Biopolymerblanding på dobbeltskrueekstrudere: fire ting du trenger å vite

Mange nye internasjonale aktører har dukket opp i biopolymersektoren, og bruker nye materialer og mange nye formuleringer.Ekstrudere med to skruertilbyr utmerkede materialblandingsmuligheter for alle polymerer, inkludert biopolymerer. Uansett formulering bør du vurdere utstyrsleverandøren din som en utviklingspartner for å nå dine mål når det gjelder smelte- og ekstruderingskvalitet, produktivitet og andre parametere. Sørg for at utstyrsleverandøren din har fasilitetene og ekspertisen til å hjelpe deg med å teste materialformuleringene dine og forbedre prosessene dine.

Som med alle ekstruderingsprosjekter er en viss grad av iterativ eksperimentering uunngåelig i prosessutviklingen av en ny biopolymerformulering. Noen lykkes fra starten av; andre krever mer arbeid før de kan kommersialiseres.
Den globale produksjonskapasiteten for bioplast forventes å øke til 4.8 milliarder pund innen 2024, takket være at produsenter av ekstruderingsutstyr og merkevareeiere stadig retter oppmerksomheten mot disse «grønne» materialene. Hvis du ønsker å levere forbindelser for å møte denne etterspørselen, er det noen viktige prosesseringshensyn du må vite.

Kjøp en ekstruder med større justerbarhet
Det finnes en rekke ekstrudere som er designet for å være ekstremt fleksible. Du kan kjøpe lange ekstrudere med 48:1 eller 52:1 L/D, de har flere eksosporter og mateposisjonsalternativer.

Fordi biologisk nedbrytbar plast er en industri i rask utvikling, introduseres ofte nye ideer, nye eller forbedrede råmaterialer, tilsetningsstoffer osv. Det er mye enklere å åpne eller lukke de tilgjengelige eksosposisjonene, eller å legge til eller fjerne sidematere fra de tilgjengelige posisjonene, enn å kjøpe nye fat etter det første kapitalkjøpet eller å utvide ekstruderen.

Husk at biopolymerer vanligvis er hygroskopiske.
Planlegg minst én atmosfærisk ventil (noen ganger to) og minst én vakuumventil (noen ganger to). Biopolymerer er vanligvis hygroskopiske og må håndteres forsiktig før bearbeiding. Å plassere en luftventil tidlig i ekstruderingsprosessen er effektivt for å minimere hydrolyse av biopolymeren og for å unngå fortørking av materialet.
Vakuumventilasjon er viktig. Ikke betrakt vakuumsystemet som et unødvendig tillegg, det er en integrert del av ekstruderingsprosessen og er ofte forskjellen på om man lager et kvalitetsprodukt eller ikke. Nøye utformede vakuumsystemer håndterer også den ofte korrosive naturen til flyktige biopolymerer, noe som kan betale seg gjennom redusert vedlikehold og nedetid samt økt produktivitet.

Biopolymerer er følsomme for skjær og trykk
Biopolymerer brytes raskt ned når de utsettes for sterk varme og/eller skjærkraft. Materialets skjærkraft er direkte proporsjonal med ekstruderskruehastigheten og omvendt proporsjonal med klaringen mellom ekstruderskruen og sylinderen. For en gitt gjennomstrømningshastighet, kjør ekstruderen med lavest mulig skruehastighet til ekstrudermomentet er for høyt (>90 %) eller en volumgrense er nådd, som er definert av forbindelsen som støtter mate- eller ventilasjonsporten.

Volumbegrensning kan unngås ved å plassere ventilen strategisk for å slippe ut luft og fuktighet, og ved å plassere den begrensende elteblokken eller reverseringsskrueelementet så langt nedstrøms for materen eller ventilen som mulig. Høyt dreiemoment kan unngås ved å designe ekstruderskruen til å ha en lang, "skånsom" blandesone i stedet for en kort, kraftig blandesone. Å stabilisere materen for å minimere momentsvingninger lar operatøren kjøre ekstruderen med et høyere gjennomsnittlig dreiemoment.

Den medroterendedobbeltskrueekstruder, selv om det er en effektiv blandemaskin, er den bare 8 til 15 prosent effektiv som pumpe, noe som betyr at det høye utløpstrykket fra ekstruderen kan føre til en betydelig økning i smeltetemperaturen. Høyt utløpstrykk kan også føre til eksosstrømmer fra eksosporten nær ekstruderutløpet.

Å øke diameteren på dysehodehullet, øke maskestørrelsen på silen og, ved pelletering under vann, øke vann- og dysehodetemperaturen, minimerer ekstruderens utløpstrykk. Gjengede elementer med en leveringsstigning lik én diameter er de mest effektive pumpeelementene.

En smeltepumpe kan brukes mellom ekstruderutløpet og dysehodet. Pumpeeffektiviteten til en smeltepumpe er mellom 25 % og 35 %. Bruk av en smeltepumpe minimerer økning i smeltetemperaturen, sparer ekstruderkraft og gir en mer jevn ekstruderingsflyt. Kostnaden for en smeltepumpe kan noen ganger lett rettferdiggjøres ved å øke ekstruderens ytelse.

Biopolymerer brytes raskt ned, så dekontaminering er viktig
Biopolymerer brytes ned raskere enn de fleste petroleumsbaserte polymerer. Hvis ekstruderen skal stå i mer enn 1 til 2 timer, anbefales det sterkt å redusere oppvarmingen i fatet eller slå den av.
Hvis ekstruderen skal forbli oppvarmet over lengre tid uten at ekstruderen er i gang, rengjør ekstruderen med en rimelig varmestabilisert polymer med en smelteviskositet som er litt høyere enn bioresinens. Hvis viskositeten til rengjøringsmaterialet er for høy, kan det oppstå som forurensning innen få timer etter at produksjonen er startet på nytt.