratie. Extra functies zoals vacuümontluchting voor het verwijderen van vluchtige stoffen en vroege ontgassing verbeteren de productkwaliteit verder.

Hoewel enkelschroefextruders nog steeds veel worden gebruikt voor de verwerking van polyolefinen, schiet hun prestaties met PVC aanzienlijk tekort ten opzichte van de mogelijkheden van dubbelschroeven. De volgende tabel belicht de belangrijkste verschillen:

Belangrijke parameters voor de selectie van apparatuur zijn onder meer:

• Schroefdiameter: Variërend van 30 mm tot 200 mm, bepalend voor de doorvoercapaciteit
• Lengte-tot-diameterverhouding (L/D): Meestal 18:1 tot 36:1, wat van invloed is op de verblijftijd en de mengkwaliteit
• Schroefsnelheid: Beïnvloedt de uitvoersnelheid en de afschuifintensiteit
• Verwarmingscapaciteit: Moet overeenkomen met de materiaalsmelteigenschappen en de productie-eisen

Opkomende trends zijn onder meer:

• Slimme productie: Integratie van geavanceerde sensoren en data-analyse voor procesoptimalisatie
• Energiebesparing: Implementatie van warmteterugwinningssystemen en verbeterd thermisch beheer
• Grootschalige productie: Ontwikkeling van modellen met een grotere diameter voor zware toepassingen
• Specialisatie: Aangepaste ontwerpen voor specifieke materialen en productvereisten

Dubbelschroefextruders hebben zich gevestigd als onmisbare hulpmiddelen in de buizenproductie, met name voor PVC-toepassingen. Hun technologische voordelen vertalen zich direct in productie-efficiëntie, productkwaliteit en kostenbesparingen. Naarmate innovatie hun mogelijkheden blijft verbeteren, zullen deze machines ongetwijfeld hun positie aan de top van de polymerenverwerkingstechnologie behouden.