Технология статического смешения: экономия и стабильность в производстве полимерной продукции

С каждым годом возрастают требования к качеству изготавливаемых  изделий из полимеров. Все чаще производители обращают внимание на технологию статического смешения для инжекционного литья и экструзии. Технология статического смешения позволяет решить широкий спектр задач по повышению качества выпускаемой продукции и снижению производственных затрат. Ниже рассмотрим устройство статического миксера.

Для чего необходим статический миксер?

Статический миксер помогает добиться полностью однородного расплава на впрыске в пресс-форму. Он исключает неравномерный расплав, полосы и помутнения цвета, сокращают процент ввода красителя, увеличивают возможности использования вторичного сырья и эффективно распределяют любые добавки, а также обеспечивает равномерность температуры потока расплава и, как результат, улучшает качество производимых изделий.

При перемешивании материала в материальном цилиндре может наблюдаться существенная разница температуры расплава полимера у поверхности шнека и ближе к нагревателям. Происходит несимметричное наполнение пластиком пресс-формы, неравномерное охлаждение и коробление детали. Установка статического миксера исключает температурные колебания расплава на впрыске в пресс-форму, таким образом, сокращается брак литья, уменьшается время цикла литья и обеспечивается равномерная толщина стенки изделия.

Где устанавливают статический миксер?

Статический миксер устанавливается на термопластавтомат на место штатного сопла. Устройство статического смешения включает в себя собственно смеситель, состоящий из смешивающих элементов в количестве от четырех до шести, сопла, изготовленного для конкретной модели машины, адаптера для соединения с корпусом материального цилиндра, нагревателя сопла и контроллера нагревателя. В качестве опции в корпус устройства устанавливается фильтр расплава.

Рис 1. Статический миксер устанавливается на термопластавтомат вместо штатного сопла

Рис 2. Схема установки статического миксера на экструдер

Как работает статический миксер?

Поток расплава полимеров разделяется на слои, которые перестраиваются и двигаются в радиальном направлении.

Соседние элементы миксера расположены под углом 90°. Таким образом осуществляется перегруппировка слоев расплава в потоке, что обеспечивает высокую степень смешения при прохождении расплавом более короткой дистанции (зачастую количество сегментов может быть ограничено конструктивными особенностями оборудования, в частности, допустимой длиной сопла термопластавтомата).

Рис 3. Перемешивание расплава

Так обеспечивается равномерное распределение по всему сечению миксера.

Рис 4. Обеспечение однородности расплава

Статические смесители используются при переработке большинства полимеров, таких как, например, полиолефины (HDPE, LDPE, LLDPE, PP), инженерные пластики (POM, PMMA, TPU, PET, PBT, SAN, ABS, LCP, PA), стекло- или минералонаполненные или вспененные материалы и т.д.

Окупаемость обычно составляет до 2 месяцев благодаря экономии красителя, увеличению времени эффективного использования литьевой машины или экструдера и увеличению количества годных изделий.

В экструзии статические миксеры, в основном, используются для равномерного распределения температуры. Применяются для повторяемости толщины тонких листов и пленки, однородности размера и распределения стенок кабелей, труб, и для решения других вопросов, связанных с толщиной.

Рис 5. Обеспечение равномерности температуры потока расплава

На рис. 5 изображены графики изменения температуры расплава: синим цветом показано изменение температуры расплава при использовании статического миксера, красным – изменение температуры расплава без использования статического миксера.

Дополнительно к устройству статического смешения мы рекомендуем устанавливать фильтр расплава, который фильтрует полимер на входе в миксер, одновременно защищая его и пресс-форму от всех видов посторонних включений.

Рис 6. Фильтры расплава

Чистка фильтра является простым процессом, осуществляемым обычно во время смены пресс-формы или согласно регламенту ППР.

Рис 7. Примеры использования статического миксера

На рис 7 приведены фото отливок, произведенных в ходе испытаний статического миксера. В результате испытаний количество вводимого красителя снижено на 35%. Количество отливок в брак при переходе с жёлтого на синий: 7 при использовании статического миксера вместо 43 без статического миксера.

Таким образом, статические миксеры:

• • Являются эффективными инструментами улучшения однородности расплава полимеров
  
• • Улучшают качество производимой продукции при низких инвестиционных расходах
  
• • Снижают производственные расходы посредством снижения дозировки пигмента и сокращения брака
  
• • Обладают  хорошим соотношением производительность/цена и, как правило, коротким сроком окупаемости, часто менее 2 месяцев.