Что такое экструзия полимеров?

Сегодня существует множество способов переработки полимерных отходов, свыше ста видов отходов из различных пластиков и пластмасс. Это и пластиковая тара, и одноразовая посуда, и стрейч-плёнки различной толщины и плотности. Несмотря на этот факт, большинство изделий, изготавливаемых из переработанных отходов, приходится на ПНД и ПВД -  полиэтилен низкого и высокого давления. Данные материалы перерабатываются методом экструзии.

Экструзией называют процесс плавления полимерных материалов ПДВ, ПНД, пластиков, плёнок путём продавливания расплавленной массы – «расплава» - через фильеру, имеющую специальное отверстие определённого диаметра. В процессе экструзии в расплавленном сырье происходят преимущественно физические, а не химические процессы. К химическим процессам относится лишь термическая деструкция, возникающая при высоких температурах. При грамотной организации технологии переработки они могут быть сведены к нулю или минимизированы.

Экструзионные машины

Самым известным и распространённым оборудованием для переработки полимеров является шнековый экструдер. Шнек, «червяк» - это основной рабочий узел.

Экструзионное оборудование включает в себя, как правило, три рабочих зоны:

• загрузки сырья;
• плавления полимерных отходов;
• дозировки расплава.

Такая градация условна, поскольку чёткое разграничение между  зонами отсутствует. Процесс переработки сырья начинается на загрузочном участке, а завершается в зоне дозирования.

Под зоной загрузки принято считать полезную длину шнека, т.е. расстояние от точки входа сырья до точки выхода расплава. Зона плавления – это участок шнека, в пределах которого появляется расплав и переходит в полностью гомогенизированное состояние. Зона дозировки – участок, на котором происходит окончательное расплавление гранул и частиц полимеров. На участке дозировки выравнивается температура расплава и его гомогенная структура.

Помимо вышеописанных трёх зон по рабочей длине шнека могут присутствовать и дополнительные зоны. Их назначение определяется типом перерабатываемого сырья и конкретными задачами технологического процесса. К примеру, в зоне дегазации происходит удаление из расплава газообразных включений. Это достигается за счёт резкого увеличения объёма винтовых канавок «червяка» на расстоянии 2-3 витков и, как следствие, увеличения давления на расплав.

Шнек любого типа характеризуется тремя основными параметрами:

• диаметром;
• длиной;
• степенью сжатия.

У большинства современных экструдеров соотношение длины к диаметру составляет от 18/1 до 45/1, степень сжатия составляет примерно 1.5-5 единиц.

Важным параметром шнека являются и его геометрические размеры. От них зависят габариты оборудования для переработки.

Особенности экструзии

Переработка полимерных отходов выполняется приблизительно по одинаковой схеме. Но, т.к. у каждого пластика, ПНД или ПВД своя температура плавления, производители применяют расчётные номограммы, чтобы точно определить точку плавления.

Температура плавления полимеров может колебаться в достаточно широком диапазоне. К примеру, полиэтилен плавится при температуре 110-120°C, а полипропилен при 140-170°C. На эти факторы необходимо обращать внимание при выборе оборудования для оснащения линии переработки.

Экструзия требует не только грамотного и взвешенного подхода к выбору оборудования, но и определённых профессиональных знаний. Необходимо знать параметры вязкости конкретных полимеров, т.к. при неправильном выборе температуры они могут просто потерять свои ключевые свойства.