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.
12-09-2022
03-03-2021
02-03-2021
17-02-2021
06-04-2020