Промышленно выпускаемые самоочищающиеся компаундирующие экструдеры

В настоящее время производством двухшнековых компаундирующих экструдеров занимается более 50 компаний по всему миру. В подавляющем большинстве случаев для компаундирования полимеров используется конструкция самоочищающихся двухшнековых экструдеров с однонаправленным вращением шнеков, что, вероятно, обусловлено наиболее широким спектром ее возможностей. Модульная конструкция шнека и корпуса позволяет на одной установке при наличии широкого спектра элементов конструкции производить максимальный ассортимент различных полимерных композиций. Это особенно важно при разработке новых рецептур композиций, когда появляется возможность в широких пределах регулировать основные технологические параметры процесса, такие как напряжения сдвига, время пребывания продукта в той или иной зоне, степень заполнения и т. д.

Среди основных направлений развития конструкций самоочищающихся компаундирующих двухшнековых экструдеров следует отметить мероприятия, направленные на рост производительности процесса компаундирования, в основном за счет повышения крутящего момента и/или свободного объема {1)_н/(1) экструдера. Повышение крутящего момента процесса компаундирования происходит за счет использования более мощных электродвигателей и совершенствования конструкций редуктора и шлицевого вала, передающих нагрузку на шнеки. Все это также приводит к повышению требований к прочностным свойствам материалов, используемых для изготовления модульных элементов экструдера, непосредственно взаимодействующих с перерабатываемым материалом. Различные производители экструдеров имеют свои ноу-хау в области конструкции экструдеров.

Одним из лидеров по производству компаундирующих экструдеров является компания Кгаи55 Ма//ел ВеЫог// СтЬН (Германия, Ганновер), имеющая в своем ассортименте две основные серии компаундирующих экструдеров ЕЕ (рис. 2.88).

Рис. 2.88. Двухшнековый экструдер Кгаивэ Maffei BerstoгffZE

Базовая бюджетная серия Ва.чіс имеет ограниченный ассортимент модульных элементов и предел регулировки основных технологических параметров установки. Такие машины предназначены для использования в тех случаях, когда переработчик имеет дело с конкретными стандартными рецептурами перерабатываемых композиций. Конструкция имеет средний показатель но свободному объему (О /с/ = 1,55), максимальный диаметр шнека экструдеров из этой серии 77 мм.

Универсальная серия 1/ТХ1 и ИТХ содержит расширенный ассортимент модульных элементов экструдера и позволяет более широко и гибко регулировать основные параметры процесса. В данной серии представлено два типа машин. Первый тип конструкции имеет максимальные характеристики по крутящему моменту, напряжению сдвига при смешении и соответственно минимальный свободный объем (ДД/ = 1,46). Конструкция предназначена для высокопроизводительного компаундирования. Второй тип конструкции имеет увеличенный свободный объем (ДД/ = 1,74) и предназначен для переработки композиций с высоким (до 80-90%) содержанием наполнителя, имеющего малый удельный вес. Кроме того, данную конструкцию производитель рекомендует для компаундирования материалов, чувствительных к высокому напряжению сдвига, таких как биополимеры. Основные характеристики экструдеров %?, производимые Кгашв Ма[/е1 Вег$1ог[/ 641, представлены в табл. 2.5

Таблица 2.5. Технические характеристики двухшнековых экструдеров типа ХЕ, производимые Кгаи.чя Ма//еі ВеЫог//

Таблица 2.5, окончание

Компания Сорепоп, получившая в 2001 году права на конструкцию двухшнековых экструдеров ZSK после слияния с Wer- ner&Pfleiderer, предлагает широкую линейку экструдеров серии Me (Mega Compounder). Серия Мс предназначена, прежде всего, для высокопроизводительного компаундирования и приготовления маточных смесей (рис. 2.89).

Рис. 2.89. Двухшнековый экструдер Сорепоп ZSKсерии Мс

В 2010 году компания Сорепоп представляет новое направление из серии Мс с увеличенным удельным крутящим моментом (М/а^л = 18 Нм/см ).

Другая серия Mv Plus (Mega volume) от Сорепоп имеет увеличенный свободный объем (D_s/d_s=1,8) и максимальная скорость вращения шнеков достигает 1800 мин^-1. Увеличенный свободный объем шнека позволяет получать высоконаполненные композиции, в том числе с использованием наполнителей с малым объемным весом. Учитывая высокую скорость вращения шнеков, появляется возможность увеличить время пребывания материала в экструдере, что позволяет использовать машины этой серии для проведения реакционных процессов. В случае невысоких требований к величине удельной энергии, необходимой для переработки материала (< 0,13 кВтч/кг) экструдеры из данной серии позволяют работать с очень высокой производительностью. Различные типы двухшнековых самоочищающихся экструдеров из перечисленных выше серий, производимые Сорепоп [65], представлены в табл. 2.6.

Таблица 2.6. Технические характеристики двухшнековых экструдеров типа 2$К, производимые Сорепоп

Таблица 2.6, окончание

* Возможность работы в режиме 1800 мин ¹ при пониженном крутящем моменте.

Еще один крупнейший производитель компаундирующих экструдеров — компания ЬеЫпЬг ЕхЬшю^есИтк СМВН (Германия, г. Нюренберг). Двухшнековые экструдеры Le.ist.ntz ХБЕ в настоящее время представлены двумя сериями НР и МАХХ. Серия НР — стандартная, обладает средними характеристиками по крутящему моменту (М/сР =11 Нм/см³) и свободному объему. В серии МАХХ развитие конструкции экструдера идет сразу по двум направлениям, а именно увеличение свободного объема (///<7 возрастает с 1,5 до 1,66) при одновременном увеличении удельного крутящего момента (М/(Р возрастает с 11 до 15 Н м/см³). Решение довольно необычное, поскольку большинство производителей стараются разделять эти два направления. Таким образом, серия МАХХ позволяет реализовать компаундирование высоконаполненных композиций на основе термочувствительных полимеров при достаточно высокой степени загрузки и производительности процесса. Например, производитель рекомендует использовать экструдеры данной серии для высокопроизводительного компаундирования композиций на основе поликарбоната, наполненного стекловолокном (40%). На рис. 2.90 представлен двухшнековый экструдер Leistntz серии МАХХ.

Рис. 2.90. Двухшнековый экструдер іеізігіігІЗЕ40 МАХХ

Основные характеристики двухшнековых компаундирующих экструдеров Ьеі&гіїг ЕБЕ серий НР и МАХХ [66] представлены в табл. 2.7.

Таблица 2.7. Технические характеристики двухшнековых экструдеров типа 23Е, производимые Ьеаігкг

Таблица 2.7, окончание

В азиатском регионе крупнейшим производителем компаундирующих двухшнековых экструдеров является компания Japan Steel Works (Япония, г. Хиросима). Как и компания Leistntz,Japan Steel Works начиная с 1990-х для решения задачи компаундирования полимеров практически полностью переключилась с производства конструкции экструдеров, имеющих противоположно направленное вращение шнеков, на компаундирующие экструдеры с однонаправленным вращением шнеков.

В настоящее время компания JSW представляет две серии компаундирующих экструдеров ТЕХ с однонаправленным вращением шнеков: серия V с увеличенным свободным объемом, и серия all с увеличенным крутящим моментом, являющаяся усовершенствованной конструкцией серии а.

Внешний вид компаундирующего двухшнекового экструдера ТЕХ серии all представлен на рис. 2.91.

Следует отметить, что в серии all для экструдеров с диаметром шнека до 140 мм экструзионная установка может комплектоваться двигателями различной мощности в зависимости от производственной задачи. В максимально мощной комплектации экструдер характеризуется очень высоким крутящим моментом, при этом максимальная скорость вращения шнеков может достигать 2500 об./мин. Основные характеристики экструдеров ТЕХ Japan Steel Works представлены в табл. 2.8.

Рис. 2.91. Двухшнековый экструдер JSWTEX серии all

Таблица 2.8. Технические характеристики двухшнековых экструдеров типа ТЕХ, производимые Japan Steel Works [67]

Таблица 2.8, окончание

*Серия Vхарактеризуется увеличенным показателем ДД/.