Выбор лучшего процесса экструзии для рафии и тканой упаковки

Фолькер Шёппнер | 28 июля 2017 г.

За последние несколько лет в секторе рафии и тканой упаковки произошло множество крупных событий, включая достижения в области смол, расширение возможностей экструзионных линий и повышение скорости процесса. Однако затраты на сырье и энергию по-прежнему вызывают обеспокоенность. Использование минеральных наполнителей, таких как маточная смесь карбоната кальция (CCMB), может повысить производительность и снизить затраты.

Основной дилеммой для переработчиков является выбор подходящего оборудования — экструдера с гладкой или рифленой втулкой — при использовании высокого процента CCMB. Важным фактором при выборе экструдера является понимание эффекта добавления наполнителя/CCMB в полимерную матрицу, что существенно меняет технологические свойства.

Прежде чем обсуждать влияние уровней дозирования CCMB при использовании экструдеров с гладкими и рифлеными втулками, важно определить некоторые термины:

Добавление CCMB также влияет на плотность и вязкость полученной полимерной матрицы.

Подводя итог, можно сказать, что добавление CCMB к полимеру влияет на теплопроводность, удельную теплоемкость, плотность и вязкость полученной полимерной матрицы.

Полученная полимерная матрица из полиолефина и CCMB имеет пониженную вязкость, поскольку повышенное внутреннее трение частиц CaCO3 в полимерной матрице увеличивает сдвиг, снижая вязкость расплава. Изменения вязкости увеличивают напряжение сдвига в экструдере, которое является основной основой преобразования механической энергии в тепловую в одношнековом экструдере. CaCO3 в ПП ускоряет теплообмен и снижает количество энергии, необходимой для нагрева или охлаждения смеси. Таким образом, тепло будет распространяться быстрее в полимерной матрице с более высоким процентом CCMB.

Подводя итог, можно сказать, что более высокий показатель наполнителя/CCMB в полимерной матрице:

Одношнековые экструдеры транспортируют полимерные гранулы посредством трения. Благодаря контакту с гранулами цилиндр протягивает материал через шнек против спирали, продвигая гранулы. В экструдере, оснащенном гладкой втулкой, пеллеты действуют как шарикоподшипники: поскольку контакт между цилиндром и поверхностью пеллет минимален, происходит значительное проскальзывание, в результате чего пеллеты кувыркаются и скользят. Поскольку степень сжатия в основном отвечает за транспортировку гранул, ее необходимо поддерживать на более высоком уровне. Гранулы следуют по винтовой траектории в секции транспортировки твердых частиц шнека с гладкой втулкой и продвигаются по спирали шнека, совершая медленный извилистый путь.

Кроме того, в зоне транспортировки твердых частиц экструдера с гладкой втулкой существует очень низкое давление. Обычно давление повышается через плавильную секцию шнека и достигает наивысшей точки в конце перехода. Таким образом, существует ограничение на повышение давления в экструдерах с гладкой втулкой.

Хорошо известно, что увеличение скорости шнека с использованием гладкой втулки приводит к увеличению температуры расплава. За повышение температуры расплава в значительной степени ответственна секция сжатия шнека. Учитывая низкую удельную производительность машины с гладкой втулкой, температура плавления становится ограничением при использовании высоких скоростей шнека.

Во втулке с канавками в отверстии ствола под бункером и в зоне транспортировки твердых частиц добавлено несколько канавок. Гранулы застревают в канавках и продвигаются против спирали шнека. Это существенно увеличивает транспортировку гранул, поскольку они продвигаются вперед по канавкам под действием спирали шнека. Даже при обычно низких степенях сжатия экструдер с рифленой втулкой обеспечивает более высокую удельную транспортировку расплава по сравнению с экструдером с гладкой втулкой.

Кроме того, рифленая секция подачи создает высокое давление перекачки из-за увеличения производительности транспортировки. Таким образом, в экструдере с рифленой втулкой создание давления больше не является функцией дозирующей секции шнека. Секция с канавками также производит большое количество тепла/энергии трения для плавления, что приводит к интенсивному водяному охлаждению и отводу избыточного тепла. Такая высокая удельная мощность, связанная со скоростью шнека, помогает достичь низкой температуры плавления. Следовательно, различное процентное содержание маточной смеси кальциевых наполнителей в различных базовых полимерах [ПЭ или ПП или любой другой эластомерной несущей смоле] в смесях ПП или ПЭВП для экструзии приводит к лучшей стабильности процесса и качеству выходного расплава при использовании подающей втулки с канавками.