Kompaundiranje biopolimera na dvopužnim ekstruderima: četiri stvari koje trebate znati

U sektoru biopolimera pojavilo se mnogo novih međunarodnih igrača, koristeći nove materijale i mnoge nove formulacije.Dvostruki vijčani ekstruderinude odlične mogućnosti miješanja materijala za sve polimere, uključujući biopolimere. Bez obzira na formulaciju, trebali biste razmotriti svog dobavljača opreme kao razvojnog partnera kako biste postigli svoje ciljeve u smislu kvalitete taline i ekstruzije, produktivnosti i drugih parametara. Pobrinite se da vaš dobavljač opreme ima objekte i stručnost koji će vam pomoći da testirate svoje formulacije materijala i poboljšate svoje procese.

Kao i kod svakog projekta ekstruzije, određeni stepen iterativnog eksperimentiranja je neizbježan u procesu razvoja nove formulacije biopolimera. Neki su uspješni od samog početka; drugi zahtijevaju više rada prije nego što se mogu komercijalizirati.
Očekuje se da će globalni proizvodni kapacitet bioplastike porasti na 4.8 milijardi funti do 2024. godine, zahvaljujući proizvođačima opreme za ekstruziju i vlasnicima brendova koji stalno okreću pažnju ovim „zelenim“ materijalima. Ako želite da snabdijevate spojeve koji će zadovoljiti ovu potražnju, evo nekoliko ključnih razmatranja u vezi s obradom koje trebate znati.

Kupite ekstruder s većom mogućnošću podešavanja
Postoji niz ekstrudera koji su dizajnirani da budu izuzetno fleksibilni. Možete kupiti duge ekstrudere sa odnosom dužine i visine 48:1 ili 52:1, koji imaju više izlaznih otvora i opcija za položaj dovoda.

Budući da je industrija biorazgradivih plastika brzo rastuća, često se uvode nove ideje, novi ili poboljšani sirovinski materijali, aditivi itd. Mnogo je lakše otvoriti ili zatvoriti dostupne ispušne pozicije ili dodati ili ukloniti bočne dozatore s dostupnih pozicija, nego kupiti nove cijevi nakon početne kapitalne kupovine ili proširiti ekstruder.

Imajte na umu da su biopolimeri obično higroskopni
Planirajte barem jedan atmosferski otvor (ponekad dva) i barem jedan vakuumski otvor (ponekad dva). Biopolimeri su obično higroskopni i s njima se treba pažljivo rukovati prije obrade. Postavljanje otvora za zrak rano u procesu ekstruzije učinkovito je za minimiziranje hidrolize biopolimera i izbjegavanje predsušenja materijala.
Vakuumsko odzračivanje je neophodno. Ne smatrajte vakuumski sistem nebitnim dodatkom, on je sastavni dio procesa ekstruzije i često predstavlja razliku između izrade kvalitetnog proizvoda i nekvalitetnog proizvoda. Pažljivo dizajnirani vakuumski sistemi također se bave često korozivnom prirodom isparljivih biopolimera, što se može isplatiti kroz smanjeno održavanje i vrijeme zastoja, te povećanu produktivnost.

Biopolimeri su osjetljivi na smicanje i pritisak
Biopolimeri se brzo degradiraju kada su izloženi prekomjernoj toplini i/ili smicanju. Izloženost materijala smicanju direktno je proporcionalna brzini vijka ekstrudera i obrnuto proporcionalna razmaku između vijka ekstrudera i cijevi. Za datu brzinu protoka, ekstruder treba pokretati najnižom mogućom brzinom vijka dok obrtni moment ekstrudera ne postane previsok (>90%) ili se ne dostigne ograničenje volumena, koje je definirano spojem koji podupire otvor za dovod ili ventilaciju.

Ograničenje volumena može se izbjeći strateškim postavljanjem otvora za ventilaciju kako bi se omogućio izlazak zraka i vlage, te postavljanjem bloka za ograničavanje gnječenja ili elementa puža za preokretanje što je dalje moguće nizvodno od dovoda ili otvora. Visoki obrtni moment može se izbjeći dizajniranjem puža ekstrudera tako da ima dugu, "nježnu" zonu miješanja, umjesto kratke, snažne zone miješanja. Stabilizacija dovoda radi minimiziranja fluktuacija obrtnog momenta omogućava operateru da pokreće ekstruder s većim prosječnim obrtnim momentom.

Korotirajućidvopužni ekstruderIako je efikasna i učinkovita mašina za miješanje, efikasna je kao pumpa samo 8 do 15 posto, što znači da visoki izlazni pritisak ekstrudera može dovesti do značajnog povećanja temperature taline. Visoki izlazni pritisci također mogu dovesti do ispušnih struja iz ispušnog otvora u blizini izlaza ekstrudera.

Povećanje prečnika otvora glave matrice, povećanje veličine mreže sita i, u slučaju podvodnog peletiranja, povećanje temperature vode i glave matrice, sve to minimizira izlazni pritisak ekstrudera. Navojni elementi sa korakom isporuke jednakim jednom prečniku su najefikasniji elementi za pumpanje.

Između izlaza ekstrudera i glave za rezanje može se koristiti pumpa za talinu. Efikasnost pumpanja pumpe za talinu je između 25% i 35%. Upotreba pumpe za talinu minimizira porast temperature taline, štedi energiju ekstrudera i proizvodi konzistentniji protok ekstruzije. Trošak pumpe za talinu ponekad se može lako opravdati povećanjem izlaza ekstrudera.

Biopolimeri se brzo razgrađuju, pa je dekontaminacija važna
Biopolimeri se razgrađuju brže od većine polimera na bazi nafte. Ako se ekstruder ostavi da stoji duže od 1 do 2 sata, preporučuje se smanjenje zagrijavanja cijevi ili njegovo isključivanje.
Ako će ekstruder ostati zagrijan duži vremenski period bez rada, očistite ga jeftinim termički stabiliziranim polimerom s viskoznošću taline nešto većom od viskoznosti bio-smole. Ako je viskoznost sredstva za čišćenje previsoka, može se pojaviti kao kontaminant u roku od nekoliko sati nakon ponovnog pokretanja proizvodnje.