Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 62

Компания Sakai предоставила экспериментальные доказательства того, что экструзионные характеристики двух типов смесительного оборудования с двумя экструдерами. Их результаты в сочетании с некоторыми комментариями специалистов можно посмотреть в специальной литературе. Здесь же заметим, что из сравнения двух типов смесительного оборудования очевидно, что вращающаяся двойная экструзия предлагает более универсальные возможности как для реактивной экструзии, так и для включения широкого спектра ингредиентов для модификации полипропилена в соответствии с растущими требованиями рынка. Это напрямую относится и к полипропиленовым композитам, используемым для производства пластиковых труб для горячего водоснабжения, а также среднетемпературного отопления (не парового). Далее отметим, что благодаря наличию секций слипонов втулок шнека и месильных блоков, процессор оснащен широким спектром опций для адаптации конструкции шнека, соответствующей процессу компаундирования, необходимому для достижения желаемых свойств продукта. Этот подход к созданию строительных блоков описывается как составная система, на которую влияют характеристики отдельных модулей в модульном двухшнековом экструдере для производства полимерных композитов. Последовательная процедура, позволяющая эффективно получить модульную конструкцию с минимумом проб и ошибок, стала предметом многих научных исследований.

Центральная идея модульной конструкции одинакова для любой эффективной конфигурации шнека: должен быть достаточный механизм транспортировки, чтобы контролировать процесс смешивания для хорошей смеси дисперсионного и распределительного смешивания, которая подходит для данного компаундированного материала. Это достигается соответствующим расположением передних (правых) и обратных (левых) втулок винта с заданной длиной шага и смещенными рядами месильных дисков в блоках с заданными конструктивными особенностями (угол смещения, ориентация и толщина). Кроме того, нейтральные месильные блоки (диски, расположенные под углом смещения 90 градусов) обычно размещаются между секциями перекачки расплава в прямом и обратном направлении, чтобы обеспечить средства управления удерживаемым объемом данной зоны смешивания. Чтобы проиллюстрировать необходимость контролируемой экструзионной обработки термочувствительных полимерных смол, давайте рассмотрим ситуацию смешивания порошковых смесей поливинилхлорида (ПВХ) в форму гранул. Смешивание ПВХ-смолы лучше всего осуществлять с помощью медленно вращающегося шнека со скоростью около 40–60 оборотов в минуту для экструдера, вращающегося в противоположных направлениях.

Посредством визуальной оценки стационарных измерений массы и осевых измерений температуры и давления расплава, это исследование предоставило средства для характеристики динамических эффектов конструкции шнеков. В частности, уплотненная масса из ПВХ находится непосредственно перед началом пластификации (сплошная вязкая масса). Это точка опоры для соответствующего динамического баланса между нарастанием давления твердых частиц во время сжатия порошка ПВХ и характеристиками потока пластифицированной массы ниже по потоку. Так называемая длина плавления L (ПВХ не плавится в этом процессе, а становится пластифицированным) была определена как осевое расстояние между образовавшейся сжатой массой из порошка ПВХ и выпускным концом секции смешивания. Величина L увеличивалась с увеличением угла смещения между соседними месильными дисками (то есть 90 градусов) или нейтральными элементами. Эта увеличенная длина соответствует чрезмерному нагреву ПВХ, что приводит к началу термической деградации. Эти результаты подчеркивают, что в основе любого процесса двухвинтовой экструзии с взаимным вращением лежит стадия плавления или пластификации. За счет вязкого сопротивления высоковязкой полимерной смолы при ее температуре плавления создаваемое напряжение сдвига в цилиндре экструдера является максимальным для интенсивного дисперсионного смешивания ингредиентов. Именно в этот момент процесса компаундирования происходит эффективное уменьшение размера частиц наполнителя и любого другого ингредиента, присутствующего в потоке сырья.

Теперь рассмотрим последние тенденции в конструкции оборудования для смешивания больших объемов. Вместо существующих тенденций в отрасли к оборудованию большого объема при минимальных требованиях к пространству, существует неотъемлемая необходимость учитывать любые ограничения скорости сдвига для модульной конструкции для оптимизации процессов экструзии компаундов при высоких скоростях вращения шнека. Ключ к эффективной модульной конструкции шнека заключается в том, как наилучшим образом использовать максимальные вязкие напряжения, возникающие в начале процесса плавления или пластификации, для наиболее эффективного измельчения массы до мелкодисперсных частиц. Недавний обзор существующих тенденций в отрасли оборудования для компаундирования указывает на стремление к большей пропускной способности для оборудования минимального размера. Растущее число производителей, использующих этот тип оборудования, показывает его перспективность. Двухвинтовое оборудование с вращением в одном направлении способствует высокой скорости вращения шнека при заданной нагрузке двигателя. Благодаря более качественным трансмиссиям и улучшенной конструкции машины удельная энергия в экструдере относительно небольшого объема увеличивается; следовательно, понятие сдвига малой массы приобретает совершенно новое значение при 600–1400 об/мин для 4–8 т/час для агрегатов с внутренним диаметром 100–130 мм.