Без предварительной сушки, регулируя вязкость...

В процессе экструзии ПЭТ стабильность характеристической вязкости (IV) материала, т.е. поддержание её постоянного уровня, является главным фактором обеспечения качества готового продукта, например, при изготовлении термоформуемых листов, обвязочной ленты или волокна. Способность осуществления не только контроля, но и регулирования вязкости расплава в ходе ведения процесса, а не в лабораторных условиях, обеспечивает очень стабильную характеристическую вязкость и качество готового продукта, что является одной из уникальных особенностей технологии экструзии MRS компании Gneuss.

Большая площадь поверхности расплава — низкий уровень вакуума

При переработке ПЭТ в экструдере из материала необходимо удалить как можно больше влаги для подавления реакции гидролиза, которая приводит к разрыву полимерных цепей и снижению вязкости материала. Обычно перед подачей в экструдер материал подвергается сушке, которая осуществляется в больших контейнерах в течение почти 8 часов при температуре приблизительно 160°C. В случае переработки вторичного ПЭТ, и в особенности бутылочных ПЭТхлопьев, содержание влаги может составлять более 1%. Предварительная сушка в значительной мере определяет характеристическую вязкость (IV) готового продукта. Вязкость расплава можно контролировать посредством онлайн-вискозиметра, однако не всегда возможно регулировать процесс экструзии таким образом, чтобы оказывать существенное влияние на характеристическую вязкость конечного продукта (если только не используются добавки для повышения характеристической вязкости (IV). Несколько так называемых бессушилочных технологий экструзии являются альтернативой предварительной сушке. Одной из них является технология экструзии MRS компании Gneuss. По данной технологии переработка ПЭТ осуществляется таким образом, что химическое равновесие реакции гидролиза благодаря удалению влаги на стадии расплава смещается в сторону молекул с длинной цепью, обеспечивая тем самым необходимую вязкость. Благодаря MRS-экструдеру первичные гранулы аморфного ПЭТ или вторичный материал в различном виде можно перерабатывать без предварительной сушки. Это стало возможным благодаря тому, что в MRS-экструдере происходит очень быстрый обмен поверхности полимера в вакууме. Постоянная высокая скорость обновления поверхности обеспечивает эффективное удаление влаги и других летучих веществ

Экструдер MRS имеет одношнековую конструкцию, дополненную специальной секцией дегазации. В этой зоне полимер подается на специальный роторный барабан, вращающийся вместе с главным шнеком. Барабан содержит восемь небольших открытых цилиндров, расположенных по продольной оси, в которых установлены шнеки-сателлиты. Они приводятся в действие кольцевым зубчатым венцом и вращаются вокруг главного шнека в противоположном направлении. Благодаря этому значительно увеличивается скорость обмена поверхности полимера. Цилиндры, расположенные во вращающемся барабане, приблизительно на 30% открыты, благодаря чему достигается оптимальное раскрытие поверхности расплава полимера. Большая и постоянно обновляемая поверхность расплава примерно в 25 раз больше, чем при использовании двухшнекового экструдера с отводом воздуха, в котором шнеки вращаются во встречном направлении. Это обеспечивает непревзойденную эффективность удаления летучих веществ при относительно небольшом вакууме. В отличие от других технологий, не предусматривающих использование предварительной сушки, отсутствует необходимость создания глубокого вакуума. Оптимальным является вакуум на уровне от 25 до 40 миллибар, даже если остаточное содержание влаги в исходном материале составляет около 1% (10.000 ppm). Регулирование глубины вакуума в этом случае является дополнительным параметром, благодаря которому можно обеспечивать конкретный уровень показателя вязкости расплава. Удаление летучих веществ при этом настолько эффективно, что данный тип экструдера имеет неограниченное разрешение FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (США)) на переработку 100% бутылочных ПЭТ-хлопьев для изготовления материалов, контактирующих с пищевыми продуктами.

Постоянная вязкость — оптимальное качество готового продукта.

На линии экструзии с MRS — техникой вязкость расплава можно измерять в реальном времени посредством онлайн-вискозиметра VIS (рис. 1). Благодаря точно работающему шестеренчатому насосу небольшое количество полимера отводится в байпасный канал через узкий капилляр. Выполняются измерения температуры и давления расплава (в двух точках), и при помощи встроенной вычислительной системы рассчитывается репрезентативная скорость сдвига и вязкость. При переработке вторичного ПЭТ, имеющего различное остаточное содержание влаги и входные качественные характеристики, благодаря подобному способу измерения вязкости расплава можно поддерживать уровень вязкости расплава в узком интервале допусков, изменяя уровень нагнетания вакуума в секции дегазации MRS-экструдера. Благодаря замкнутому контурному управлению, связывающему онлайнвискозиметр VIS с вакуумным(и) насосом (насосами), можно поддерживать на определенном уровне вязкость расплава, а следовательно, и характеристическую вязкость (IV) готового продукта. Другие производители также предлагают измерение вязкости онлайн, однако технология экструзии MRS компании Gneuss является единственной технологией, которая позволяет измерять и эффективно регулировать характеристическую вязкость (IV) готового продукта.

Рис. 1. Онлайн-вискозиметр VIS

MRS – альтернативная технология без сушки

Благодаря характеристикам, которые описывались выше, технология экструзии MRS подходит для изготовления термоформуемых листов, обвязочной ленты, нетканых материалов и волокна. Благодаря высокоэффективному удалению летучих веществ, которое обеспечивается очень высокой скоростью обновления поверхности полимера в мультиротационной секции, можно перерабатывать вторичный материал и получать готовую продукцию, не нарушая качество готовой конечной продукции. В сочетании с онлайн-вискозиметром VIS технология MRS-экструзии компании Gneuss предлагает уникальную функцию, обеспечивающую возможность не только контроля, но и регулирования характеристической вязкости готовой продукции. Данная технология находится в эксплуатации уже несколько лет. Она используется на нескольких десятках установок, расположенных по всему миру, на которых изготавливают листы/упаковочную пленку для дальнейшего их термоформования, обвязочную ленту и волокно.

Рис. 2 Экструдер MRS с онлайн-вискозиметром VIS

В сочетании с онлайн-вискозиметром VIS технология MRS-экструзии компании Gneuss предлагает уникальную функцию, обеспечивающую возможность не только контроля, но и регулирования характеристической вязкости готовой продукции. Данная технология находится в эксплуатации уже несколько лет. Она используется на нескольких десятках установок, расположенных по всему миру, на которых изготавливают листы/упаковочную пленку для дальнейшего их термоформования, обвязочную ленту и волокно.

Автор: Моника Гнойсс, Gneuss, Inc., США

www.gneuss.com