Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Производство пластиков. Часть 14

Ожидается, что, как и в случае с большинством новых технологий, затраты на оборудование со временем будут продолжать снижаться с появлением новых разработок, таких как интеграция системы подачи газа и управления в формовочную машину, где можно использовать общие системы управления. Уже были предложены такие материалы, как PA6 и PA66, которые разработаны для улучшения косметических средств для деталей из микропористой полимерной пены. Ожидается, что эта тенденция сохранится. Также ожидается, что другие методы, такие как быстрый цикл нагрева, противодавление газа и обработка поверхности форм, которые решают косметические проблемы, присущие пенопластам, будут продолжать разрабатываться и применяться. Микропористое вспенивание материалов с армированием стекловолокном также было внедрено и успешно применяется для структурных компонентов, и это, безусловно, область, в которой в будущем ожидается рост. Другие комбинированные технические решения, в которых используется микропористое формование, также находятся на начальной стадии, например, технология Engel's Dolphin для автомобильных панелей приборов. Эта технология, основанная на оборудовании и материалах, позволяет формовать жесткую основу, а затем накладывать на нее мягкий слой из вспененного микропористого материала (обычно используется TPE).

Перемещение формы используется для увеличения толщины мягкого вспененного слоя с 2 мм до 6 мм. Прогнозируется устойчивый рост использования микропористого литья под давлением в автомобилестроении, поскольку вес и экологические проблемы становятся еще более важными факторами при разработке новых продуктов. Те же проблемы также повлияют на выбор дизайна в других областях, таких как тонкостенная упаковка, что, вероятно, приведет к рассмотрению технологии микропористого формования для этих целей в качестве одной из ведущих. Далее заметим, что экструзия широко используется для непрерывного и периодического производства полимерных продуктов, поскольку она позволяет получать однородные полимерные расплавы с высокой скоростью. Это необходимо, потому что низкая теплопроводность и высокая вязкость полимеров препятствуют легкому и высокоскоростному плавлению с использованием внешних источников тепла (то есть плавления, например, в резервуаре с миксером). Если полимеры помещаются в резервуар и нагреваются, внешние части плавятся и остаются горячими, а внутренние части остаются холодными. Это приводит к большим градиентам температуры в емкости с полимером и длительному времени нагрева, что приводит к плохой гомогенизации температуры и деградации внешних частей, тогда как внутренние части медленно нагреваются и плавятся. Скорее, полимеры эффективно плавятся за счет вязкого рассеяния механической энергии в устройстве, называемом экструдером.

Тем не менее, двухшнековая технология продолжает развиваться, и сегодня возможности двухшнековых экструдеров по крутящему моменту значительно увеличены, и теперь они используются для высокопроизводительных применений, таких как двухосно-ориентированные полипропиленовые и полиэфирные пленки. Для двухшнекового экструдера также есть несколько отдельных подкатегорий с двухшнековыми технологиями без зацепления и с полным зацеплением. Кроме того, двухшнековые экструдеры могут иметь оба шнека, вращающиеся в одном направлении или в противоположных направлениях. В одношнековых экструдерах было разработано несколько комбинаций экструдеров, называемых тандемными экструдерами, чтобы отделить транспортировку и плавление твердых частиц от функций перекачивания расплава. В тандемной экструзионной системе один экструдер подает и расплавляет полимер, а затем передает расплав во второй экструдер, обычно большего диаметра, который кондиционирует и перекачивает расплавленный полимер на следующую стадию процесса.

Системы тандемной экструзии становятся экономически лучше, чем одиночный экструдер, поскольку скорость обработки начинает превышать 2500 кг / ч, а когда максимальный диаметр (D) более 250 мм и максимальное соотношение длины к диаметру (L / D) более 36 (об этом мы уже рассказывали ранее), потребуются одношнековые экструдеры. В этом случае два экструдера меньшего диаметра и с более коротким соотношением L / D могут использоваться вместо одной машины большого диаметра. Кроме того, можно дополнительно оптимизировать общее функционирование экструзионной системы по сравнению с одношнековым экструдером, получая более высокие скорости при пониженных температурах расплава. Когда производительность начинает превышать примерно 4000 кг / ч, становится необходимым добавить второй плавильный экструдер для подачи в перекачивающий экструдер большего диаметра. При уровнях производительности выше 4000 кг / ч обычно более дорогие двухшнековые экструдеры могут стать менее дорогими, чем комбинация тандемной экструзии с тремя экструдерами, и в этих случаях двухшнековые экструзионные системы становятся все более распространенными, и, как правило, наиболее предпочтительной экструзионной системой для изготовления больших партий полипропиленовых двухосно-ориентированных пленок.