Ekstrudiranje

Kabli, OLED-ekrani, okna, tople grede in folije za kmetijstvo so proizvodi ekstrudiranja. Parametri predelave T, P, pretok taline, viskoznost, število obratov polža, čas zadrževanja taline (8 min za PA) in specifična moč določajo kvaliteto izdelka. Sušenje granulata je za tehnične termoplaste pomembno, hidroliza razgrajuje verige, zmanjša žilavost, pride do pulziranja mase. Z enopolžniki z različnimi šobami ekstrudiramo profile, cevi, kable in folije.

Napake pri ekstrudiranju so: pulziranje, črte, razpoke, mehurčki, madeži, sijaj, razbarvanje, pomarančna površina in nizka natezna trdnost.

• Proizvodnja kablov (kabel je več izoliranih žic ali snopov žic, zavitih v en plašč):
  a) vlek Cu ali Al-žice skozi niz diamantnih matric in mehčanje z žarjenjem;
  b) sukanje in navijanje več žic v isti vodnik, ker ima snop boljšo prožnost;
  c) ekstrudiranje, v šobi se nanese polimer, ohladi in navije;
  d) sestavljanje kablov, dodajanje polnil in zaščitnih plaščev ter ponovno oplaščenje.

• Koekstrudiranje združuje taline ali pene različnih polimerov in s tem pozitivne lastnosti. Uporabljamo ga pri vseh tipih ekstrudiranja, predvsem pri folijah, ceveh in profilih.
  Barierne večslojne folije za pakiranje salam, sira, rib in mesa, vina, mleka, kuhane hrane in zdravil se proizvajajo kot pihane folije ali s široko šobo in valjanjem. Osnova za mehke folije je PELD, za trde pa PP, PEHD, PS in PA, ki je hkrati barierni material, običajno kombiniran s slojem etilen vinil alkohola EVOH kot dodatno bariero za pline med dvema slojema PA, oba se naravno oprijemata.

• Kompaundiranje z dvopolžnim ekstruderjem je najprimernejši način vmešavanja polnil in nanodelcev v polimere, saj uporabimo obstoječo opremo z minimalnimi dodatnimi investicijami, v nasprotju z ostalimi metodami, kot sta polimerizacija monomerov z nanodelci ali mešanje raztopin. Vmešavamo kalcit, talk, steklena vlakna ali razslojeno laminarno glino MMT iz ploščic 1 x 200 nm, ki da pri 5 % primerljive rezultate kot 30 % steklenih vlaken, izboljša trdnost, modul, abrazijsko odpornost, barierne lastnosti ter dimenzijsko in temperaturno stabilnost. Polimer mora biti kompatibilen s polnili, dodajo se lahko oprijemala. Ekstruder mora imeti natančno kontrolo strižnih sil in zadrževalnega časa, previsoka sila in čas namreč kompaund degradirata. Zadrževalni čas reguliramo z doziranjem in ne s številom obratov. Podvojeno doziranje poveča zadrževalni čas za 50 %, potrojeno število obratov od 200 na 600 rpm pa le za 17 %. Nekoliko drugačna je predelava PVC, ki je na trgu v obliki prahu, ki ga brez dodatkov ni mogoče predelovati. Mešamo ga s polnili in mehčali, s tem lastnosti variirajo od trdih in togih, do gumi podobnih. Mešanje prahu PVC in dodatkov poteka v turbo mešalnikih 90–130 °C, še vroče mešanice homogeniziramo v kompaunderskih koničnih ekstruderjih in sekamo v granule, npr. za medicinske cevi in posode za transfuzijo, lahko pa direktno ekstrudiramo cevi in profile, kalandrirane folije in plošče, pihamo, brizgamo in roto vlivamo. Razvite so mešalne enote, ki omogočajo, da so tudi enopolžni ekstruderji zelo učinkoviti in omogočajo disperzivno ter distributivno mešanje in direktno ekstrudiranje. Enopolžne ekstruderje lahko tako uspešno uporabljamo tudi pri kompaundiranju. V dvopolžnikih so uvedli prenos toplote iz mešalne v dozirno cono s tekočino, ki se uparja in ponovno kondenzira. Tako prihranimo energijo in omogočimo kontrolo temperature v polžu.

• Reakcijsko ekstrudiranje z uvajanjem scCO₂, ki se nato izsesa, omogoča vnašanje dodatnih reagentov in s tem kemijske reakcije med ekstrudiranjem. To je pomembno za reciklažo termoplastov, kjer je poleg ločenega zbiranja ovira ločevanje polimerov, ki jih ni mogoče ločiti s flotacijo in elektrostatsko separacijo. Zahtevnejše vrste reciklaže omogočajo združevanje tudi zelo odbojnih tipov plastike, hkratno depolimerizacijo z naknadnim čiščenjem in filtriranjem ter ponovno repolimerizacijo v eni liniji. Te tehnologije se bodo v prihodnosti razvile za kemijsko reciklažo velikih količin odpadkov v reaktorjih globalnih koncernov. Transportni problemi in raznovrstnost materialov pa bodo dajali prednost manjšim obratom s kemijsko reciklažo v ekstruderski liniji, kot se uporablja za PET. To velja tudi za repolimerizacijo in zamreženje nenasičenih poliestrov pri reciklaži duroplastov. PET, PMMA, tudi PUR lahko depolimeriziramo in ponovno polimeriziramo, funkcionaliziramo, podaljšamo verige, blende lahko kompatibiliziramo. Penjenje s scCO₂ je podobno kot pri brizganju, zmanjša viskoznost taline, npr. PVC, in s tem porabo energije, omogoči boljše dispergiranje blendov in dodatkov, daljše poti tečenja, predvsem pa omogoča proizvodnjo visoko izolativne pene z nanoporami. Zamreženje je lahko: a) fizikalno, z žarčenjem z elektroni ali pa z izotopi z β ali γ pride do odcepa H-atomov in nastanka radikalov, ki težijo k tvorbi kovalentnih vezi, uporablja se za PE-X folije z visoko trdnostjo in stabilnostjo do 200 °C ali b) kemijsko s tvorbo radikalov z uporabo peroksidov, azospojin z N=N ali postopki s silanom za zamreženje fluoropolimerov PE, PP, PIB. Dolge verige se preko vinilnih skupin povežejo s silanom, ki prevzame funkcijo radikalov, zamreženje nato poteče z difundirano vodo v vodni kopeli, ki hidrolizira silan. Ekstrudiranje je tudi osnova za najbolj razširjene aditivne tehnologije 3D, ki lahko izdelajo nadomestno zlomljeno kost ali novo zgradbo.

PIHANE FOLIJE ekstrudiramo navzgor iz obročaste šobe, črevo iz taline se hkrati razteguje navzgor in napihne v podolgovat balon s puhalom iz zračnega obroča, ki film tudi ohladi. Balon se nato stisne in zvije v role. Valji brez dotika s tlačnim zrakom služijo za obračanje in preusmerjanje folije. Kot šobo uporabljamo spiralni razdelilnik, s katerim tvorimo cevast tok taline.