Extrusora de un husillo frente a extrusora de doble husillo es un tema habitual en la industria de transformación de plásticos. Cuál se adapta mejor a sus necesidades?
Este completo artículo ofrece una comparación detallada de estos dos tipos de extrusoras, destacando sus características, ventajas, desventajas y aplicaciones para ayudarle a tomar una decisión informada.
¿Qué es una extrusora monohusillo?
A extrusora monohusillo funciona empujando material plástico a través de un barril calentado mediante un tornillo giratorio. El material se funde y se extruye a través de una matriz para darle la forma deseada. La estructura es relativamente sencilla y consta de un solo tornillo y un barril.
Principio de funcionamiento
La extrusora monohusillo consiste en un largo barril con un tornillo helicoidal que gira en su interior. Al girar, el tornillo empuja el material plástico hacia delante, haciendo que se caliente debido a la fricción y a los calentadores externos colocados a lo largo del barril. Una vez que el plástico está suficientemente fundido, se le hace pasar a través de una matriz para formar formas continuas como tubos, perfiles o láminas.
Ventajas de la extrusora monohusillo
- Estructura sencilla y fácil mantenimiento: El diseño sencillo de la extrusora monohusillo facilita su mantenimiento y funcionamiento. Con menos piezas móviles en comparación con las extrusoras de doble husillo, se reducen las posibilidades de fallos mecánicos, lo que se traduce en menores costes de mantenimiento.
- Menor coste: Los costes de fabricación y adquisición de las extrusoras monohusillo suelen ser inferiores a los de las extrusoras de doble husillo. Esto las convierte en una opción económica para operaciones pequeñas y medianas.
- Amplia gama de aplicaciones: Las extrusoras monohusillo son adecuadas para procesar diversos materiales plásticos como PVC, PE y PP. Son ideales para producir tubos, perfiles y otros productos de plástico comunes, lo que las hace versátiles en distintos entornos de fabricación.
Desventajas de la extrusora monohusillo
- Eficacia de mezcla limitada: Al tener un solo tornillo, la eficacia de mezcla de la extrusora monohusillo no es tan alta como la de una extrusora de doble husillo. Esto puede ser un inconveniente a la hora de procesar materiales que requieren una mezcla minuciosa de aditivos o colorantes.
- Menor eficiencia: La eficiencia de producción de las extrusoras monohusillo suele ser menor, especialmente cuando se manipulan materiales de alta viscosidad o multicomponentes. Esto puede dar lugar a tiempos de producción más largos y costes operativos potencialmente más elevados.
¿Qué es una extrusora de doble husillo?
La figura 2 es un diagrama esquemático de una extrusora de doble husillo adecuada para tubos corrugados de doble pared de PVC-U de gran diámetro.
En la figura, las etiquetas son: 1- conector del cabezal de la máquina, 2- tornillo doble, 3- bobina de calentamiento, 4- barril de la máquina, 5- caja de distribución, 6- acoplador, 7- motor de conversión de frecuencia, 8- bastidor de la máquina, 9- tolva doble, 31- bobina de calentamiento de cobre fundido, 32- bobina de calentamiento de aluminio fundido, 41- manómetro.
Las extrusoras de doble husillo tienen dos husillos paralelos o entrelazados. Este diseño permite mezclar y plastificar mejor los materiales durante la extrusión, lo que las hace adecuadas para tareas de procesamiento más complejas.
Principio de funcionamiento
En una extrusora de doble husillo, dos husillos giran en la misma dirección (co-rotación) o en direcciones opuestas (contra-rotación). Los tornillos entrelazados proporcionan una mayor fuerza de cizallamiento, lo que mejora la mezcla y la fusión del material plástico. Esta configuración es especialmente beneficiosa para procesar materiales que requieren una dispersión uniforme de cargas, refuerzos u otros aditivos.
Ventajas de la extrusora de doble husillo
- Excelente eficacia de mezcla: Los dos tornillos de una extrusora de doble husillo proporcionan mejores fuerzas de cizallamiento y mezcla, lo que la hace ideal para materiales que requieren una mezcla de alta calidad. El resultado es un producto más homogéneo, esencial para aplicaciones de alto rendimiento.
- Alta eficiencia de producción: Debido a los mejores efectos de mezcla y transporte, las extrusoras de doble husillo suelen tener una mayor eficiencia de producción que las extrusoras monohusillo. Pueden manejar un mayor rendimiento y reducir el tiempo total de producción.
- Amplia gama de aplicaciones: Las extrusoras de doble husillo pueden manipular una mayor variedad de materiales, incluidos los de alta viscosidad, alto relleno y sensibles al calor. Su uso está muy extendido en las industrias farmacéutica, alimentaria y de plásticos técnicos, donde la manipulación precisa de los materiales es crucial.
Desventajas de la extrusora de doble husillo
- Mayor coste: Los costes de fabricación y mantenimiento de las extrusoras de doble husillo son más elevados, lo que requiere una mayor inversión inicial. Esto puede ser una consideración importante para empresas de nueva creación o con capital limitado.
- Operación compleja: Debido a su compleja estructura, el funcionamiento y el mantenimiento de las extrusoras de doble husillo requieren mayores conocimientos técnicos. Esto puede requerir una formación adicional del personal y podría traducirse en mayores costes laborales.
Comparación de áreas de aplicación
Aplicaciones de la extrusora monohusillo
Las extrusoras monohusillo se utilizan principalmente para fabricar los siguientes productos:
- Tuberías de PVC: Se utiliza en la construcción, la agricultura y otros campos. Las extrusoras monohusillo son eficaces en la producción de tubos de PVC duraderos y de alta calidad para diversas aplicaciones.
- Tuberías de PE/PP de pequeño diámetro para aguas duras: Se utilizan para tuberías de suministro de agua, tuberías de gas, etc. Estas tuberías son esenciales para proyectos de infraestructuras y fontanería residencial.
- Varios perfiles: Incluidos perfiles para puertas y ventanas, perfiles decorativos, etc. Las extrusoras monohusillo son adecuadas para producir una amplia gama de perfiles de plástico utilizados en la construcción y la mejora del hogar.
Aplicaciones de las extrusoras de doble husillo
Las extrusoras de doble husillo son adecuadas para los siguientes ámbitos:
- Ingeniería de transformación de plásticos: Como PC, PA, PBT, etc. Estos materiales requieren una mezcla y un control precisos, que ofrecen las extrusoras de doble husillo.
- Procesado de materiales de alto relleno: Como fibra de vidrio, compuestos de fibra de carbono. La mayor capacidad de mezcla de las extrusoras de doble husillo garantiza una dispersión uniforme de las cargas, lo que se traduce en productos más resistentes y fiables.
- Tratamiento de materiales sensibles al calor: Como estabilizadores de PVC, materiales médicos, etc. Las extrusoras de doble husillo pueden procesar estos materiales sin degradar su calidad, algo fundamental en aplicaciones médicas y especializadas.
Extrusora simple VS Extrusora de doble husillo
A continuación, vamos a entender específicamente las diferencias entre estos dos tipos de extrusoras en términos de precio, operatividad y tornillos.
| Artículos | Tornillo simple | Tornillo doble |
|---|---|---|
| Relación longitud/diámetro del tornillo (L/D) | comparativamente pequeño | comparativamente largo |
| Sección transversal del tornillo Forma de la rosca | Rectangular | Circular |
| Estructura del cilindro de tornillo | Pasador en el cilindro del tornillo | Superficie interior lisa del barril del tornillo |
| Controles de temperatura de los tornillos | Refrigeración interna por tornillo para controlar fácilmente la temperatura | El sellado de refrigeración en el interior del tornillo es relativamente deficiente, y la temperatura no es fácil de controlar. |
| Variedad y comodidad de los cambios de pintura | Cómodo | General |
| Dificultad de procesar recubrimientos en polvo especiales como los de curado rápido | Comparativamente fácil | General |
| Dificultad del mantenimiento de los equipos | Relativamente difícil | Fácil |
| Sensibilidad a los cuerpos extraños metálicos en el aburrimiento | Materiales en polvo reciclados sensibles, no fáciles de procesar | Menos sensible |
（1）La extrusora monohusillo es más asequible
La estructura de una extrusora monohusillo es sencilla, por lo que resulta más asequible.
La estructura de una extrusora de doble husillo es compleja y más cara. Una extrusora de doble husillo es aproximadamente el doble de cara que una extrusora de un solo husillo. El precio puede ser incluso superior en función del fabricante y el modelo.
（2）La extrusora monohusillo tiene una formulación más sencilla
En términos de funcionamiento, no hay mucha diferencia entre ambas. Sin embargo, el proceso y la formulación de una extrusora monohusillo son más sencillos, mientras que los de una extrusora de doble husillo son más complejos.
（3）Extrusora de doble tornillo que permite combinar libremente los tornillos.
Los hilos de una extrusora de doble husillo pueden combinarse libremente según las condiciones del material y las preferencias del operario. La extrusora monohusillo es más rígida y no permite combinar roscas.
（4）La extrusora de doble husillo es más eficiente
La extrusora de doble husillo tiene una mayor producción, una velocidad de extrusión más rápida y un menor consumo de energía por unidad de producción que la extrusora monohusillo. La eficiencia de la extrusora de doble husillo suele ser aproximadamente el doble que la de la extrusora de husillo único, dependiendo del fabricante y el modelo.
（5）Fuerte capacidad de plastificación del doble tornillo
El tornillo simple es adecuado para la extrusión de plastificación de polímeros, adecuado para el procesamiento de extrusión de materiales granulares, tales como moldeo, moldeo por soplado, moldeo por inyección, etc., con una amplia gama de usos de materiales.
La extrusora de doble husillo tiene una buena capacidad de plastificación y mezcla, lo que resulta más adecuado para la modificación de plásticos. Y la extrusora de doble husillo puede producir colores duales.
（6）Un solo tornillo es fácil de mantener
En términos de mantenimiento, el tornillo simple es más sencillo que el tornillo gemelo porque la estructura del tornillo simple es más simple y fácil de reparar.
（7）Mecanismo de transporte
El transporte de la extrusora monohusillo se basa principalmente en la fuerza de fricción generada entre el material y el cilindro de la máquina. La extrusora de doble husillo contrarrotativo transporta el material hacia delante, empujándolo con fuerza, y también genera un efecto de cizallamiento sobre el material en el punto de engrane de los dos husillos. (Específico de las extrusoras de doble husillo contrarrotatorio)
（8）Campo de velocidad
La distribución de la velocidad en la extrusora monohusillo es relativamente clara y fácil de describir, mientras que la situación en la extrusora de doble husillo contrarrotatorio es bastante complicada y difícil de describir. Esto se debe principalmente a que su tornillo tiene una zona de malla, el flujo complejo que se produce en la zona de malla hace que tenga muchas ventajas, tales como una mezcla suficiente, transferencia de calor uniforme, fuerte capacidad de fusión, buen rendimiento de escape, etc., pero es difícil analizar con precisión el estado de flujo de la zona de malla. (Específico para extrusoras de doble husillo contrarrotantes)
¿Cómo elegir?
A la hora de elegir entre extrusoras monohusillo y de doble husillo, es importante evaluar en función de sus necesidades específicas de producción. Si su producción requiere un funcionamiento y un mantenimiento relativamente sencillos y trata materiales menos complejos, una extrusora monohusillo puede ser la opción más económica. Sin embargo, si su producción requiere una mezcla y manipulación eficaces de materiales complejos, una extrusora de doble husillo sería más adecuada.
Tenga en cuenta los siguientes factores:
- Características de los materiales: Evalúe los tipos de materiales que va a procesar. Para formulaciones de alta viscosidad o materiales complejos, puede ser necesaria una extrusora de doble husillo.
- Volumen de producción: Determine la capacidad de producción que necesita. Las extrusoras de doble husillo suelen ofrecer un mayor rendimiento, lo que las hace idóneas para la producción a gran escala.
- Presupuesto: Tenga en cuenta la inversión inicial y los costes operativos. Las extrusoras monohusillo suelen ser más asequibles, pero puede que no satisfagan las exigencias de aplicaciones más complejas.
- Conocimientos técnicos: Evalúe los conocimientos técnicos de su equipo. Las extrusoras de doble husillo requieren conocimientos más especializados para su funcionamiento y mantenimiento.
Conclusión
Tanto las extrusoras monohusillo como las de doble husillo tienen sus ventajas e inconvenientes, lo que las hace adecuadas para diferentes aplicaciones y requisitos de producción. Esta comparativa pretende ayudarle a comprender qué extrusora se adapta mejor a las necesidades de su empresa. Independientemente de su elección, asegúrese de seleccionar un proveedor fiable y un producto de alta calidad para conseguir unos resultados de producción óptimos.
Esperamos que este artículo le ayude a comprender mejor las diferencias entre extrusoras monohusillo y extrusoras de doble husillo, lo que le permitirá tomar una decisión con mayor conocimiento de causa. Si considera detenidamente sus necesidades específicas y las capacidades de cada tipo de extrusora, podrá optimizar su proceso de producción y conseguir mejores resultados para su negocio.
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Referencias：
- Desarrollo, avances recientes y actualizaciones en sistemas binarios, coamorfos ternarios y dispersiones sólidas ternarias. - Figura científica en ResearchGate. Disponible en: https://www.researchgate.net/figure/Schematic-of-a-single-screw-and-twin-screw-extruder_fig4_372202890 [consultado el 16 de junio de 2024].
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- Kluppel, M., & Wagner, M. H. (2016). Avances en la ciencia de los polímeros: Procesamiento de polímeros y desarrollo de estructuras. Springer. Esta referencia detalla los últimos avances en el procesado de polímeros, incluido el uso de extrusoras.
- Trono, J. L. (1996). Tecnología del termoformado. Publicaciones Hanser Gardner. Este libro incluye secciones sobre las aplicaciones de las extrusoras en el proceso de termoformado.
- Giles, H. F., Wagner, J. R., & Mount, E. M. (2005). Extrusion: The Definitive Processing Guide and Handbook. William Andrew Publishing. Una guía completa de la tecnología de extrusión, con capítulos específicos sobre extrusoras monohusillo y de doble husillo.
- Tadmor, Z., & Gogos, C. G. (2006). Principios del procesamiento de polímeros. John Wiley & Sons. Este libro de texto proporciona una base sólida en los principios del procesado de polímeros, incluyendo la mecánica y el funcionamiento de las extrusoras.
