|
Переработка полимеров в
изделия заключается в выполнении ряда производственных операций, объем и
последовательность которых определяются технологическими и экономическими
факторами, такими как природа полимера, тип изделия, которое необходимо
получить (пленка, волокна, формованные изделия и т. д.), а также количество
изделий.
Как правило, для получения конкретных полимерных
материалов изготавливают многокомпонентные композиции, в которые помимо
полимеров входят различные специальные добавки.
Ингредиенты, вводимые в полимеры, могут быть в виде газов,
жидкостей или твердых частиц, причем каждая добавка оказывает специфическое
влияние на полимер.
Введение в полимерную композицию добавок или
вспомогательных материалов позволяет:
□ изменить физические и химические свойства;
□ предотвратить или замедлить деструкцию при
старении;
□ снизить стоимость материала;
□ изменить цвет, прозрачность и другие
оптические свойства и внешний вид;
□ улучшить технологические свойства (способность к
переработке).
При введении добавок в полимер должно обеспечиваться
получение гомогенной массы материала в наиболее пригодном для переработки на
соответствующем оборудовании виде. Выбор применяемого оборудования зависит от
типа полимера и метода переработки. Для перемешивания полимерной композиции
используют следующее оборудование: лопастные мешалки и смесители, вальцы,
закрытые смесители, смесители-экструдеры.
Основное требование, предъявляемое к процессу смешения, -
достижение равномерного распределения компонентов в смеси ia минимально
возможное время.
Простейший вид оборудования для смешения — барабанный
смеситель: все компоненты загружают в барабан, который вращается одновременно
в разных плоскостях, обеспечивая тщательное перемешивание смеси.
Лопастные смесители бывают двух видов: а) смесители с Z- и
Z-образными рабочими органами (лопастями); б) ленточные смесители. В Z- и
Z-образных смесителях роторы вращаются в двух смежных камерах с различными
скоростями, обеспечивая возникновение сложного потока материала.
Роль лопастей в ленточном смесителе выполняет лента,
обвивающая по спирали вал. Последний вращается в смесительной камере,
выполненной в форме эллипсоидного цилиндра.
Смесители с псевдоожиженным слоем позволяют осуществлять
смешение быстро и с высокой степенью диспергирования. Движение компонентов
обеспечивается регулируемыми струями воздуха.
Интенсивное перемешивание компонентов происходит на
вальцах при прохождении материала в зазоре между валками. Валки вращаются в
противоположных направлениях, в результате чего материал втягивается в зазор.
Для интенсификации процесса смешения валки вращаются с различными скоростями
(с так называемой фрикцией). Максимальное значение фрикции валков составляет
1:1,4.
Рабочую температуру валков, зависящую от природы
смешиваемых компонентов, поддерживают за счет циркуляции пара, воды или
другого теплоносителя через внутренние полости валков.
Смешиваемый материал проходит в зазор между валками и
постепенно образует сплошное полотно, охватывающее передний (рабочий) валок,
температура которого поддерживается на 3—5 °С выше, чем заднего.
Производительность вальцов сравнительно низка, а трудовые затраты высоки.
Поэтому их использование и промышленности ограничивается специальными
технологическими процессами.
Интенсивное перемешивание компонентов происходит и смесителях
закрытого типа. Загрузочная камера такого смесителя закрывается
гидравлическим затвором. Эти машины в принципе схожи со смесителями с Z- и
Z-образными лопастями, установленными в закрытой сдвоенной смесительной
камере. Хорошее перемешивание компонентов в смесителе закрытого типа
достигается за счет развитой поверхности роторов, контактирующей с
материалом, малой фрикции, относительно низкой температуры роторов, узкого
рабочего зазора, создания сложной траектории потока перемешиваемых
материалов.
Вальцы и смесители закрытого типа обеспечивают достаточно
высокое качество смешения. Однако их использование для переработки полимеров
сопряжено со значительными неудобствами из-за периодичности загрузки. Для
обеспечения непрерывного процесса необходимо использовать шнековые экс-
трудеры. Одно-, двух- и многошнековые экструдеры по выходу и качеству
получаемого продукта значительно превосходят смесители закрытого типа.
Гомогенизирующая способность двухшнековых экструдеров
выше, чем одношнековых.
|