Nos últimos anos
Um novo tipo de equipamento para compósitos de plástico e peletização – oextrusor de três hélices— has emerged in the traditional plastic modification market. Compared with the conventional extrusor de dois parafusos, the extrusor de três hélices is not merely “one more screw.” It provides melhorias significativas na eficiência de dispersão e na capacidade de produção em determinadas áreas de aplicação.
Classificação dos extrusores de três hélices
1. Extrusor de tripla hélice com interligação paralela co-rotante
Três parafusos estão dispostos em paralelo e co-rotam enquanto se interligam entre si, formando três zonas de transporte e corte interligadas. Pode ser considerado como uma versão ampliada de um extrusor de dois parafusos.
Vantagens: ação de corte forte, mistura dispersiva e distributiva excelente e homogeneização eficaz.
2. Extrusor de tripla hélice triangular co-rotante
As superfícies dos parafusos se sobrepõem parcialmente ou se encaixam firmemente umas nas outras, mas não ao longo de toda a sua extensão. Algumas seções proporcionam uma mistura intensiva, enquanto outras são projetadas para transporte, desgasificação ou refrigeração.
Características: um projeto equilibrado ou híbrido que combina zonas de mistura fortes e zonas de processamento suave.
3. Extrusor de três hélices de tipo V co-rotante, sem interligação
Os parafusos estão dispostos em forma de V, com espaços relativamente grandes e não se interligam completamente. Os mecanismos de transporte e mistura diferem dos tipos de interligação, concentrando-se principalmente no transporte e na cisalhamento suave.
Aplicações: adequado para materiais sensíveis à cisalhamento; o fluxo de material é principalmente laminar. (Este tipo é menos comum nos projetos de hélice tripla e geralmente aparece em equipamentos especializados.)
Comparação principal de desempenho: extrusores de três hélices vs. extrusores de duas hélices
| Dimensão de desempenho | Extrusor de três hélices (co-rotativo) | Extrusor de dois parafusos (co-rotante) |
| Força de corte / dispersão | Normalmente mais forte, com mais eventos de contacto e cisalhamento por rotação. Oferece dispersão superior para formulações com alto teor de preenchimento, pigmentos e masterbatch. Ideal para aplicações que exigem dispersão intensiva. | Excelente dispersão também, mas com menos eventos de cisalhamento por rotação. A dispersão e a cisalhamento podem ser controlados com precisão através da configuração do elemento de parafuso. |
| Saída / Eficiência energética | A uma velocidade de rosca igual, o tambor pode acomodar uma carga de material maior, resultando em maior rendimento e menor consumo específico de energia. Ideal para formulações de alta produção e padronizadas. | Saída estável e escalável; maior flexibilidade do processo através do design modular dos elementos de parafuso. Pode adaptar-se a uma ampla variedade de requisitos de processamento. |
| Extrusão reativa / Tempo de permanência / Desgaseificação a vácuo | Normalmente, são menos eficazes para extrusão reativa precisa ou desgasificação a vácuo profundo. Os sistemas de dois parafusos são mais estabelecidos para reações químicas, vulcanização dinâmica e processos de reticulagem. | Superior em extrusão reativa, desgasificação, controle preciso da temperatura e gestão da distribuição do tempo de permanência (RTD). |
| Materiais de alta viscosidade ou sensíveis ao calor | Uma forte cisalhamento pode causar superaquecimento local; é necessário cuidado ao processar materiais sensíveis ao calor (pode ser mitigado por uma velocidade mais baixa ou por um projeto otimizado do parafuso). | Maior flexibilidade no controle da elevação da temperatura e da plastificação, ajustando a relação de compressão ou alongando a seção de fusão. |
| Manutenção / Maturidade tecnológica | Menos difundido a nível global; padronização limitada dos elementos de parafusos e peças de reposição, o que pode afetar o tempo de resposta à manutenção. | Tecnologia madura com componentes padronizados e amplas redes de serviços globais. Desempenho comprovado, apoiado por abundantes dados de laboratório e produção. |
| Aplicações de processamento adequadas | Melhor para: masterbatch, masterbatch de cor, compostos com alto teor de preenchimento (CaCO₃, talco) e outras formulações que exigem uma forte dispersão. | Melhor para: extrusão reativa (TPV, reações termoplásticas), processos que exigem desgasificação eficiente/ventilação a vácuo e controle reológico ou RTD preciso. |
The vantagem de um extrusor de três hélices reside na sua capacidade de entregar maior eficiência de dispersão do que um extrusor de dois parafusos, ao mesmo tempo que também consegue maior produção e menor consumo específico de energia.
No entanto, o seu desvantagem é o configuração de parafusos mais complexa, o que exige que um fabricante experiente forneça um projeto comprovado e bem otimizado.
Em contraste, o extrusor de dois parafusos beneficia de décadas de maturidade tecnológica e design modular flexível, tornando-o adequado para uma um maior leque de processos de mistura de materiais, extrusão reativa, reticulagem e devolatilização.
Comparação funcional de diferentes tipos de extrusoras de três hélices na compoção e pelotização de plásticos
| Indicador de desempenho | Intersecção paralela co-rotativa | Intersecção triangular co-rotante | V tipo co-rotativo sem interligação |
| Capacidade de mistura / dispersão | ★★★★ Forte - várias zonas de interligação e alta frequência de cisalhamento garantem uma dispersão completa dos pigmentos e dos enchimentos. | ★★★Moderado - a mistura intensiva pode ser alcançada em seções específicas, mas a uniformidade geral é inferior aos tipos de interligação completa. | ★★Fraco - baseia-se principalmente em transporte por parafuso e vorticidades de refluxo; a cisalhamento é desigual. |
| Mistura de distribuição | ★★★★Excelente - três campos de fluxo interagentes permitem uma distribuição altamente uniforme. | ★★★Bom - mistura obtida através de zonas de intersecção parciais. | ★Péssimo - o material tende a fluir em camadas dentro dos canais de parafuso. |
| Consumo de energia / calor de cisalhamento | ★★Relativamente alto - mais frição nas zonas de intersecção leva a um aumento de temperatura. | ★★Médio-alto - pode ser controlada localmente. | ★Eficiência energética - cisalhamento suave, mas mistura limitada. |
| Materiais adequados | Compósitos altamente preenchidos, masterbatch de cor, CaCO₃, modificação de fibra de vidro, TPU, TPV, etc. | Compósitos preenchidos, masterbatch de uso geral, polímeros sensíveis ao calor. | Plásticos sensíveis ao calor, pasta de PVC, masterbatch de espuma, etc. |
| Capacidade de degaseificação / ventilação | ★★★Médio - o empacotamento denso do material nas zonas de intersecção torna mais difícil a liberação de gás. | ★★★ Bom — a ventilação a vácuo pode ser projetada em seções não intersecantes. | ★★★★Excelente — o fluxo de material solto aumenta a eficiência de desgasificação. |
| Distribuição do tempo de residência (RTD) | ★★ Curto — forte cisalhamento e mistura eficiente, mas intervalo de tempo de permanência limitado. | ★★★Moderado — controlável e equilibrado. | ★★★★Largura – distribuição uniforme do tempo de residência e fluxo de material suave. |
| Complexidade mecânica / custo | ★★★★Alto — requer usinagem de precisão e tem um custo de produção mais alto. | ★★★Médio — design moderadamente complexo. | ★ Estrutura simples - baixo custo de fabricação. |
| Manutenção / desgaste das peças | ★★★★Alto — desgaste concentrado nas zonas de interligação. | ★★Controllável - desgaste moderado. | ★ Baixo desgaste – manutenção simples. |
| Cenários de aplicação típicos | Masterbatch de alta carga, modificação de plásticos de engenharia (PP + CaCO₃, PA + GF, ABS + masterbatch de cor, etc.) | Compostação geral, mistura de TPR/TPU, masterbatch preenchido | Plásticos sensíveis ao calor (PVC, espuma EVA), compostos espumados, elastômeros termoplásticos |
| Vantagens | Grande dispersão, mistura uniforme, alto rendimento, ideal para linhas de produção contínuas em larga escala. | Desempenho equilibrado entre mistura e eficiência energética; design flexível de parafusos. | Desgaseamento suave, excelente, baixo acúmulo térmico. |
| Desvantagens | Alta temperatura de cisalhamento, desempenho de degaseificação limitado, não é ideal para materiais sensíveis ao calor. | Estrutura complexa; a ajustagem do processo requer experiência. | Capacidade de mistura limitada, distribuição desigual das partículas, adequada para produção a baixa velocidade. |
