Технологии

У вращающихся в одном направлении двухшнековых экструдеров (TSE) и планетарных экструдеров имеются преимущества в области компаундирования. Конические и параллельные двухшнековые экструдеры с вращением в обратном направлении - обычно используются для прямой экструзии.

В целом, вращающиеся в одном направлении TSE очень хорошо осуществляют смешивание, удаление летучих веществ и обеспечивают высокую производительность, в то время как конические и параллельные двухшнековые экструдеры с вращением в обратном направлении обычно лучше создают давление для прокачивания материала через сложные профили, поясняет г-н Браун из компании Cincinnati Milacron, которая производит все три типа двухшнековых экструдеров для экструзии из композитов из древесины и пластмассы. При использовании двухшнекового экструдера с вращением в одном направлении или же планетарного экструдера для прямой экструзии обычно используют насос для расплава или же одношнековый экструдер для создания более высокого давления для продавливания через профильную головку. В число последних разработок входят новые конструкции и размеры экструдеров различного типа.

Новая геометрия шнекового элемента и конструкция двухшнекового экструдера от Entek E-MAX™ на 103 мм позволили заказчикам компании, которые осуществляют крупносерийное производство настилов и ограждений из композитов из древесины и пластмассы, получать скорости 1361-1588 кг/ч (3,000-3,500 ф/ч) или даже выше. Так сообщают в компании, которая специализируется на системах двухшнековых экструдеров с параллельным вращением и системах под ключ для прямой экструзии из композитов из древесины и пластмассы. “Мы постоянно работаем с нашими заказчиками, оптимизируя наши установки для того, чтобы они соответствовали задачам, которые стоят перед производством”, - говорит Джон Эффман, директор по продажам и маркетингу компании Entek.

Компания Cincinnati Extrusion GmbH добавила параллельный двухшнековый экструдер с обратным вращением Fiberex к своей линии конических вращающихся экструдеров для работы с композитами из древесины и пластмассы при экструзии профиля. Новая установка с производительностью до 1000 кг/час включает два устройства активного дегазирования с вакуумными насосами, которые позволяют удалять влагу. Экструдер предназначен для предварительно смешанного материала в виде компаунда расплава, агломерата или повторно измельченного материала.

В относительно новый двухшнековй экструдер с параллельным вращением от Milacron, который называется TIMBEREX®, входит патентованный выходной сегмент, который создает давление для прямой экструзии без отдельного насоса для расплава. В этом сегменте двойные каналы уменьшаются в диаметре и объеме, что создает две отдельные одношнековые камеры, которые становятся эффективными насосами, рассказывает г-н Браун. Компания Milacron также представила свою систему экструзии с ‘Plug & Play’, в которую входят система погрузки/разгрузки материала выше по технологической цепочке, а также охлаждение и нарезание ниже по технологической цепочке. Система обеспечивает рентабельный способ предварительного смешивания ингредиентов композитов из древесины и пластмассы в агломерированные частицы и высушивание частиц после экструдера, рассказывает г-н Браун. Он поясняет, что агломерат легко распадается в экструдере без сдвига, необходимого для того, чтобы расплавить гранулу,  компаундированную из расплава, и добавляет, что: “Агломерат можно вводить и в двухшнековый экструдер с параллельным вращением, и в двухшнековый экструдер с обратным вращением, но мы сосредоточили наши усилия на экструдере с обратным вращением, поскольку нам кажется, что он отвечает потребностям большей части рынка в том, что касается продавливания через более сложные головки”.

Конический роторный экструдер Conex от компании Conenor, созданный компанией Maillefer Extrusion, предназначен для экструзии большого содержания волокна и отходов в композиты из древесины и пластмассы. Два гнездовых ротора обеспечивают многослойную экструзию без использования комплексной готовки для соэкструзии или экструдера с поперечной головкой. Это позволяет осуществлять, например, экструзию из утилизированного материала в основном слое в окружении материала более высокого качества и более привлекательного внешнего вида. “Настоящего роста использования композитов из древесины и пластмассы в Европе можно достигнуть при значительно меньшей структуре затрат, начиная с прямой экструзии и кончая использованием низкозатратных утилизированных сырьевых материалов”, - полагает г-н Вилкки. Хотя многие производители экструдеров рекомендуют высушивать волокна перед экструзией, утверждая, что двухшнековые экструдеры не дают эффективного высушивания,  и что избыточное содержание влаги ограничивает пропускную способность, Вилкки возражает на это, что дополнительные энергозатраты на разделение волокна по размерам и предварительное высушивание являются недостатком и чреваты угрозой возникновения пожара. Он считает, что экструдер Conex способен справиться с 10% влаги, обычно содержащимися в гранулированных древесных отходах, которые широко распространены в Европе в виде отходов деревообрабатывающей промышленности и продаются в виде гранул биотоплива. Г-н Вилкки согласен, что в некоторых случаях эффективным решением для повышения пропускной способности при экструзии на высокоскоростной линии является предварительное нагревание интегрированных питателей экструдера Conex для удаления некоторого количества влаги из волокна.

Планетарные экструдеры обеспечивают небольшой сдвиг и высокую степень дисперсии, что является преимуществом для компаундирования композитов из древесины и пластмассы, считает Пол Годвин, директор по продажам и обслуживанию в компании American Maplan, которая производит планетарные экструдеры, а также двухшнековые экструдеры с обратным вращением и одношнековые экструдеры для работы с композитами из древесины и пластмассы. Планетарный валковый экструдер создает дисперсию иного типа; материал осторожно пропускают между центральным валиком, окружающими планетарными валами и цилиндром, поясняют в немецкой компании-производителе экструдеров Entex Rust & Mitschke (см. рисунок 8). Планетарные экструдеры можно использовать для компаундирования PVC, а также полиолефинов. По сравнению с двухшнековыми экструдерами, эти экструдеры обеспечивают лучшее диспергирование и инкапсуляцию волокна, которые нужны для улучшения физических свойств и устойчивости к воздействию атмосферных явлений, говорит Ралф Квэк, инженер-технолог компании Entex/Triad. В экструдере Entex управление температурой осуществляется за счет циркуляции нагревающей/охлаждающей среды в центре центрального вала, а также в каналах цилиндра, близко к материалу. “Эта уникальная конструкция дает высокую теплоотдачу. Полимер в большей степени плавится за счет тепловой энергии, нежели за счет сдвига”, - объясняет  г-н Квэк. Он говорит, что благодаря высокой теплоотдаче и большой площади поверхности планетарного валкового экструдера, можно подавать волокно или древесную муку в экструдер без предварительного высушивания.

Компания Gala недавно представила решение, которое позволяет осуществлять подводное гранулирование компаундированных композитов из древесины и пластмассы. Подводное гранулирование позволяет работать с материалами, которые трудно гранулировать с помощью каких-либо других методов, говорит Уэйн Мартин, менеджер и инженер-технолог компании Gala Industries. Тем не менее, существует проблема поглощения влаги в ходе подводного гранулирования композитов из древесины и пластмассы. Технология нагревания компании Gala, на которую ожидается выдачи патента, ускоряет скорость гранул после нарезания для того, чтобы удалять их из воды как можно быстрее. Оставшаяся влага испаряется все еще горячими гранулами. “Мы можем получать очень низкое содержание влаги, о котором даже и подумать было невозможно при подводном гранулировании”, – говорит г-н Мартин.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка ДПКТ можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок древесно-полимерных композиционных материалов в России».