Изготовление пластиковых изделий

При анализе смешения очень важно учитывать экономические аспекты при изготовление пластиковых изделий. Напри­мер, замена имеющегося шнека на новый, обеспечивающий высокоэффективное смешение, более выгодна, нежели постоянная закупка предварительно смешанного полимера. При компаундировании по месту легче обеспечить контроль за качеством материала и ходом процесса. Кроме того, это существенно упрощает организацию контроля качества пластиковых изделий и проведение статистического анализа процесса.

Другим экономическим аспектом при изготовление пластиковых изделий  является потребление энергии. Вы­сокое потребление энергии повышает цену производимой смеси или компаунда. Бо­лее того, эта энергия обычно рассеивается в системе в виде тепла, которое может привести к разложению полимера и более длительному циклу охлаждения. Здесь, как и ранее, легко заметить разницу при использовании сдвигового течения и тече­ния с растяжением.

В случае, если площадь поверхности раздела фаз больше 1, 0, мощность, тре­буемая для сдвига, становится существенно больше при изготовление пластиковых изделий. Это напрямую связано с увели­чением расходов на производство пластиковых изделий из-за больших затрат на энергию, боль­ших потерь за счет разложения полимера и удлинения времени цикла в результате повышения температур.

Конечная морфология после смешения является результатом конкурирующих процессов разрушения и увеличения диспергируемых частиц и капель. Аналогично ситуации, наблюдаемой при распределительном смешении, возможно нарушение смешения, при котором твердые частицы соединяются в большие агломераты, а жидкие капли сливаются с образованием большой капли. Явление объединения частиц носит название флокуляции, а объединение капель в большую — коалесценции.

Коалесценция происходит практически при изготовление пластиковых изделий, даже если имеет­ся небольшой процент диспергируемой фазы. Процесс коалесценции включает сле­дующие стадии:

1. Приближение двух или более капель друг к другу.

2. Возникновение тонкой пленки жидкости, разделяющей их.

3. Разрыв пленки между каплями. Объединение двух капель в одну у большего размера при изготовление пластиковых изделий.

Процесс коалесценции показан на рис. 4. 44. Для обеспечения процесса необходимо, чтобы в пото­ке имелось несколько важных усло­вий:

• высокая вероятность встречи двух и более капель;

• силы, достаточные, чтобы про­рвать пленку между каплями при изготовление пластиковых изделий;

• время, достаточное для прохождения процесса коалесценции.

Указанным условиям в системе могут удовлетворять зоны застоя. По определе­нию, они представляют собой медленно движущийся поток, который обеспечивает относительно длительный период времени взаимодействия. Простой пример зоны застоя показан на рис. 4. 45, а. Зоны застоя возникают в системах или смесителях не­удачной конструкции при изготовление пластиковых изделий. Даже при хорошем смешении коалесценция может свести на нет полученную степень смешения и привести к получению пластиковых изделий неприемлемого качества.

Возможны два прямых метода снижения коалесценции. Первый заключается в разработке сбалансированной системы, через которую протекает поток. Сбаланси­рованность должна быть обеспечена во всех компонентах системы, включая шнек, зоны смешения, запирающие клапаны, сопла и литниковую систему (рис. 4. 45, Ь). Второй метод заключается в использовании добавки при изготовление пластиковых изделий, повышающей совместимость материалов в композиции (компабилизатора) для обеспечения конечной морфоло­гии смеси за счет контроля размеров доменов многофазной смеси. Существуют два способа установления такого контроля: снижение поверхностного натяжения между

Рис. 4. 46. Увеличение размера частиц диспергированной фазы при увеличении ее доли

фазами и уменьшение агломерации доменов. На рис. 4. 46 показано, как ис­пользование комнабилизатора может изменить размер доменов в смеси. Кривые по­казывают размер доменов смеси ПУ/ПЭ (ПЭ является диспергируемой фазой) с до­бавкой и без нее при увеличении содержания диспергированной фазы. Видны два интересных явления. Первое заключается в том, что размер домена ПЭ возрастает при увеличении его содержания — большая вероятность столкновения. Второе — размер домена значительно снижается при использовании компабилизатора. Дру­гим важным достоинством подобных добавок является увеличение межфазной адге­зии при изготовление пластиковых изделий и, следовательно, увеличение прочности смеси. На рис. 4. 47, а, b показано разрушение поверхности двух образцов смеси ПУ/ПЭ, полученных в присутствии и без добавки. Разрушение поверхности немодифицировапной смеси происходит на поверхности раздела фаз ПЭ и ПУ, что говорит о плохой адгезии между ними. Раз­рушение поверхности в смеси ПУ/ПЭ после модификации происходит не на по­верхности ПЭ, а в его массе, что говорит о хорошей адгезии между ПУ и ПЭ при изготовление пластиковых изделий.