Al igual que seleccionar la combinación del tamaño del extrusor y la unidad de mando, la L/D debe ser cuidadosamente evaluada.
En la década de los 60's, las extrusoras solían tener una relación longitud/diámetro de 20:1, y una máquina con un 24:1 L/D era considerada larga. Desde entonces, las extrusoras se han alargado, convirtiéndose 30:1 a 36:1 L/D en el "estándar" de la industria. Algunas extrusoras incluso superan el 40:1 L/D para fines especiales, como la ventilación doble, compostación o proceso de alta velocidad.
¿Qué ventajas tiene la longitud adicional que proporciona? Sobre todo mayor producción y mejor homogenización.
Desde que la sección de alimentación mantiene aproximadamente su misma longitud, independientemente de la L/D, el resto del tornillo se dedica a la fusión y bombeo. Cuanto más profundo son los canales de tornillo, o cuanto mayor sea la potencia específica (kg/ rpm), mas longitud se necesita para completar la fusión y desarrollar la presión necesaria para empujar el polímero fuera de la matriz. Conforme los diseñadores llegaron a estos límites, las extrusoras se construyeron mas grandes para manejar los requisitos económicos de sacar más y mejores productos.
Sin embargo, hay límites reales en el aumento de la producción conforme se aumenta la L/D. Por lo general, estos límites se deben a la incapacidad de la sección de alimentación para entregar más polímero. En los tornillos de menor diámetro, el límite es determinado a menudo por la fuerza de los tornillos. En tornillos pequeños se puede ir solo tan profundo en los canales de tornillo antes de que el tornillo se sobrecargue y falle. En extrusores más grandes, la eficiencia de la alimentación disminuye a medida que los canales se vuelven más profundos hasta que no haya mas aumento de la producción.
Los tornillos de dos etapas se benefician más con el aumento de L/D ya que aproximadamente 4-6 D se consumen en el área de ventilación, lo que contribuye muy poco a la fusión o la presurización. Para la mayoría de las aplicaciones, se necesitará un tornillo de dos etapas 30:1 para igualar la producción de un tornillo de una sola etapa 24:1.
¿Hay alguna desventaja asociada con una extrusora mas larga? Algunos polímeros funden mucho más fácil y más rápido que otros. Además, algunos procesos suelen tener bajas presiones iniciales, mientras que otros tienen una mayor presión de descarga. La viscosidad inherente difiere mucho entre los polímeros, y algunos se adelgazan de manera significativa, mientras que otros no lo hacen (es decir, son más "newtonianos").Como resultado el desempeño del tornillo se optimiza en una variedad de L/D más que en cualquier L/D estándar.
Un tornillo que es demasiado largo para la situación total de procesamiento de hecho puede limitar la producción. La limitación general se muestra como la temperatura de fusión excesivamente alta que puede causar la descomposición del polímero, cambio de color, pérdida de la eficacia de aditivos, y manchas por migracion, por nombrar solo algunos problemas. Para un polímero que funde con facilidad, la longitud ideal de fusión debe ser más corto, ya que las excesivamente largas transiciones pueden realmente reducir la velocidad de fusión. Lo mismo ocurre con el desarrollo de presión, ya que las ampliamente usadas bombas de fusión reducen grandemente la necesidad de largas secciones de dosificacion para manejar la presión de descarga.
Como resultado, la tendencia a comprar extrusoras mas largas y con un L/D mas grande, en realidad puede penalizar el rendimiento general. Las empresas extrusoras a pedido puedne simplemente tener que vivir con esta realidad porque ellos nunca saben lo que van a correr el año que viene, y una extrusora mas larga tiene una mayor flexibilidad inherente que una más corta. Pero si usted tiene un proceso específico, no puede haber límites autoimpuestos con una extrusora que es demasiado larga.
Al igual que seleccionar la combinación del tamaño del extrusor y la unidad de mando, la L/D debería ser cuidadosamente evaluada. Todo el mundo quiere la producción mas adecuada de su extrusora, pero si el material sale muy caliente o muy degradado entonces el enfoque singular sobre la velocidad esta realmente reduciendo de la capacidad de la extrusora. Datos tales como la difusividad, los coeficiente de la ley de potencia, los puntos de fusión, la presión delantera, la viscosidad y cristalinidad debe ser parte del proceso de evaluación.
El autor, Jim Frankland es un ingeniero mecánico quien ha estado involucrado en todos los tipos de procesos de extrusión por mas de 40 años. El es ahora presidente de Frankland Plastics Consulting, LLC.
From: Plastics Technology
Issue: Diciembre 2011
En la década de los 60's, las extrusoras solían tener una relación longitud/diámetro de 20:1, y una máquina con un 24:1 L/D era considerada larga. Desde entonces, las extrusoras se han alargado, convirtiéndose 30:1 a 36:1 L/D en el "estándar" de la industria. Algunas extrusoras incluso superan el 40:1 L/D para fines especiales, como la ventilación doble, compostación o proceso de alta velocidad.
¿Qué ventajas tiene la longitud adicional que proporciona? Sobre todo mayor producción y mejor homogenización.
Desde que la sección de alimentación mantiene aproximadamente su misma longitud, independientemente de la L/D, el resto del tornillo se dedica a la fusión y bombeo. Cuanto más profundo son los canales de tornillo, o cuanto mayor sea la potencia específica (kg/ rpm), mas longitud se necesita para completar la fusión y desarrollar la presión necesaria para empujar el polímero fuera de la matriz. Conforme los diseñadores llegaron a estos límites, las extrusoras se construyeron mas grandes para manejar los requisitos económicos de sacar más y mejores productos.
Sin embargo, hay límites reales en el aumento de la producción conforme se aumenta la L/D. Por lo general, estos límites se deben a la incapacidad de la sección de alimentación para entregar más polímero. En los tornillos de menor diámetro, el límite es determinado a menudo por la fuerza de los tornillos. En tornillos pequeños se puede ir solo tan profundo en los canales de tornillo antes de que el tornillo se sobrecargue y falle. En extrusores más grandes, la eficiencia de la alimentación disminuye a medida que los canales se vuelven más profundos hasta que no haya mas aumento de la producción.
Los tornillos de dos etapas se benefician más con el aumento de L/D ya que aproximadamente 4-6 D se consumen en el área de ventilación, lo que contribuye muy poco a la fusión o la presurización. Para la mayoría de las aplicaciones, se necesitará un tornillo de dos etapas 30:1 para igualar la producción de un tornillo de una sola etapa 24:1.
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| Para la mayoría de aplicaciones, se necesitaran tornillos de dos etapas mas largos para igualar la producción de un tornillo de una etapa. |
Un tornillo que es demasiado largo para la situación total de procesamiento de hecho puede limitar la producción. La limitación general se muestra como la temperatura de fusión excesivamente alta que puede causar la descomposición del polímero, cambio de color, pérdida de la eficacia de aditivos, y manchas por migracion, por nombrar solo algunos problemas. Para un polímero que funde con facilidad, la longitud ideal de fusión debe ser más corto, ya que las excesivamente largas transiciones pueden realmente reducir la velocidad de fusión. Lo mismo ocurre con el desarrollo de presión, ya que las ampliamente usadas bombas de fusión reducen grandemente la necesidad de largas secciones de dosificacion para manejar la presión de descarga.
Como resultado, la tendencia a comprar extrusoras mas largas y con un L/D mas grande, en realidad puede penalizar el rendimiento general. Las empresas extrusoras a pedido puedne simplemente tener que vivir con esta realidad porque ellos nunca saben lo que van a correr el año que viene, y una extrusora mas larga tiene una mayor flexibilidad inherente que una más corta. Pero si usted tiene un proceso específico, no puede haber límites autoimpuestos con una extrusora que es demasiado larga.
Al igual que seleccionar la combinación del tamaño del extrusor y la unidad de mando, la L/D debería ser cuidadosamente evaluada. Todo el mundo quiere la producción mas adecuada de su extrusora, pero si el material sale muy caliente o muy degradado entonces el enfoque singular sobre la velocidad esta realmente reduciendo de la capacidad de la extrusora. Datos tales como la difusividad, los coeficiente de la ley de potencia, los puntos de fusión, la presión delantera, la viscosidad y cristalinidad debe ser parte del proceso de evaluación.
El autor, Jim Frankland es un ingeniero mecánico quien ha estado involucrado en todos los tipos de procesos de extrusión por mas de 40 años. El es ahora presidente de Frankland Plastics Consulting, LLC.
From: Plastics Technology
Issue: Diciembre 2011
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