Rodzaje wytłaczania
Wytłaczanie autotermiczne - tworzywo w układzie uplastyczniającym wytłaczarki nagrzewane jest bezpośrednio wskutek tarcia zewnętrznego granulek materiału o siebie nawzajem oraz o powierzchnie robocze cylindra i ślimaka, a także tarcia wewnętrznego makrocząsteczek polimeru i cząstek napełniacza. Zaletami procesu są: wysoka sprawność energetyczna i niskie jednostkowe zużycie energii, dobra homogenizacja, duże natężenia przepływu tworzywa, krótki czas przebywania materiału w układzie uplastyczniającym. Proces ten stosuje się do wytłaczania tworzyw olefinowych. Mimo że w ostatnich latach coraz wyraźniej mówi się o zaletach i możliwościach tego rodzaju wytłaczania, to jednak wykorzystanie wytłaczarek działających autotermicznie ogranicza się w zasadzie do otrzymywania folii i powlekania izolacją różnego rodzaju przewodów - m.in. kabli elektrycznych i telekomunikacyjnych.
Wytłaczanie porujące - wytłaczanie tworzyw porowatych różni się od wytłaczania tworzyw litych tym, że wytworowi w wyniku procesu przetwórczego nadaje się strukturę dwufazową tworzywo-gaz o możliwie małych i równomiernie rozmieszczonych pęcherzykach gazu. Strukturę porowatą uzyskuje się po wprowadzeniu do tworzywa środka porującego (w postaci gazu obojętnego, cieczy niskowrzącej lub ciała stałego), który jeśli jest w stanie ciekłym lub stałym, przechodzi w gaz w określonych warunkach procesu wytłaczania. Gdy w odpowiedniej temperaturze rozpoczyna się wydzielanie gazu, tworzące się liczne mikrobanieczki ulegają natychmiast (dzięki wysokiemu ciśnieniu i rozwinięciu powierzchni) rozpuszczeniu w otaczającym tworzywie. Strumień przetwarzanego materiału wraz z rozpuszczonym w nim gazem jest transportowany pod ciśnieniem do głowicy wstępnie formującej wytwór. Ciśnienie to powinno być na tyle duże, by aż do wylotu z dyszy głowicy wytłaczarskiej gaz nie wydzielił się w postaci odrębnej fazy (mikrobanieczek) w strumieniu tworzywa. Środek porujący dobiera się odpowiednio do rodzaju surowca w ten sposób, aby temperatura jego rozkładu była wyższa od temperatury topnienia tworzywa, ale niższa od temperatury wytłaczania tworzywa.
Wytłaczanie powlekające - proces ten należy do najstarszych odmian wytłaczania. Za jego pomocą można powlekać tworzywami różne kształtowniki, rury i taśmy, ale przede wszystkim kable elektryczne i telekomunikacyjne. Proces powlekania odbywa się w głowicy wytłaczarskiej kątowej lub też za nią. W procesie tym łączą się adhezyjnie 2 materiały: przemieszczający się ruchem prostoliniowym kabel i przepływające tworzywo. Początkowo przepływa ono pod pewnym kątem do kabla, a następnie wielokrotnie zmienia kierunek i ostatecznie otacza kabel powłoką.
Wytłaczanie z granulowaniem - procesy technologiczne tego rodzaju formowania dzielą się na wytłaczanie z granulowaniem na ciepło (w stanie plastycznym) i na wytłaczanie z granulowaniem na zimno (w stanie stałym). Tworzywa w postaci granulatu są stosowane powszechnie w wielu procesach przetwórstwa, w których wykorzystuje się przede wszystkim jednoślimakowe układy uplastyczniające.
Wytłaczanie z granulowaniem na ciepło polega na wytłoczeniu dużej liczby jednakowych prętów tworzywa o małej średnicy z natychmiastowym ich cięciem obrotowym nieswobodnym na krótkie odcinki. W ten sposób powstaje granulat o długości porównywalnej ze średnicą, który ulega bezzwłocznemu ochładzaniu. Cięcie wytłoczyny i ochładzanie granulatu może odbywać się w komorze tnącej głowicy granulacyjnej, w strumieniu powietrza lub w wodzie. Cięcie i ochładzanie granulek w powietrzu wykorzystuje się do tworzyw o dużej przewodności cieplnej. Granulowanie w wodzie jest stosowane do tworzyw o mniejszej przewodności cieplnej - wolniej ulegają one zestaleniu i wymagają bardzo intensywnego ochładzania, co zapobiega powierzchniowemu łączeniu się ze sobą granulek.
Wytłaczanie z granulowaniem na zimno sprowadza się do wytłoczenia wielu jednakowych prętów tworzywa o małej średnicy, ochłodzenia ich w wannie poziomej napełnionej wodą lub w strumieniu wody spływającej po prowadnicy nachylonej pod pewnym kątem do osi wytłaczarki i cięciu na granulki. Takie rozwiązanie technologiczne ma jednak swoje wady: pogarsza nie tylko sprawność energetyczną procesu granulowania, ale także podwyższa inne koszty uzyskania granulatu, gdyż dodatkowo po zgranulowaniu jest konieczne oddzielenie wody od granulatu i jego suszenie. Wybór odpowiedniego procesu granulowania zależy głównie od właściwości reologicznych i cieplnych polimeru, wydajności, zużycia energii elektrycznej, niezawodności procesu i kwestii zużycia poszczególnych elementów linii technologicznej, a także od przewidywanego zastosowania otrzymanego granulatu.
Współwytłaczanie - proces polega na uzyskaniu wytłoczyny wieloskładnikowej (wielotworzywowej) z jednoczesnym użyciem co najmniej dwóch wytłaczarek i tylko jednej głowicy wytłaczarskiej. Każde tworzywo spełnia określone funkcje; np. w kształtownikach współwytłaczanych z PVC plastyfikowanego i nieplastyfikowanego, PVC nieplastyfikowany stanowi konstrukcję nośną, natomiast PVC plastyfikowany jest elementem przylgowym uszczelniającym. Współwytłaczanie stosuje się w procesie wytłaczania z rozdmuchiwaniem zarówno swobodnym, jak i w formie. W pierwszym przypadku otrzymuje się folie wielowarstwowe, natomiast w drugim pojemniki wielowarstwowe. Każda warstwa spełnia inne zadanie: jedna np. przenosi obciążenia zewnętrzne, druga stanowi barierę (chociażby dla dyfuzji tlenu), trzecia jest całkowicie obojętna względem materiału z którym ma styczność, a zadanie czwartej to pogrubianie ścianki. Za pomocą współwytłaczania powleka się głównie kable, rury i taśmy.
Globalna produkcja materiałów polimerowych stale rośnie. W szybkim tempie wyparły one inne, bardziej ekologiczne materiały z wielu obszarów wykorzystania. Rozwój chemii organicznej doprowadził do sytuacji, w której producent tworzyw może uzyskać własności wytwarzanych materiałów precyzyjnie odpowiadające wymaganiom konkretnego zastosowania. Mowa tu nie tylko o kolorze czy gęstości. Dogłębna znajomość budowy tworzyw sztucznych i umiejętność ingerowania w tę budowę pozwala wpływać na wybraną cechę późniejszego produktu końcowego. Możliwości wykorzystania tworzyw sztucznych w znacznym stopniu przyczyniają się do rozwoju innych dziedzin nauki (geofizyki, elektrotechniki i wielu innych). Te atuty przynoszą korzyści obustronne, zarówno producentom jak i odbiorcom, i są niezaprzeczalne. Wytłaczanie jest technologią, która osiąga dzisiaj bardzo szeroką skalę zastosowania, gdyż popyt na określone produkty wykonane z tworzywa polimerowego jest ogromny. Osiąganie konkretnych parametrów, a także nadawanie określonych kształtów i wymiarów możliwe jest właśnie poprzez wytłaczanie tworzyw.
Jedną z placówek zajmujących się zagadnieniem wytłaczania jest Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników, która projektuje i buduje prototypowe urządzenia, aparaturę laboratoryjną oraz linie technologiczne do wytwarzania wyrobów z tworzyw polimerowych. Prowadzi m.in. pilotażową i doświadczalną produkcję wyrobów gotowych, takich jak folie, profile, kształtki, granulaty kompozytowe i nanokompozytowe. Organizuje także szkolenia dla przedsiębiorców i pracowników firm w zakresie m.in. przetwórstwa tworzyw sztucznych czy procesu wytłaczania folii opakowaniowych.
Laboratorium Technologiczne oferuje usługi w zakresie przeprowadzania prób technologicznych, badań przemysłowych i rozwojowych w skali półtechnicznej oraz wstępnej produkcji doświadczalnej w obszarze wytłaczania kompozytów polimerowych, folii płaskiej, profili, w tym rur i wężyków oraz recyklingu odpadów tworzywowych. Laboratorium dysponuje m.in. następującymi liniami wytłaczarskimi:
- Linia do wytłaczania i współwytłaczania profili (litych i spienionych) z wytłaczarką W-25 i W-18 wyposażoną w nowoczesny silnik momentowy
- Linia technologiczna do wytłaczania kompozytów polimerowych z wytłaczarką dwuślimakową współbieżną 2TW40 wyposażoną w system dozowania i granulacji
- Linia do wytłaczania folii płaskiej z wytłaczarką W-40 doposażoną w suszarkę oraz pomiar grubości folii
- Linia technologiczna do współwytłaczania profili z wytłaczarką W-45 i W-18 wyposażoną w nowoczesny silnik momentowy
- Linia do zagęszczania odpadów foliowych wyposażona w wytłaczarkę W-50 i głowicę do cięcia w strumieniu wodnym.
Marta Lenartowicz-Klik
