Extrusoras de doble tornillo y extrusoras de un solo tornillo Diferencias clave en el procesamiento de plásticos

Imagine este escenario: una empresa de fabricación de plástico planea ampliar la producción y necesita comprar nuevos equipos de extrusión. Frente a una amplia variedad de extrusoras en el mercado, el gerente se encuentra atrapado en un dilema: las extrusoras de un solo tornillo son asequibles y fáciles de operar, pero parecen carecer de capacidad de mezcla. Las extrusoras de doble tornillo ofrecen una mezcla superior y una aplicabilidad más amplia, pero tienen un costo mayor y un mantenimiento más complejo. ¿Qué extrusora se adapta mejor a las necesidades reales de la empresa? Este es un desafío común al que se enfrentan muchos procesadores de plástico al seleccionar equipos.

Como sugiere el nombre, las extrusoras de doble tornillo cuentan con dos tornillos dentro del cilindro. En comparación con las extrusoras de un solo tornillo, los diseños de doble tornillo ofrecen mayor flexibilidad: los tornillos pueden ser cónicos o paralelos, girar en la misma dirección (co-rotación) u opuesta (contra-rotación) y tener distintos grados de entrelazado. Esta versatilidad permite que las extrusoras de doble tornillo se adapten a una gama más amplia de materiales y requisitos de procesos.

El principio de funcionamiento de las extrusoras de doble tornillo es similar al de los modelos de un solo tornillo: el material ingresa al barril a través de la tolva y la rotación de los tornillos lo transporta hacia adelante. Durante este proceso, el material se comprime, calienta, funde y mezcla uniformemente para formar una masa fundida homogénea. Sin embargo, las extrusoras de doble tornillo superan a sus homólogas de un solo tornillo en transporte, mezcla y plastificación de materiales.

Normalmente, las extrusoras paralelas de doble tornillo dividen el procesamiento del material en cuatro etapas clave:

• Etapa de transporte:Esta fase se centra en el transporte constante de material mientras se monitorean posibles bloqueos para garantizar una progresión fluida a las etapas posteriores.
• Etapa de fusión:Aquí, el material se funde completamente bajo el calentamiento del barril y las fuerzas de corte del tornillo mientras se somete a la mezcla inicial. La uniformidad y velocidad de fusión afectan directamente a la plastificación posterior y a la calidad del producto.
• Etapa de plastificación:Esta etapa, el núcleo de la extrusión de doble tornillo, funde y mezcla aún más el material, enfatizando la dispersión uniforme y la mezcla fina para una plastificación óptima. El diseño del tornillo y la configuración de los parámetros son críticos.
• Etapa de alta:El material se compacta, se presuriza mediante un tornillo transportador y finalmente se extruye a través de la matriz. Esta fase garantiza la densidad y uniformidad del material para un suministro estable de material fundido al conformado aguas abajo.

Con una capacidad de mezcla excepcional, control preciso del proceso, alta eficiencia y adaptabilidad, las extrusoras de doble tornillo se utilizan ampliamente en la extrusión de plástico, incluyendo:

• Compuesto:Mezcla de polímeros, cargas y aditivos para crear plásticos especiales con propiedades personalizadas. Las extrusoras de doble tornillo logran una mezcla eficiente y uniforme para una modificación consistente.
• Extrusión de PET:Procesamiento de tereftalato de polietileno (PET) para botellas, láminas, etc., controlando la degradación para mejorar la calidad del producto.
• Extrusión directa de láminas:Producir láminas de plástico directamente a partir de materias primas sin granulación intermedia, lo que garantiza un espesor y una calidad de superficie constantes.
• Extrusión de espuma:Fabricación de productos de plástico espumado (p. ej., paneles, perfiles) con incorporación precisa de agente espumante y expansión uniforme.

Las extrusoras de un solo tornillo, con un solo tornillo en el cilindro, son conocidas por su confiabilidad, durabilidad, simplicidad y asequibilidad. Los modelos típicos tienen diámetros de tornillo de 25 a 150 mm (1 a 6 pulgadas) y relaciones longitud-diámetro (L/D) de 20 a 30, siendo 24 el más común.

Su funcionamiento es sencillo: el material sólido entra a través de la tolva y la rotación del tornillo lo transporta hacia adelante. El calor del barril y el cizallamiento mecánico transforman los sólidos en una masa fundida uniforme para la extrusión. Una extrusora de un solo tornillo consta de tres sistemas principales:

• Sistema de extrusión:El núcleo de la máquina, que consta de un sistema de alimentación, un tornillo, una cabeza, una matriz y un cilindro, convierte el polímero sólido en una masa fundida homogénea. El tornillo es el corazón de este proceso.
• Sistema de accionamiento:Normalmente incluye motor, caja de cambios y cojinetes para proporcionar la velocidad y el par de torsión necesarios para el tornillo. La rotación constante del tornillo garantiza la consistencia del producto, aunque las velocidades ajustables (10 a 100 rpm) se adaptan a diferentes materiales.
• Sistema de calefacción/refrigeración:Crítico para mantener temperaturas óptimas. El calentamiento eléctrico (inducción o resistencia) calienta el cañón, mientras que el enfriamiento por agua o aire evita el sobrecalentamiento que podría degradar el plástico.

El transporte de material que depende principalmente de la fricción limita el rendimiento de la alimentación, lo que dificulta la incorporación de fibras de vidrio, cargas inorgánicas o polvos. Además, el transporte, el bombeo, la fusión y la mezcla se producen de forma simultánea e interdependiente, lo que complica el control del proceso y reduce la eficiencia, especialmente bajo alta presión. Aún así, las extrusoras de un solo tornillo se adaptan a aplicaciones específicas:

• Composición básica:Para requisitos de mezcla menos exigentes.
• Extrusión de láminas:Producir láminas donde la uniformidad del espesor y la calidad de la superficie sean menos críticas.
• Extrusión de perfil:Fabricación de perfiles de plástico (p. ej., marcos de puertas y ventanas, molduras decorativas).
• Extrusión de tuberías:Fabricación de tuberías plásticas para abastecimiento de agua, drenaje, etc.

En general, las extrusoras de doble tornillo superan a los modelos de un solo tornillo en varios aspectos:

• Capacidad de mezcla:Los tornillos gemelos proporcionan una mezcla completa y uniforme debido al entrelazado y al corte.
• Rendimiento de ventilación:Los tornillos gemelos co-rotativos renuevan continuamente las superficies del material para una desgasificación superior.
• Eficiencia:Velocidades de extrusión más rápidas y menor consumo de energía por unidad de producción.
• Autolimpieza:La limpieza automatizada reduce la acumulación de residuos.

Sin embargo, las extrusoras de un solo husillo siguen siendo ventajosas para:

• Control de Procesos:Más fácil de operar con controles más simples.
• Costo:Significativamente más barato gracias a su diseño más sencillo.
• Versatilidad:Sigue siendo aplicable en muchos procesos estándar.

Cada tipo de extrusora destaca en diferentes aplicaciones debido a principios de diseño inherentes:

Extrusoras de un solo tornillo:

• composición básica
• Extrusión de láminas
• Extrusión de perfiles
• extrusión de tuberías

Extrusoras de doble tornillo:

• Compuesto de alto rendimiento
• Procesamiento de PET
• Extrusión directa de láminas
• Extrusión de espuma