Wytłaczarki do tworzyw sztucznychoraz  linie do wytłaczania umożliwiają testowanie materiałów przed produkcją w warunkach laboratorium badawczego.
Rynek tworzyw sztucznych oraz innych materiałow, które można wytłaczać zawsze chce więcej nowych technologii. Rynek tworzyw sztucznych domaga się obecnie coraz bardziej złożonych, szybszych, inteligentniejszych i lepszej jakości rozwiązań w zakładach ekstrudowania róznych matriałow. Wiąże się to z optymalizacją wytłaczarek, materiałów, procesów i technologii ekstrudowania. Innowacyjność w zakresie budowy  extruderów oraz ich wyposażenia ma kluczowe znaczenie dla technologii wytłaczania tworzyw sztucznych.
Ewolucja materiałów polimerowych ich kompozytów staje się głównym wyzwaniem w zakresie badań procesu wytłaczania tworzyw sztucznych. Coraz mniej linii do wytłaczania przetwarza materiały pierwotne; wynika to głównie z wysokich kosztów i przyczyn środowiskowych.

Laboratoryjne wytłaczarki do tworzyw sztucznych.

Z tego powodu producenci wytłaczarek laboratoryjnych i urządzeń towarzyszących dostosowują się do nowych i zróżnicowanych materiałów polimerowych. Klienci poszukują łatwości użytkowania i elastyczności wytłaczarek laboratoryjnych. Przepisy rządowe dotyczące bezpieczeństwa i środowiska stanowią nieustanne wyzwanie. Klienci poszukują wytłaczarek laboratoryjnych, które mogą skutecznie i wiarygodnie symulować urządzenia produkcyjne. Laboratoria wykorzystują wytłaczarki do opracowywania nowych mieszanek tworzyw lub do zapewnienia jakości własnych systemów wytłaczania.
Zamak Mercator jest producentem laboratoryjnych wytłaczarek do tworzyw, jedno i dwuślimakowych o średnicach ślimaków 2 x 12/2 x16/2 x 20/2 x 24 mm, współbieżnych oraz przeciwbieżnych o zakresie L/D do 48 o konstrukcji modułowej i nie modułowej.
Nasze laboratoryjne wytłaczarki do tworzyw sztucznych zapewniają naukowcom wysoką zdolność do odwzorowania i projektowania przemysłowych procesów ekstrudowania  w warunkach laboratorium badawczego. Ze względu na wysoką złożoność procesu wytłaczania, extruder badawczy powinien posiadać wszystkie możliwości wytłaczarek przemysłowych a nawet je przewyższać pod tym względem. Nasze laboratoryjne wytłaczarki do tworzyw są wiarygodne, powtarzalne i umożliwiaja przetwrzanie praktycznie wszyskich tworzyw oraz wielu innych materiałow. Czas przygotowania ekstrudera do kolejnych badań jest krótki. W praktyce laboratorium badawczego spełnienie takiego założenia oznacza, że w krótkim czasie wytłaczarka laboratoryjna musi osiągnąć i ustabilizować zadane przez naukowca parametry pracy. Ta cecha pozwala szanować czas naukowca. Zmiany zadanych parametrów musza być wiarygodne, powtarzalne i szybkie. Wszystkie dane pomiarowe muszą być wiarygodne.

Możesz uzyskać niezawodne powiększanie skali, skrócony czas badania lub wprowadzania produktu z tworzywa na rynek. Nasze laboratoryjne wytłaczarki dwuślimakowe oferują elastyczne konfiguracje sprzętowe od małych partii do produkcji w skali pilotażowej lub produkcji małoseryjnej i doskonale nadają się do badań i rozwoju w sektorach polimerów, farmacji, biologii i nanotechnologii. Producenci farmaceutyków potrzebują precyzyjnych i wiarygodnych laboratoryjnych wytłaczarek dwuślimakowych, na których można polegać, aby tworzyć nowe mieszanki leków dyspergowanych w matrycy polimerowej. Nasze extrudery spełniają szeroki zakres wymagań procesowych nawet w przypadku najtrudniejszych preparatów.
Wyzwaniem dla producenta wytłaczarek laboratoryjnych pozostaje utrzymanie prostoty i wygody obsługi ekstruderów laboratoryjnych. Można powiedzieć, jeśli coś jest funkcjonalne, łatwe w obsłudze i zaprojektowane do wygodnej obsługi, szansa, że ludzie będą z tego korzystać, znacznie wzrasta”. Nasze wytłaczarki są zaprojektowane z myślą o oszczędności miejsca, pieniędzy i czasu. Aby zmaksymalizować produktywność, umożliwiając szybkie zmiany badanych materiałów.

Walcarki laboratoryjne do przetwarzania mieszanek polimerowych.

Cechą charakterystyczną laboratoryjnych walcarek do tworzyw sztucznych , gumy oraz innych materiałow powinien być szeroki zakres parametrów użytkowych, analogicznie jak w przypadku laboratoryjnych wytłaczarek do tworzyw. Spełnienie tych warunków umożliwia realizowanie szerokiego zakresu badań nad procesami przetwórczymi dla różnorodnych tworzyw oraz innych materiałów.
Najważniejszą właściwością naszych walcarek laboratoryjnych jest zdolność symulacji procesów przemysłowego walcowania w warunkach laboratorium. Równie ważne jest bezpieczeństwo obsługi walcarki , ergonomia i krótki czas przygotowania walcarki do kolejnego badania.

Parametry użytkowe walcarki określają możliwości prowadzenia badań tworzyw oraz gumy.

Walcarka dwuwalcowa wyposażona jest w mechanizmy podwajające na niezależną regulację prędkości obrotowej każdego z walców. Napędy walców powinny dysponować dużą mocą niezależnie dla każdego walca walcarki, aby umożliwić badanie różnorodnych tworzyw, gumy oraz innych materiałów. Niezależne napędy walców umożliwiają regulację frykcji w pełnym zakresie z dużą dokładnością. Unikalny elektryczny mechanizm regulacji szczeliny pomiędzy walcami automatycznie kontroluje wzajemną równoległość walców walcarki w trakcie pracy. Możliwość szybkiego nastawienia szczeliny między walcami, jej ciągła kontrola oraz możliwość zmiany w czasie procesu walcowania decydują o sprawności procesu i oszczędności materiału. Mechanizmy napędowy oraz regulujący odległość pomiędzy walcami są przystosowane do przenoszenia dużych momentów obrotowych oraz sił w trakcie walcowania tworzyw lub gumy. Walcarka może być wyposażona w automatyczne programowane dozowniki płynów oraz granulek. Wszystkie ustawienia mogą być zapisane w pamięci urządzenia. Wszystkie mierzone parametry można zapisywać na nośniku pamięci w dowolnych odstępach czasu od 1 s. Pomiar temperatury walców walcarki dokonywany jest poprzez 6 precyzyjnych przetworników temperatury, rozmieszczonych w taki sposób, aby możliwa była kontrola wzdłuż oraz po obwodzie walca. Walcarka jest uniwersalnym precyzyjnym zautomatyzowanym narzędziem badawczym. Umożliwia prowadzenie badań mieszanek gumy oraz polimerów.

Precyzja działania i mierzenia.

Walcarka pozwala na precyzyjną niezależną regulacje prędkości walców oraz odległości pomiędzy walcami [szczelina robocza]. Odległość pomiędzy walcami jest kompensowana w zależności od temperatury walców walcarki. Oznacza to, że nie ulega ona zmianie [zmniejszeniu] na skutek zwiększania średnicy walców wraz ze wzrostem temperatury. Cyfrowy sterownik walcarki dba o to, aby szczelina nie ulegała zmianie niezależnie od temperatury walcowanego tworzywa lub gumy. Mechanizm kompensacji wielkości szczeliny ma kluczowe znaczenie w przypadku walcowania cienkich folii o grubości poniżej 0,5 mm. Walcarka dokonuje precyzyjnych pomiarów temperatury niezależnie dla trzech stref każdego walca. Mierzone precyzyjnie są siły działające pomiędzy walcami oraz parametry każdego silnika napędowego.

Stanowisko do wytwarzania metodą wtrysku krztałtek do badań testowych właściwości mechanicznych tworzyw termoplastycznych

Stanowisko do wytwarzania metodą wtrysku krztałtek do badań testowych właściwości mechanicznych tworzyw termoplastycznych optymalizuje proces rozwoju, umożliwiając testowanie właściwości  próbek od 5 ml do 20 ml. Potrzeba wytwarzania różnych próbek o zmieniającej się geometrii w połączeniu z ograniczoną ilością materiału może często powodować ogromne trudności w rozwoju produktu.
Rygorystyczne zarządzanie wszystkimi parametrami podczas tworzenia próbki umożliwia optymalną powtarzalność oraz precyzję prowadzonych badań. Niezamierzony potencjalny wpływ użytkownika, na jakość próbki został ograniczony poprzez kontrolę, a także przechowywanie wszystkich parametrów pracy urządzeń.

Wtryskarka może być wyposażona w formy do wiosełek, beleczek, krążków i innych stanowiących próbki do badań tworzyw sztucznych. Przygotowane formy spełniają obecne normy, a także mogą być przystosowane do konkretnych potrzeb klienta. Gotowe próbki mogą posłużyć min. do badań wytrzymałościowych tworzyw termoplastycznych, badań udarności według Charpy’ego, oznaczania twardości metodą Shore’a, a także do wyznaczania właściwości mechanicznych oraz modułu sprężystości np. przy rozciąganiu lub zginaniu. Co więcej, uzyskane formy świetnie sprawdzą się do badań dotyczących degradacji termicznej materiałów polimerowych oraz w wyznaczaniu skurczu przetwórczego i wtórnego tworzyw sztucznych.

Próbki do badań można wytwarzać z proszków, granulatu lub za pomocą bezpośredniego transferu z wytłaczaki dwuślimakowej stożkowej lub równoległej. Geometria wtryskiwanych próbek jest oferowana od ustalonych standardów oraz do niestandardowych form, które można zamówić indywidualnie.

System do badań Zamak Mercator został zaprojektowany w oparciu o mikro wtryskarki RIM oraz mikro wytłaczarkę stożkową REM-2C Vertex II, jako system wtrysku tłokowego próbek do badań. System pozwala radykalnie zmniejszyć, w porównaniu z konwencjonalnymi urządzeniami do formowania wtryskowego, ilość zużywanego materiału dzięki niewielkiej objętości cylindra wtryskarki oraz objętości układu uplastyczniającego wytłaczarki.

Powyżej zostały krótko opisane trzy podstawowe urządzenia do prowadzenia badań nad wytłaczaniem.
Nasza oferta zawiera wiele modeli wytłaczarek jedno i dwuślimakowych, walcarek, mikro wtryskarek, granulatorów oraz innych urządzeń linii do badań. Urządzenia z naszej oferty umożliwiają zaoferowanie wielu nawet nietypowych i spersonalizowanych stanowisk i linii służących do badań nad nowymi polimerami, kompozytami oraz innymi materiałami.

Wytłaczarki oraz linie do profili gumowych lub silikonowych przeznaczone są do wytwarzania profili gumowych i silikonowych o dowolnej średnicy i kształcie. Urządzenia zastosowane w linii do produkcji profili gumowych charakteryzują się wysokimi prędkościami liniowymi pracy, precyzją i dokładnością wymiarową, energooszczędnością oraz intuicyjną obsługą przy zachowaniu dużych możliwości sterowania całym procesem.

Oferta produktów zawiera kompletny typoszereg wytłaczarek jednoślimakowych do gumy oraz systemy wulkanizacji oparte o nowoczesną i energooszczędną technologie gorącego powietrza w połączeniu z promieniowaniem IR (Infrared), które wnika w materiał przyspieszając proces wulkanizacji. System wulkanizacji składający się z pieca szokowego oraz segmentowego pieca wulkanizacyjnego może być konfigurowany zgodnie z oczekiwaniami klienta [długość, szerokość, prędkość, ilość oraz rozkład promienników]. Nasze Linie umożliwiają produkcję profili gumowych dla niemal wszystkich gałęzi przemysłu, w tym przede wszystkim dla branży samochodowej, AGD, budowlanej, transportowej, wojskowej.

Nowatorskie linie do wytłaczania wulkanizacji gumy będące przedmiotem oferty umożliwiają przeprowadzenie procesu wulkanizacji gumy w polu promieniowania podczerwonego. Zapewnia to efektywny proces w odniesieniu do czasu sieciowania, jakości produktu oraz kosztów procesu.  Mozliwe jest wutłaczanie gumy EPDM, SBR, NBR, TPU, EPR.

W skład linii do wulkanizacji gumy i silikonu, wchodzą następujące urządzenia:

Profesjonalne wytłaczarki jednoślimakowe do mieszanek gumy i silikonu, na których możesz polegać.

Zamak Mercator jest producentem jednoślimakowych wytłaczarek do gumy i silikonu o średnicach ślimaków od 32mm do 120 mm w zakresie L/D 8 do 22. Konstrukcja wytłaczarek oparta jest o innowacyjne założenia konstrukcyjne nowoczesne komponenty i jest oparta o wieloletnie doświadczenie zebrane w przemyśle przetwórstwa gumy i silikonu. Nasze wytłaczarki są trwałe wiarygodne i powtarzalne. Czas przygotowania do kolejnych zadań jest krótki z powodu dopracowanych rozwiązań konstrukcyjnych oraz wysokiej wydajności termicznej układu uplastyczniającego. Zmiany zadanych parametrów są wiarygodne, powtarzalne i szybkie. Wszystkie dane pomiarowe są wiarygodne.

Pierwszym kluczowym czynnikiem decydującym, o jakości produkcji jest kontrola i wiarygodny pomiar temperatury w każdej ze stref wytłaczarki. Cylinder wytłaczarki j musi być zaprojektowany w taki sposób, aby każda strefa miała wysoką sprawność energetyczną. Wysoka sprawność energetyczna cylindra zapewnia krótki czas reakcji układu na zadane zmiany temperatury procesu. Przetworniki mierzące temperaturę są rozmieszczone w taki sposób, aby zapewniać wiarygodny pomiar i ograniczać zakłócenia termiczne.

Drugim ważnym czynnikiem są parametry techniczne wytłaczarki do gumy oraz możliwości dostosowania urządzenia do pracy z różnorodnymi materiałami. Wysoki maksymalny moment obrotowy, maksymalne obroty, moc silnika napędowego oraz zakres temperatur pracy. Parametry naszych wytłaczarek do gumy i silikonu umożliwiają pracę praktycznie ze wszystkimi dostępnymi materiałami pod warunkiem, że materiał, z którego jest wykonany ślimak i cylinder na to pozwoli.

Piece wulkanizacyjne oparte o nowatorską technologię promienników podczerwieni

Przy wytłaczaniu gumy stabilizacja ostatecznego kształtu zawsze oznacza wulkanizację cieplną. W tym celu można zastosować różne metody, w zależności od wymagań produktu i właściwości materiału.
Piec szokowy IR (Infrared) oraz piece tunelowe IR umożliwiają prowadzenie procesu wulkanizacji za pomocą ciepła dostarczanego poprzez promienniki podczerwieni. Promienniki emitują promieniowanie podczerwone, jest to to promieniowanie elektromagnetyczne (EMR) o długości fali dłuższej niż światło widzialne. IR obejmuje długości fal od około 1 milimetra do około 700 nanometrów . Promieniowanie podczerwone może być wykorzystywane jako źródło energii do ogrzewania. Jedną z zalet tej energii jest to, że energia promieniowania podczerwonego ogrzewa bezpośrednio oświetlone przedmioty wnikając w ich powierzchnię. Ogrzewanie promiennikami podczerwieni jest coraz bardziej popularne w przemysłowych procesach produkcyjnych. W tych zastosowaniach promienniki podczerwieni zastępują piece konwekcyjne i mogą być skutecznie wykorzystywane do wulkanizacji profili o bardzo zróżnicowanych kształtach.
Rozkład promienników podczerwieni w komorze pieca jest dobierany indywidualnie do aplikacji klienta. Regulacja mocy promienników jest prowadzona niezależnie dla każdej strefy, dzięki czemu istnieje możliwość dopasowania natężenia strumienia energii cieplnej go kształtu wulkanizowanego profilu.
Promieniowanie podczerwone zapewnia wysoką efektywność przenoszenia ciepła bez użycia medium pośredniego (powietrze lub inny gaz) do wulkanizowanego materiału. Takie rozwiązanie minimalizuje straty ciepła potrzebne na ogrzanie mediów, stosowanych w innych metodach wulkanizacji.

Piece szokowe przeznaczone do wulkanizacji powierzchni.

Piec szokowy IR produkcji ZAMAK MERCATOR wyposażony jest w krótkofalowe promienniki IR dużej mocy, Piec ma za zadanie utrwalić wstępnie kształt wytłaczanych profili oraz wytworzyć naskurek . Piec szokowy pracuje w oparciu o krótkofalowe promienniki podczerwieni, które dostarczają powyżej 80% energii do "naświetlanych" produktów w postaci promieniowania podczerwonego. Dlatego jest to bardzo efektywny proces, zwłaszcza w procesie wstępnej wulkanizacji. Uformowany w głowicy profil jest podawany do komory pieca szokowego i pod wpływem promieniowania podczerwonego zachodzi wstępne sieciowanie jego powierzchni. W wyniku, czego uzyskujemy cienką, wstępnie zwulkanizowaną powłokę na profilu zanim ten trafi do właściwego pieca wulkanizacyjnego. Piec ten powoduje poprawienie, jakości produktu, poprzez nadanie gładkości oraz delikatnego połysku powierzchni profilu oraz umożliwia lepszą kontrolę wymiarów zewnętrznych profilu.

Tunelowe piece wulkanizacyjne przeznaczone do ciągłej wulkanizacji.

Piece tunelowe IR zapewniają krótki czas ogrzewania i wulkanizację w całej objętości wytłoczonego profilu. Zastosowanie promienników podczerwieni umożliwia szybszą wulkanizację oraz lepszy rozkład temperatury w całym przekroju, zapewniając tym dużą stabilność wymiarów produktu i wyższą jakość.
Dzięki zoptymalizowanej konstrukcji odbłyśnika możemy zmniejszyć zużycie energii. W piecu wyodrębnione są strefy grzewcze, umożliwiające dobór indywidualnych parametrów procesu wulkanizacji, zależne od kształtu wulkanizowanego profilu oraz prędkości wytłaczania.
Regulacja procesu wulkanizacji odbywa się za pomocą zaawansowanego systemu sterowania mocą promienników.
Dzielona konstrukcja pieca pozwala na otwarcie poszczególnych segmentów umożliwiając łatwe przezbrojenie taśmy transportowej w komorze tunelowej i kontrolę procesu podczas jego pracy.
Wielką zaletą pieców na podczerwień jest  krótki czas niezbędny do uzyskania pełnej gotowości do pracy. Dzięki temu znacznie redukuje się straty energii potrzebnej do nagrzania komory. Efektywna izolacja pieca minimalizuje emisję ciepła do otoczenia ograniczając dodatkowe straty energii elektrycznej.

Opisane powyżej urządzenia maja kluczowe znaczenie dla poprawnej pracy linii do wytłaczania oraz wulkanizacji profili z gumy i silikonu. Linia musi jeszcze zawierać takie urządzenia jak głowice do wytłaczania proste, krzyżowe do powlekania lub wytłaczania dwóch komponentów, odciągi gąsienicowe, wanny chłodzące i urządzenia odbiorcze. Wszystkie te urządzenia są prezentowane na naszej witrynie.

Produkcja filamentu do drukarek 3D to bardzo ceniona technologia. Uruchomiła innowacje przemysłowe, zapewniając opłacalne produkowanie szerokiej gamy włókien (filamentów) koniecznych do drukarek 3D działających z wykorzystaniem technologii druku przyrostowego FDM. Wytwarzanie włókien topionych jest jedną z najczęściej stosowanych technologii, które znalazły maksymalną liczbę zastosowań we wszystkich rodzajach sektorów wytwórczych, w tym biomedycznych, lotniczych, samochodowych, farmaceutycznych, budowlanych, elektrycznych i elektronicznych spożywczych i różne inne. Dzięki najwyższemu poziomowi elastyczności druku oraz opłacalności utrzymuje największy udział w branży druku 3D.

Linie do produkcji filamentów które są przeznaczone do zastosowania w drukarkach 3D charakteryzują się wysokimi prędkościami liniowymi pracy, precyzją i dokładnością wymiarową, energooszczędnością oraz intuicyjną obsługą przy zachowaniu dużych możliwości sterowania całym procesem. Aby wyprodukowaćfilament, musisz użyć tworzywa w postaci granulatu, stopić i uplastycznić je, uformować z roztopionego tworzywa ciągłe filament, a następnie nawinąć go na szpulę nawijarki . To może wydawać się łatwe, ale dobry filament do drukarki 3D, który faktycznie dobrze się drukuje, musi być całkowicie jednorodny i homogeniczny pod względem składu. Kluczowymi parametrami określającymi jakość filamentu do drukarek 3D jest jego średnica oraz owalność. Zmiana średnicy lub owalności o kilka setnych części milimetra może skutkować niską jakością druku 3D. Tanie linie i wytłaczarki do filamentu generalnie produkują filamenty niskiej jakości, ponieważ nie są w stanie utrzymać jakości, jaka jest niezbędna do płynnego drukowania. Niezwykle szybko rozwijająca się branża druku 3D rzuca wyzwanie producentom linii do produkcji filamentów dla drukarek 3D oraz producentom tworzyw sztucznych. Proces drukowania 3D wprowadza nowy poziom zmienności. Współcześni klienci wykorzystujący technologię druku 3D nie lubią długo oczekiwać na nowe filamenty i wolą szybko zachwycać się nowymi pomysłami i wynalazkami. Stanowi to problem dla większych producentów przemysłowych z ich długimi cyklami rozwoju produktów i niemożnością wytwarzania produktów dostosowanych do potrzeb klientów.

Produkcja filamentu do drukarek 3D- wymagania stawiane liniom do produkcji filamentu

Ponieważ filamentom do drukarek 3D pracujących z wykorzystaniem technologii FDM stawiane są bardzo wysokie wymagania dotyczące jednorodności, średnicy oraz owalności linie służce do ich produkcji również musza spełniać wysokie wymagania.

• Przemysłowe linie do produkcji filamentu do drukarek 3D musza mieć modułowa konstrukcje podatną na modyfikacje urządzeń i procesu wytwórczego. Wszystkie urządzenia zastosowane w linii musza być łatwe do czyszczenia.
• Wytłaczarka filamentu zastosowana w linii musi posiadać wysoką zdolność do wytłaczania z granulatu jednorodnego stopu  o wysokiej jednorodności. Parametry takie jak prędkość obrotowa ślimaka, temperatury strefy karmienia, temperatury stref układu uplastyczniającego powinny być bardzo stabilne w długich okresach. Wymaga to zastosowania w wytłaczarkach  nowoczesnych napędów o wysokiej stabilności oraz pozwalających regulować prędkość obrotową ślimaka wytłaczarki w szerokim zakresie. Wymagania stawiane układom ogrzewającym i chłodzącym cylinder wytłaczarki również są wysokie. Należy dobrze zaprojektować cały system oraz zastosować dobrej jakości regulatory temperatury najlepiej w postaci sterownika przemysłowego PLC. Program sterowania powinien pozwalać na dostosowanie profilu termicznego wytłaczarki do prowadzonego procesu wytłaczania filamentu do drukarek 3D. Wytłaczarka filamentu powinna być przystosowana do łatwej i szybkiej wymiany ślimaka bez konieczności demontażu elementów linii.
• Linia do wytłaczania filamentu z granulatu powinna być wyposażona w pompę stopionego tworzywa w celu ograniczenia pulsacji ciśnienia tworzywa oraz zapewnienia stabilnego wypływu tworzywa z głowicy do filamentu. Powinna być zapewniona możliwość korzystania linii bez użycia pompy tworzywa. Pompa tworzywa powinna być wyposażona w precyzyjny i stabilny system regulacji temperatury stopu oraz przetworniki ciśnienia zastosowane na wejściu i wyjściu pompy.
• Głowica wytłaczarki jest tym elementem linii do produkcji filamentu, który w zależności od narzędzia formującego, ustala ostateczny kształt wytłaczanej filamentu. Wszystkie części mające kontakt z tworzywem sztucznym są poddane procesowi azotowania, co pozwala na uzyskanie dużej odporności na ścieranie. Głowica jest grzana grzałkami opaskowymi i są w niej umieszczone gniazda do podłączenia czujników temperatury oraz czujnika ciśnienia. Głowica do wytłaczania filamentu powinna pozwalać na montaż  do pompy tworzywa lub bezpośrednio do wytłaczarki. Głowica do filamentu powinna być mocowana za pomocą łatwego do obsługi zamknięcia klinowego.
• Głowica formująca filament do drukarek 3D zwykle posiada dwa narzędzia do wytwarzania żyłki o średnicach 1,75 mm i 2,85 mm. Głowica do filamentu jest grzana elektrycznie. Dokładność średnicy wytłoczonego filamentu nie powinna być gorsza niż ±0,05 [mm]. Wymiana narzędzia powinna być  łatwa i nie wymagać stosowania specjalistycznych narzędzi. Wszystkie elementy głowicy mające styczność z tworzywem są azotowane do twardości 1000oHV i na głębokość nie mniejszą niż 0,5 mm.
• Linia powinna być wyposażona w dwie wanny chłodzące wytłaczany filament do drukarek 3D.
  • Pierwsza wanna powinna na wejściu do wody zapewniać kalibrację wytłaczanego filamentu w celu poprawy kształtu i zachowania wymaganej średnicy. Pierwsza wanna powinna być wyposażona w urządzenia umożliwiające regulację oraz utrzymywanie stabilnej temperatury wody w zakresie do ok 80oC.Obiegi wody procesowej oraz chłodzącej powinny być oddzielone od siebie za pomocą wymiennika ciepła, obieg wody procesowej powinien umożliwiać precyzyjną regulacje przepływu.
  • Druga w linii wanna ma za zadanie chłodzenie filamentu oraz powinna być wyposażona w system osuszana filamentu. Obiegi wody procesowej oraz chłodzącej powinny być oddzielone siebie za pomocą wymiennika ciepła, obieg wody procesowej powinien umożliwiać precyzyjną regulacje przepływu. Przepływ wody chłodzącej nie powinien powodować drgań chłodzonego filamentu do drukarek 3D
• Do transportu wytłaczanego  filamentu, służy odciąg odbiorczy. Odciąg gąsienicowy jest urządzeniem uniwersalnym, ponieważ umożliwia transport profili o różnych przekrojach poprzecznych a nie tylko filamentu do drukarek 3D. Odciąg jest bardzo istotnym elementem linii, ponieważ odpowiada również za dokładność wymiarową żyłki lub filamentu. Precyzyjne sterowanie prędkością liniową pozwala na bardzo dokładną regulację wymiarów filamentu. Odciąg gąsienicowy współpracuje z urządzeniem pomiarowym. Wyniki pomiaru średnicy żyłki lub filamentu są analizowane przez cyfrowy system sterowania linią. Dzięki temu prędkość odciągu może być regulowana w taki sposób, aby zapewnić niezmienność wymiarową wytłaczanej żyłki lub filamentu. Odciąg powinien posiadać parę gąsienic o regulowanej odległości symetrycznie względem filamentu. Regulacja odległości gąsienic powinna być precyzyjna. Pomiar odległości wzajemnej gąsienic również powinien być precyzyjny. Odciąg powinien być wyposażony w dwa siniki [każda gąsienica napędzane jest niezależnie. Wszystkie funkcje odciągu powinny być sterowane z niezależnego dotykowego panelu operatora ponieważ jest to bardzo użyteczne rozwiązanie ze względu na znaczna odległość odciągu od wytłaczarki.
• Do pomiaru średnicy filamentu w dwóch lub trzech osiach, dla filamentu przeźroczystego i nieprzeźroczystego powinien służyć laserowy miernik z zintegrowanym wyświetlaczem pomiaru. Pomiar średnicy jest kluczowym elementem w procesie produkcji filamentu do drukarek 3D i powinien być realizowany z dokładnością sięgającą tysięcznych części mm.
• Kompensator pionowy jest w istocie magazynem wytłaczanego filamentu, który odbiera i magazynuje wytłaczany filament w trakcie wymiany szpul na nawijarce dwuwrzecionowej. Kompensator pozwala operatorowi na łatwą zmianę szpuli bez konieczności przerywania procesu wytłaczania filamentu.
• Nawijarka filamentu umożliwia nawijanie w ciągu technologicznym. Powinna być wyposażona w łatwy w obsłudze i niezawodny mechanizm mocowania szpul. Powinna być wyposażona w licznik długości nawiniętego filamentu oraz miernik siły naciągu, który zapewnia stały i stabilny naciąg filamentu. Wszystkie funkcje nawijarki powinny być sterowane z niezależnego dotykowego panelu operatora wyposażonego w cyfrowy sterownik PLC. Zastosowanie ekranu dotykowego ułatwia obsługę, ponieważ operator nie jest zmuszony podchodzić do głównego panelu operatora umieszczanego zwykle przy wytłaczarce filamentu.
• Wymagania techniczne i użytkowe stawiane linii do produkcji filamentu do drukarek 3D nie są małe, dlatego oprogramowanie pozwalające na zarządzanie wszystkimi urządzeniami pracującymi w linii powinno zapewniać:
  • Ciągłą kontrole oraz wizualizację parametrów wytłaczania takich jak: ciśnienie, temperatura, obroty, moment obrotowy, zużycie energii.
  • Umożliwiać kontrolę oraz sterowanie procesem i urządzeniami linii.
  • Umożliwiać zapis do pamieci receptur produkowanego filamentu do drukarek 3D.
  • Można do tego dodać możliwość zapisu parametrów do bazy danych w celu późniejszej analizy i archiwizacji, wyświetlanie wykresów on-line oraz pracę w sieci zakładowej a nawet globalnej. Możliwość transmitowania parametrów pracy poprzez sieć Ethernet w dowolne miejsce na komputery, tablety itp.
  • Oprogramowanie powinno posiadać możliwość dostosowania do oczekiwań klientów.
  • Do wytłaczaki powinny być dostępne rózne rodzaje ślimaków dostosowane do wytłacznia tworzyw takich jak PLA, ABS, EVA, PET oraz innych.

Filament do drukarki 3D - pdstawowe rodzaje używanych tworzyw sztucznych

Filament PLA Filament ABS Filament PETG Filament TPU Filament ASA

Jeśli chodzi o korzyści, jakie wielkoformatowy druk 3D może wprowadzić do Twojej firmy, w grę wchodzi kilka czynników. Kluczowe kwestie obejmują możliwość poprawy szybkości, kosztów i jakości. Wśród wielu zastosowań wielkoformatowe drukowanie 3D znajduje zastosowanie w niektórych znanych aplikacjach, w tym prototypy wykonane w skali 1: 1, formy, wzory, meble, łodzie i części końcowe. Wszystkie z nich są szczególnie dobrze przygotowane do rosnącego wykorzystania wielkoformatowego druku 3D.
Prototypowanie było pierwszym i pozostaje największym obszarem zastosowań druku 3D. W branżach takich jak motoryzacja, lotnictwo, budowa łodzi oraz wszędzie, gdzie potrzebne są duże części z termo topliwych tworzyw sztucznych. Możliwość zrobienia tego stosunkowo szybko we własnym zakresie przyspiesza proces projektowania i czas wprowadzenia na rynek. Zapewnienie odpowiedniego dopasowania i funkcjonalności części jest krytycznym parametrem procesu projektowania. Praktyczne korzystanie z prototypów w skali 1: 1 pozwala zespołom zapewnić wszystkie rzeczywiste parametry wymagane przez projekt. W takich zastosowaniach drukowanie 3D jest oczywistym rozwiązaniem, ponieważ jest szybsze i tańsze niż standardowe alternatywy. Największą zaletą przemysłowego druku 3D jest swoboda projektowania części, która nie zależy od żadnego narzędzia ani formy.

Drukarki 3D - realia druku dużych części na skalę przemysłową metodą wytłaczania z granulatu

Budowanie większych części oznacza przesuwanie granic technologii druku 3D z wytłaczanego tworzywa sztucznego. Oznacza konieczność zamiany filamentu dla dukarek 3D na granulat tworzyw sztucznych , który bezposrenio będzie zasilał  głowicę drukarki 3D. Wraz ze wzrostem wielkości części rosną wyzwania, które należy pokonać, aby osiągnąć dobre rezultaty korzystając z technologii druku FDM. Technologia FDM to proces tworzenia fizycznych obiektów poprzez budowanie kolejnych warstw stopionego tworzywa. Włókno termoplastyczne uzyskane bezpośrednio z granulatu jest  umieszczane przez głowicę drukarki 3D tam, gdzie jest to potrzebne, w każdej warstwie, aby ukończyć pożądany przedmiot. U podstaw leży metoda lub proces wytwarzania przyrostowego (AM) przeciwny do tradycyjnego wytwarzania, które jest oparte o technologię ubytkową. Druk 3D w technologii FDM z granulatu tworzyw sztucznych jest czysty, prosty w obsłudze i przyjazny dla użytkownika. Dzięki materiałom klasy przemysłowej, które są stabilne mechanicznie i ekologicznie [granulat PLA] możliwe jest uzyskanie zadziwiających efektów. Obejmują one wiele takich samych wypróbowanych i przetestowanych tworzyw termoplastycznych stosowanych w tradycyjnych procesach produkcyjnych, takich jak przemysłowe wytłaczanie lub formowanie wtryskowe.
Technologia druku FDM [Fused Deposition Modeling] wykorzystująca przez drukarki 3D zasilane włóknem ma ograniczoną wydajność drukowania 3D. Również cena samego filamentu do druku 3D jest wysoka w porównaniu z ceną tworzyw sztucznych dostarczanych w postaci granulatu. Dodatkowym czynnikiem, który należy brać pod uwagę jest konieczność wielokrotnego przetwarzania [topienia] tworzyw sztucznych, aby wyprodukować [wytłoczyć] filament do drukarki 3D. Wielokrotne topienie tworzyw sztucznych pogarsza ich właściwości fizyczne i chemiczne. Dlatego zastosowanie głowic do drukarek 3D, które wytłaczaja bezposrednio z granulatu tworzywa jest uzasadnione technicznie i ekonomicznie.

Drukarki 3D - wykorzystanie zalet druku 3D za pomocą głowic bezpośrednio z granulatu

Drukowanie 3D za pomocą lekkich wytłaczarek zasilanych granulatem zapewnia szereg korzyści. Umożliwia osiągniecie bardzo wysokich wydajności od 1kg/h do 120 kg/h w zależności do zastosowanej głowicy do druku 3D. Zmniejsza koszty materiałów i oferuje dostęp do nowych rodzajów polimerów, które nie występują w formacie filamentu. Głowica do drukarki 3D zbudowana w oparciu o profesjonalną wytłaczarkę może być wyposażona w wymienne ślimaki dostosowane do wytłaczania różnych rodzajów tworzyw. Zastosowanie dedykowanych ślimaków pozwala drukować za pomocą wielu tworzyw dostępnych w postaci granulatów takich jak PLA, ABS, TPU, PETG, ASA, HIPS oraz innych.

Korzyści te są oferowane przez nową gamę głowic do drukarek 3D przeznaczonych do zastosowania w zrobotyzowanych drukarkach 3D. Dzięki naszym rozwiązaniom technicznym klienci osiągają większe prędkości drukowania i większe rozmiary wydruków 3D. Ze względu na profesjonalna budowę naszych głowic do druku 3D zapewniają one doskonałe parametry uplastycznienia polimerów, transport i budowę ciśnienia oraz bardzo dobre mieszanie rozprowadzjące i homogenizacje wytłaczanego stopu. Są to kluczowe czynniki, które mają decydujący wpływ na jakość i właściwości mechaniczne drukowanego prototypu technologią FDM [Fused Deposition Modeling].
Połączenie głowic do druku 3D zasilanych granulatem w połączeniu z wieloosiowymi robotami przemysłowymi takich firm jak ABB, Kuka, Fanuc jest zwykle wykorzystywane do drukowania na dużą skalę, np. mebli, łodzi, i sprawia, że wytwarzanie tych obiektów jest bardziej ekonomiczne ze względu na niższe koszty materiałów i szybsze czasy drukowania 3D.
Dodatkowo klienci mogą  tworzyć własne niestandardowe kompozyty i mieszanki materiałów poprzez łączenie różnych granulek. Dzięki łatwemu dodawaniu różnych barwników, dodatków i włókien wzmacniających do mieszanki, klienci mogą tworzyć niestandardowe kompozytowe tworzywa sztuczne. Tworzenie w profesjonalny sposób własnych mieszanek i kompozytów wymaga posiadania profesjonalnej linii do granulacji wyposażonej w wytłaczarkę dwuślimakową wraz z odpowiednimi urządzeniami koniecznymi do prowadzenia procesu. Zamak Mercator posiada w swojej ofercie profesjonalne linie do tworzenia kompozytów z tworzyw sztucznych. W związku z tym drukowanie za pomocą głowic drukarek 3D zasilanych granulatem nie tylko zapewnia wydajność i korzyści finansowe, ale technologia ta zapewnia również korzyści dla środowiska.

Elastyczność i wszechstronność robotów przemysłowych sprawia, że są one idealnym komponentem do realizacji zautomatyzowanych metod wytwarzania przyrostowego dzięki swojej powtarzalności i dokładności. Dzięki połączeniu narzędzi do automatyzacji, ekstruderów i oprogramowania specyficznego dla aplikacji, w coraz większym stopniu można zaspokoić potrzeby przemysłowej produkcji addytywnej. Zapotrzebowanie na nietypowe elementy wytwarzane ad hoc oraz szybsze, mocniejsze i tańsze podejście do produkcji trwa.
To ekscytujący czas dla nowoczesnej produkcji za pomocą duku 3D, ponieważ bardzo małe lub bardzo duże komponenty i części mogą być produkowane w zgodzie z gospodarką „na żądanie”, z korzyściami takimi jak obniżony koszt prototypowania. Tym samym obniżony zostaje koszt wejścia produktu na rynek w porównaniu z tradycyjnymi metodami ubytkowymi. Integralność produktu, konsolidacja większych zespołów i wiele kombinacji materiałów mogą być osiągnięte, poszerzając zakres możliwości produkcji.

Wysokobiałkowe produkty spożywcze wytwarzane metodą wytłaczania. Technologia wytłaczania teksturowanych analogów mięsa. Zapotrzebowanie konsumentów na wyższej jakości produkty spożywcze o doskonałej konsystencji i wysokiej wartości odżywczej rośnie. Przetwarzanie za pomocą wytłaczania okazało się bardzo praktycznym i ekonomicznym narzędziem przetwarzania żywności. Jest wykorzystywane do produkcji różnych produktów spożywczych, z których korzystają konsumenci. Dzięki swojej łatwości i elastyczności wytłaczanie stwarza wiele możliwości, nadal będzie cenną technologią przetwarzania dla przemysłu spożywczego. W miarę kontynuowania badań nad wytłaczaniem, coraz więcej metod skutecznego jej wykorzystania i dalszej zmiany będzie nadal napędzać technologię i rozszerzać liczbę możliwych produktów, które można wyprodukować za pomocą technologii wytłaczania żywności.

Rodzaje wytłaczarek do żywności

Najczęstszymi typami wytłaczarek stosowanych w przetwórstwie spożywczym są wytłaczarki jednoślimakowe i wytłaczarki dwuślimakowe. Wytłaczarka jednoślimakowa składa się tylko z jednego ślimaka umieszczonej w cylindrze, który często ma karbowaną lub rowkowaną konstrukcję. Dodatkowo ślimak w wytłaczarce jednoślimakowej jest zwykle zaprojektowany ze zmniejszającym się skokiem w celu wytworzenia kompresji. Wielkość malejącego skoku jest określana jako stopień sprężania. Wytłaczarka dwuślimakowa ma dwa ślimaki, które są splecione lub niezaplatające się. Zestaw w wytłaczarce dwuślimakowej może być współbieżny lub przeciwbieżny. Praca współbieżna jest częściej stosowana, ponieważ może przekazywać więcej energii mechanicznej do materiału niż ślimaki przeciwbieżne. Wytłaczarki dwuślimakowe są częściej stosowana w przemyśle spożywczym ze względu na szeroki zakres warunków pracy i zdolność do wytwarzania produktów spożywczych.

Wytłaczarki dwuślimakowe charakteryzują się dużą elastycznością w obsłudze różnych składników i wyższą szybkością produkcji niż wytłaczarki jednoślimakowe. Wytłaczarki dwuślimakowe mogą pracować z większym zakresem zawartości wilgoci, co jest ograniczeniem wytłaczarki jednoślimakowej. Systemy kondycjonowania wstępnego mogą być wykorzystane do rozszerzenia możliwości wytłaczarek. Wytłaczarka dwuślimakowa ma wyższą wydajność w mieszaniu, zdolność samooczyszczenia, która może zapobiegać gromadzeniu się pozostałości, oraz stosunkowo szybszy i bardziej równomierny transfer ciepła z ścian cylindra do składników wytłaczanej żywności.

Wytłaczarki  do żywności - prowadzenie badań nad wytłaczaniem żywności

Wytłaczarki do żywności przeznaczone do badań nad wytłaczaniem żywności powinny zapewniać naukowcom wysoką zdolność do odwzorowania i projektowania procesów przemysłowych w warunkach laboratorium badawczego. Ze względu na wysoką złożoność procesu wytłaczania żywności wytłaczarka laboratoryjna powinna posiadać wszystkie możliwości wytłaczarek przemysłowych a nawet je przewyższać. W praktyce laboratorium badawczego spełnienie takiego założenia oznacza, że w krótkim czasie wytłaczarka laboratoryjna do żywności musi osiągnąć i ustabilizować zadane przez naukowca parametry procesu. Zmiany zadanych parametrów musza być wiarygodne, powtarzalne i szybkie. Wszystkie dane pomiarowe muszą być wiarygodne.

Nasze wytłaczarki dwuślimakowe do żywności oferują elastyczne konfiguracje od małych partii do produkcji w skali pilotażowej lub produkcji małoseryjnej i doskonale nadają się do badań i rozwoju w sektorach żywności, farmacji, biologii i nanotechnologii. Producenci potrzebują do badań precyzyjnych i wiarygodnych laboratoryjnych wytłaczarek dwuślimakowych, na których można polegać, aby tworzyć nowe mieszanki wytłaczanych składników. Nasze instrumenty spełniają szeroki zakres wymagań procesowych nawet w przypadku najtrudniejszych preparatów. Najlepszym narzędziem do badań procesy wytłaczania żywności są wytłaczarki laboratoryjne które mogą pracować jako współbieżne oraz przeciwbieżne. Te wytłaczarki są wyposażone w automat zmieniający kierunek wirowania ślimaków Vertex II.

Wytłaczarka laboratoryjna przeznaczona do wytłaczania żywności zapewnia pełną kontrolę nad całym procesem. Dzięki dokładnym pomiarom, zmiany strukturalne produktu mogą być rejestrowane w czasie rzeczywistym i skorelowane z uzyskanymi właściwościami produktu.

Oprócz zmiany tekstury i restrukturyzacji roślinnych białek spożywczych, system ekstruzji żywności spełnia kilka innych ważnych funkcji: denaturuje białka. Białka są skutecznie denaturowane podczas wilgotnego, termicznego procesu ekstruzji. Denaturacja białka obniża rozpuszczalność, niszczy biologiczną aktywność enzymów i toksycznych białek. Powoduje dezaktywację resztkowych, inhibitorów wzrostu natywnych dla wielu białek roślinnych w stanie surowym lub częściowo przetworzonych. Inhibitory wzrostu wywierają szkodliwy wpływ fizjologiczny na człowieka lub zwierzęta, co wykazały badania wzrostu lub metabolizmu. Kontroluje surowe lub gorzkie smaki powszechnie kojarzone z wieloma roślinnymi źródłami białka spożywczego. Wiele z tych niepożądanych smaków ma charakter lotny i są eliminowane przez wytłaczanie i dekompresję białka na głowicy wytłaczarki.

Wytłaczarki do żywnosci - wyposarzenie podstawowe

• Wytłaczarka dwuślimakowa współbieżna lub (i) przeciwbieżna L/D 25-40
• Dozowniki grawimetryczne
• Cylinder dzielony w poziomie wyposażony w porty dla dozowania wody , oleju, gazu
• Perystaltyczne pompy niskiego cisnienia do wody i oleju
• Pompy wysokiego  cisnienia do wody i oleju
• Moduły TVP
• Wykonanie całego układu ze stali nierdzewnej austenitycznej chromowo - niklowej z dodatkiemmolibdenu, o podwyższonej odporności na korozję, dopuszczonej do kontaktu z żywnością

Wytłaczanie farmaceutyczne HME stało się nowatorską technologią przetwarzania w opracowywaniu molekularnych dyspersji aktywnych składników farmaceutycznych API (Active Pharmaceutical Ingredient) do różnych matryc polimerowych lub / i lipidowych. Technika ta umożliwia prowadzenie kontrolowanego w czasie, modyfikowanego i ukierunkowanego dostarczania leków. HME zapewniło teraz możliwość wykorzystania materiałów w celu zamaskowania gorzkiego smaku substancji czynnych. HME zyskało znaczną uwagę zarówno ze strony przemysłu farmaceutycznego, jak i środowisk akademickich w zakresie zastosowań dla farmaceutycznych form dawkowania, takie jak tabletki, kapsułki, folie i implanty do dostarczania leków drogą doustną, przezskórną i przez śluzówkową. Te możliwości wytłaczania farmaceutycznego sprawiają, że HME jest doskonałą alternatywą dla innych dostępnych technik. Oprócz tego, jest to sprawdzony proces produkcyjny, HME spełnia cel schematu technologii analitycznej procesu (PAT) amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) do projektowania, analizowanie i kontrolowanie procesu produkcyjnego poprzez pomiary kontroli jakości podczas aktywnego procesu wytłaczania. Technika wytłaczania na gorąco stwarza perspektywę opracowania różnych komponentów, technologii przetwarzania raz materiałów i nowatorskiego projektowania receptur i rozwój w jej różnorodnych zastosowaniach w systemach doustnego dostarczania leków.

W ostatnich latach technologia wytłaczania przesunęła punkt ciężkości badań farmaceutycznych ze względu na wszechstronne zastosowania. W międzyczasie duży wysiłek poświęcono miniaturyzacji urządzeń w technologii wytłaczania farmaceutycznego, szczególnie w odniesieniu do wymagań rozwoju nowych jednostek chemicznych i preparatów. Doprowadziło to do powstania niezawodnego procesu wytłaczania na małą skalę.

Technologia procesowa wytłaczania na gorąco (HME)

Technologia wytłaczania na gorąco (HME) okazała się solidną metodą wytwarzania wielu systemów dostarczania leków i dlatego okazała się przydatna również w przemyśle farmaceutycznym. Wytłaczanie to proces pompowania, mieszania i ścinania materiałów w podwyższonej kontrolowanej temperaturze i ciśnieniu do produktu o jednolitym kształcie i gęstości. HME polega na zagęszczaniu i przekształcaniu mieszanek z proszku lub mieszanki granulowanej w produkt o jednolitym kształcie. Podczas tego procesu polimery są topione i formowane w produkty o różnych kształtach i rozmiarach.
Wytłaczanie jest techniką, która ma ogromny potencjał do wykorzystania w syntezie organicznej. Wytłaczanie zapewnia sposób na uzyskanie mieszania odczynników, pozwala również na precyzyjne dostrojenie zakresu mieszania poprzez modyfikację konfiguracji wytłaczarki farmaceutycznej. Sama wytłaczarka może zapewnić grzanie do temperatury kilkuset stopni i w razie potrzeby można dodać niewielkie ilości rozpuszczalnika w celu przyspieszenia reakcji. Wytłaczarki mogą być wyposażone w wydajne systemy chłodzenia. Dlatego można stwierdzić, że wytłaczarka zapewnia większość, jeśli nie wszystkie parametry, które może zapewnić konwencjonalna synteza na bazie rozpuszczalników. W rzeczywistości, w odniesieniu do obecnego dążenia do bardziej zrównoważonego środowiska, wytłaczarka jest korzystna, ponieważ ilość wymaganego rozpuszczalnika jest zmniejszona lub wyeliminowana. Co więcej, zazwyczaj czasy reakcji są znacznie skrócone. HME zapewnia twórcom produktów medycznych, tworzenie rozpuszczalnych postaci dawek doustnych i urządzeń uwalniających leki z opcją przetwarzania, która maksymalizuje mieszanie API z polimerem. Jednocześnie minimalizując degradację API (Active Pharmaceutical Ingredient), a nawet otwiera drzwi do produktów, których nie można przygotować innymi sposobami.

Miniaturyzacja w technologii wytłaczania farmaceutycznego: karmienie jako wyzwanie związane ze skalowaniem w dół.

Modułowa konfiguracja wytłaczarek dwuślimakowych daje możliwość połączenia kilku operacji jednostkowych w jednej maszynie. Podawanie, mieszanie, wytłaczanie i formowanie są realizowane jednocześnie w wytłaczarce dwuślimakowej, ze względu na ciągły proces.
W ostatnich latach wytłaczarki dwuślimakowe zostały z powodzeniem zastosowane w zastosowaniach farmaceutycznych poprzez maszyny o zredukowanych rozmiarach. Kluczowym czynnikiem są rozmiary a w szczególności objętość układu uplastyczniającego wytłaczarki farmaceutycznej.

Wytłaczanie dwuślimakowe stało się techniką wydajną i elastyczną ze względu na zalety, takie jak redukcja kosztów, poprawa skuteczność procesu i elastyczność zdolności badawczych oraz produkcyjnych. Wytłaczarki dwuślimakowe są stosowane w procesach badawczych oraz produkcyjnych, takich jak granulacja, poprawa biodostępności lub manipulowanie właściwościami leków w stanie stałym. Wytłaczanie ma również zastosowanie w procesach opracowywania nowych stałych postaci dawkowania dla medycyny spersonalizowanej.

Wysoka przepustowość materiału wymagana przez proces ciągłego wytłaczania jest zaletą w produkcji, ale jest ograniczeniem w opracowywaniu nowych formuł. Szczególnie we wczesnym okresie rozwoju nowe jednostki chemiczne nie są dostępne lub są zbyt drogie w dużych ilościach. Z tego powodu istnieje zapotrzebowanie na wytłaczarki o niskiej przepustowości do rozwoju produktów farmaceutycznych uzyskiwanych metodą wytłaczania farmaceutycznego (HME).

W produkcji farmaceutycznej małe wytłaczarki są przydatne, ponieważ są bardziej niezawodne przy użyciu małych ilości, a partie mogą być łatwo dostępne i łatwo skorygowane poprzez zmianę procesu.

Jedną z dominujących przeszkód w rozwoju zminiaturyzowanych wytłaczarek jest optymalizacja kluczowych części sprzętu podczas zmniejszania rozmiaru. Ograniczeniami są dostępne materiały a konkretnie dostępność konstrukcyjnych stali kwasoodpornych o pożądanych właściwościach wytrzymałościowych oraz dopuszczonych do kontaktu z produktami farmaceutycznymi. Innym ograniczeniem jest umiejętność projektowania i budowania miniaturowych wytłaczarek o wysokich parametrach użytkowych i technicznych.
Wraz ze zmniejszaniem wymiarów wytłaczarki farmaceutycznej pojawiają się obiektywne czynniki fizyczne i techniczne prowadzące o zmniejszenia możliwości dostarczania energii mechanicznej do układu uplastyczniającego. Mówiąc inaczej maleje gęstość mocy wyrażana parametrem Nm./cm3. Zmniejszanie się tego parametru ogranicza zdolność wytłaczarki do przetwarzania materiałów stawiających wysokie opory oraz ogranicza możliwości profilowania procesu. Zmniejszeniu ulegają możliwości wytłaczarki do transportu takich materiałów. Musi zostać zredukowana do niższej wartości przepustowość wytłaczarki, co często stanowi wyzwanie w odniesieniu do jednorodności podawania. Spoiste materiały proszkowe, powodują wysokie obciążenie mechaniczne wytłaczarki generując wysokie zapotrzebowanie na moc mechaniczną. Wpływa to na czas przebywania materiału w wytłaczarce, a czasem na właściwości produktu końcowego. Wręcz kultowym zagadnieniem jest umiejętność zmniejszenie skali sprzętu w taki sposób, aby był skuteczny do ogólnego użytku ze względu na zmienne warunki procesu dla badanych produktów. Czynniki wpływające na skalowanie w górę lub w dół obejmują objętość, transfer ciepła i transfer masy mieszanie rozprowadzające oraz homogenizujące. Te czynniki mają wpływ zarówno na sprzęt do podawania, jak i konstrukcje układu uplastyczniającego wytłaczarki farmaceutycznej który jest odpowiedzialny za przebieg i jakość procesu wytłaczania. Zmniejszenie skali procesu, wraz ze zmniejszaniem rozmiarów geometrycznych cylindra oraz ślimaków wytłaczarki farmaceutycznej jest kluczowym czynnikiem, ponieważ ogólne koncepcje skalowania stosowane w dużych wytłaczarkach zawodzą. Na przykład pojęcie podobieństwa geometrycznego ma zakres, który staje się nieprawidłowy przy użyciu małych wytłaczarek. Jednym z głównych problemów jest zależność stosunku powierzchni do objętości składników, które wpływają na tarcie i wymianę ciepła. Innym problemem podczas zmniejszania skali jest to, że właściwości substancji, takie jak rozmiar cząstek i lepkość, pozostają stałe, podczas gdy maszyna staje się mniejsza. Może to również mieć wpływ na proces wytłaczania farmaceutycznego.

Nasza firma włożyła duży wysiłek w proces miniaturyzacji komponentów w technologii wytłaczania farmaceutycznego. Posiadamy w ofercie różne typy zminiaturyzowanych wytłaczarek, które różnią się średnicą i długością układu uplastyczniającego, ale także konstrukcją. Wytłaczarki na małą skalę można podzielić na dwie różne grupy:

Pierwsza grupa maszyn, została zaprojektowany do wczesnego rozwoju, ponieważ można go uruchomić z zaledwie kilkoma gramami materiału. RES-2PN 2x12mm-Pharma, RES-2PB 2x12mm-Minilab, RES-2PM-Minilab.

Druga grupa naszych wytłaczarek obejmuje wytłaczarki o zmniejszonych rozmiarach. RES-2PN 2x16 mm-Pharma, RES-2PM 2x20 mm-Pharma, RES-2PM 2x20 mm-Pharma.

Wszystkie nasze wytłaczarki przeznaczone do wytłaczania farmaceutycznego łączy wysoka funkcjonalność, wysokie parametry techniczne oraz co jest wyjątkową możliwość pracy jako wytłaczarki współbieżne oraz przeciwbieżne. Proces zmiany kierunku wirowania ślimaków wytłaczarek jest zautomatyzowany dzięki opracowanej technologii Vertex II.

Wytłaczanie za pomocą extruderów to sposób przetwórstwa tworzyw polimerowych który ma duże znaczenie gospodarcze, gdyż przetwarza się dzięki temu procesowi ponad 50% wytwarzanych materiałów z tworzyw sztucznych. Wytłaczanie ( ekstruzja ) to nie jest  proces prosty do przeprowadzenia w praktyce. Nie da się zbudować dobrej wytłaczarki bez dogłębnej wiedzy z zakresu zjawisk zachodzących w układzie uplastyczniającym wytłaczarki. Konieczna jest wiedza z zakresu materiałoznawstwa oraz technologiczna z zakresu przetwarzania tworzyw sztucznych. Urządzenie do wytłaczania jest obiektem trudnym do sterowania. Problemy mogą pojawiać się w układzie uplastyczniającym wytłaczarki lub w procesie formowania materiału polimerowego. Warunki panujące w wytłaczarce, takie jak wysoka temperatura, wysokie ciśnienie, znaczne naprężenia ścinające oraz obecność różnych napełniaczy, mogą powodować przyśpieszone zużycie podzespołów maszyn przetwórczych do tworzyw sztucznych. Extruder zbudowany jest z trzech podstawowych układów: napędowego, sterowania i uplastyczniającego, a także z komponentów pomocniczych. W procesie ekstruzji bardzo ważną rolę odgrywa układ uplastyczniający wytłaczarki zbudowany z cylindra oraz ślimaka [ślimaków], który stanowi kluczowy podzespół każdej wytłaczarki. Konkretny typ układu uplastyczniającego wytłaczarki dobierany jest adekwatnie do specyfiki przetwarzanego tworzywa. Ślimak wytłaczarki odpowiada bowiem za jakość i konsystencję wytłaczanego tworzywa. Istnieje wiele możliwych konfiguracji ślimaków stosowanych w wytłaczarkach. Kluczowymi parametrami wytłaczarki są jakość uplastycznienia materiału oraz jego homogenizacja, czyli dokładne wymieszanie składników. W cylindrze, w wyniku ruchu obrotowego ślimaka [ślimaków, materiał jest transportowany w kierunku głowicy. Tworzywo przemieszczające się w cylindrze wytłaczarki dostaje się do ogrzewanej strefy, gdzie ulega stopieniu, a następnie homogenizacji materiałowej i termicznej. Uplastyczniony i wymieszany stop podawany jest z odpowiednią wydajnością i z odpowiednim ciśnieniem do głowicy wytłaczarki, gdzie materiał jest formowany przyjmując kształt ustnika.

O złożoności problematyki wytłaczania tworzyw sztucznych świadczy duża liczba rozwiązań konstrukcyjnych stosowanych przy projektowaniu i wytwarzaniu wytłaczarek. Celem jest uzyskanie poprawy wydajności procesu, poprawy jakości wyrobów oraz bardziej efektywnego uplastyczniania tworzyw, w tym materiałów trudno przetwarzalnych [np. niestabilnych termicznie].

W technologii wytłaczania decydujące znaczenie ma uplastycznianie, czyli odpowiednie przejście tworzywa wejściowego, na skutek nagrzewania, sprężania, ruchu i działania sił ze stanu na ogół stałego w stan plastyczny. Proces ten jest najważniejszym czynnikiem determinującym wydajność wytłaczania i jakość otrzymanej wytłoczyny. Tworzywo polimerowe po procesie uplastyczniania musi charakteryzować się określonymi parametrami, a więc temperaturą, ciśnieniem, stopniem homogenizacji, prędkością ruchu i natężeniem przepływu. Przy czym, występują większe lub mniejsze wahania tych wielkości, charakteryzowane określonym okresem i daną amplitudą.

Układ uplastyczniający wytłaczarki spełnia cztery funkcje podstawowe:

• nagrzewanie tworzywa, prowadzone w celu zapewnienia zadanego przebiegu zmian stanów fizycznych tworzywa przetwarzanego, określanego temperaturą i jej fluktuacją. Dostarczyć energii cieplnej koniecznej do ogrzania tworzywa do wymaganej przez proces temperatury, w celu stopienia polimeru.
• sprężać mechanicznie tworzywo w celu usunięcia powietrza spomiędzy jego granulek. A następnie wytworzyć w stopionym tworzywie stabilne ciśnienie mające na celu uzyskanie w tworzywie przetwarzanym zadanego przebiegu zmian ciśnienia, określanego wartością ciśnienia i jego pulsacją.
• mieszanie, zapewniające homogenizowanie, czyli ujednorodnienie składu i właściwości, głównie cieplnych i mechanicznych, jak również struktury tworzywa przetwarzanego oraz równomiernego w masie nagrzania stopu do wymaganej temperatury
• transportowanie, umożliwiające przemieszczanie tworzywa przez układ z uzyskaniem na jego końcu potrzebnej prędkości wypływu tworzywa z określonym natężeniem i ustaloną fluktuacją oraz pulsacją.
• Czasami układ uplastyczniający jest skonstruowany do spełniania także funkcji pomocniczych, którymi mogą być na przykład odgazowanie lub spienianie. Najczęściej stosowanym w wytłaczarkach jednoślimakowych jest klasyczny ślimak trójstrefowy

 Ślimak trójstrefowy wytłaczarki jednoślimakowej

Strefy przetwórcze ślimaka wytłaczarki określane są przez zmieniającą się wysokość kanału ślimaka:

• W strefie zasilania wysokość kanału ślimaka jest stała i jest największa,
• W strefie sprężania wysokość kanału ślimaka zmniejsza się najczęściej jest to zmiana liniowa.
• W strefie dozowania wysokość kanału jest stała i ma wartość najmniejszą.

Wielkości geometryczne które charakteryzują ślimak wytłaczarki:

• L/D – długość części roboczej przedstawiana liczbą kalibrów [średnicy cylindra wytłaczarki] np. L/D=32.
• D – średnica zewnętrzna.
• H – wysokość kanału (0,12-0,2D).
• W – szerokość kanału (0,75-1,2D).
• S – skok linii śrubowej zwoju,
• φ – kąt pochylenia zwoju.
• e – szerokość zwoju).
• R – stopień sprężania.

Rysunek 1 wielkości geometryczne ślimaka wytłaczarki

Kąt pochylenia zwoju ślimaka wytłaczarki [kąt helisy] i wydajność wolumetryczna

W wytłaczaniu kąt helisy to kąt między spiralą a płaszczyzną poprzeczną do osi ślimaka wytłaczarki. Dla większości zastosowań skok zwoju ślimaka wytłaczarki jest równy jego średnicy. Wydajność wolumetryczna zależy od kąta helisy. Wydajność objętościowa zależy tylko od kąta spirali, a w przypadkach, gdy skok jest równy średnicy (= 17°40), wówczas sprawność objętościowa wynosi 45,4%.

Energia zużyta na obracanie i pompowanie tworzywa do przodu układu uplastyczniającego wytłaczarki zamienia się w ciepło. Ponieważ materiał również jest ścinany, wytwarzane ciepło jest znane jako ciepło ścinające. Ciepło ścinające nie jest równomiernie rozłożone w całym materiale, ale jest największe tam, gdzie szybkość ścinania jest najwyższa. Ilość wydzielanego ciepła może być na tyle wysoka, że może powodować miejscowe przegrzanie i rozkład materiału lub jego degradację. Dla danego materiału ilość wydzielanego ciepła ścinającego zależy od prędkości i średnicy ślimaka. Jeśli to możliwe, rozmiar wytłaczarki powinien być dopasowany do przewidywanej wydajności. Możliwe jest osiągnięcie wymaganej wydajności przy małej średnicy ślimaka wytłaczarki pracującej szybko lub przy maszynie o większej średnicy pracującej wolniej. Ogólnie stwierdza się, że większa maszyna wytworzy stopienie w znacznie niższej temperaturze i osiągnie wyższe wyniki. Z tego powodu wytłaczarki pracujące z wysokimi obrotami powinny być wyposażone w wydajne układy chłodzące stref cylindra.

Skok zwoju ślimaka wytłaczarki do tworzyw sztucznych

Skok zwoju ślimaka wytłaczarki definiuje się jako odległość między dwoma kolejnymi zwojami. Skok zwoju ślimaka jest bezpośrednio związany z kątem spirali ślimaka, który jest kątem między zwojem śruby a płaszczyzną prostopadłą do osi śruby. Jeśli podziałka ma być równa średnicy ślimaka, nazywana jest podziałką kwadratową. Należy zauważyć, że skok kwadratowy nie zawsze jest optymalnym skokiem dla konstrukcji ślimaka. W rzeczywistości optymalny skok lub alternatywnie optymalny kąt spirali można obliczyć na podstawie reologii wytłaczanych materiałów.

Stopień sprężania ślimaka wytłaczarki do tworzyw sztucznych

Współczynnik kompresji jest ważnym parametrem do oceny podczas projektowania ślimaków ekstruderów. Może być określony przez stosunek głębokości kanału (lub alternatywnie objętości kanału) w sekcji podawania do głębokości w sekcji dozowania. Ten pierwszy jest znany jako współczynnik kompresji głębokości, a drugi to współczynnik kompresji objętościowej. W przypadku śrub specjalnych, takich jak śruby barierowe, uwzględnienie współczynnika kompresji wolumetrycznej (VCR) jest bardziej niezawodnym parametrem projektowym niż współczynnik kompresji głębokości (CR), ponieważ skok zabieraka zmienia się również z sekcji zasilającej na sekcje przejściowe i pomiarowe w ich projektowaniu ślimaków. Warto wspomnieć, że wartość CR może być również mylącym parametrem w projektowaniu ślimaków. Na przykład, jeśli głębokość kanału zmienia się z 16 mm w sekcji podawania do 4 mm w sekcji dozowania, CR wynosi 4:1. Jednak ten sam stopień kompresji zostanie osiągnięty, jeśli głębokość kanału zmieni się z 12 mm w sekcji podawania do 3 mm w sekcji dozowania. Te dwa ślimaki zachowują się zupełnie inaczej pomimo tego, że mają identyczny stopień kompresji. Ważnym parametrem w konstrukcji ślimaków wytłaczarek, ściśle powiązanym ze stopniem sprężania, jest nachylenie odcinka przejściowego. W celu uzyskania wydajnego topnienia, stopień sprężania i nachylenie sekcji przejściowej powinny być starannie dopasowane do szybkości topnienia przetwarzanego polimeru. Stopień kompresji ślimaka zależy również od ściśliwości przetwarzanych materiałów. Ściśliwość, czyli zdolność materiałów sypkich (np. proszki) do zajmowania mniejszej objętości podczas ściskania, wpływa na wydajność topienia przetwarzanych materiałów. Dlatego do wytłaczania materiałów o wysokiej ściśliwości generalnie zaleca się stosowanie ślimaka o wysokim stopniu kompresji.

Stosunek długości do średnicy (L/D) ślimaków wytłaczarek

Kolejnym kluczowym parametrem w konstrukcji śrub jest stosunek długości do średnicy (L/D). Definiuje się go jako stosunek długości ślimaka do jego średnicy. Typowe stosunki L/D ślimaka wynoszą od 20:1 do 36:1 a nawet do 52:1. Długość ślimaka zależy od liczby odcinków branych pod uwagę przy projektowaniu ślimaka, co z kolei zależy od zastosowania i przetwarzanych materiałów. W przypadku konwencjonalnych ślimaków z trzema strefami funkcjonalnymi (tj. strefy podawania, kompresji i dozowania) typowy stosunek L/D wynosi 24:1 do 32:1. Jednak w przypadku procesów, w których wymagany jest stop wysoce homogeniczny i wolny od żelu oraz topienie o stałej temperaturze i ciśnieniu, potrzeba dodatkowych sekcji jest nieunikniona. Na przykład, do konstrukcji tych ślimaków często dodaje się jeden lub więcej dodatkowych elementów mieszających, aby zapewnić równomierne dostarczanie stopu do matrycy. Dlatego w tych zastosowaniach ślimak powinien być dłuższy, aby pomieścić dodane sekcje. Wtedy typowy stosunek L/D dla ślimaków stosowanych w procesach wytłaczania wynosi 32:1. W procesach, w których wymagane jest odgazowanie (tzw. śruba dwustopniowa), zwykle zalecane są ślimaki o stosunku L/D większym niż 32:1.

Prześwit pomiędzy ślimakiem a cylindrem wytłaczarki

Prześwit pomiędzy ślimakiem a cylindrem wytłaczarki jest miarą przestrzeni między zewnętrzną średnicą ślimaka a ścianą cylindra układu uplastyczniającego. Niewłaściwy prześwit będzie miał negatywny wpływ na działanie układu uplastyczniającego. Mały prześwit może powodować nadmierne zużycie ślimaka, natomiast duży prześwit może zmniejszyć wydajność topienia ślimaka. To ostatnie występuje, ponieważ duże prześwity mogą pozwolić na gromadzenie się grubej warstwy stopionej na powierzchni cylindra, co zmniejsza przewodność cieplną przez cylinder. Duży luz pomiędzy ślimakiem a cylindrem ekstrudera, może również zmniejszyć zdolność pompowania ślimaka z powodu nadmiernego przepływu zwrotnego tworzywa.

Mieszanie tworzywa w wytłaczarce ślimakowej

Ślimak wytłaczarki nie zawsze zapewnia bardzo dobre mieszanie wytłaczanego tworzywa. Wynika to ze sposobu, w jaki tworzywo przepływa lub jest transportowane wzdłuż układu uplastyczniającego. Tworzywo transportowane w kierunku osi podłużnej ślimaka wytłaczarki możenie być należycie wymieszane. Z tego powodu materiał wychodzący z maszyny nie będzie jednolitej jakości. Będzie niejednorodny, ponieważ ma niejednorodną historię ścinania. Dlatego ważne jest aby układ uplastyczniający rozbił aglomeraty zapewniając dobre mieszanie dyspersyjne. Drugim ważnym działaniem układu uplastyczniającego jest wytworzenie losowego rozkładu przestrzennego przetwarzanego materiału zapewniając mieszanie dystrybucyjne.
Aby zapewnić wysoka jakość wytłaczanego materiału istnieje tendencja do stosowania dłuższych układów wytłaczających o stosunku długości do średnicy [stosunek L/D] przekraczającym 25/1. Długie układy uplastyczniające są stosowane tam, gdzie wymagane są wysokie natężenia przepływu i doskonała jednorodność stopu. Będą one wytwarzać taką samą przepustowość jak krótsze układy, ale przy niższych prędkościach obrotowych ślimaków wytłaczarki. Jest to szczególnie ważne, gdy wytwarzane jest dużo ciepła, które musi być odprowadzone z układu. Zastosowanie dłuższego zespołu uplastyczniającego daje większą elastyczność działania, ponieważ istnieje więcej możliwości zastosowania elementów ścinających i mieszających. Niektóre wytłaczarki mają 32 D do 52 D długości.

Elementy intensywnego ścinania i mieszania tworzywa stosowane w ślimakach wytaczarek.

Otrzymanie wyrobu o wymaganej jakości z dużą wydajnością, umożliwiają ślimaki ekstruderów zaopatrzone w odpowiednie elementy homogenizujące tworzywo, tj. ścinające i mieszające, które zwykle są umieszczone w końcowej części ślimaka wytłaczarki. Celem działania elementów ścinających jest przede wszystkim przyśpieszenie równomiernego uplastycznienia tworzywa poprzez zamianę energii mechanicznej napędu ślimaka w energię cieplną. Zadaniem elementów rozprowadzających jest homogenizacja uplastycznionego tworzywa opuszczającego element ścinający. Ujednorodnienie uzyskuje się dzięki zastosowaniu układu mieszającego umieszczonego w strefie relaksacji, tj. strefie o zwiększonej wysokości kanałów. Charakteryzują się one tym, iż strumień tworzywa ulega w nim wielokrotnemu podziałowi na mniejsze strugi, które łączą się następnie ze sobą w innych konfiguracjach, co powoduje intensywne mieszanie uplastycznionego materiału. Należy zaznaczyć, iż stosowanie tych elementów powoduje wzrost mocy pobieranej przez napęd ekstrudera, a więc równocześnie wzrost temperatury uplastycznionego tworzywa. Element taki działa jak dławik, obniżając wydajność wytłaczania, lecz umożliwia prowadzenie procesu przy wyższych prędkościach obrotowych ślimaka i zapewnia otrzymania odpowiednio ujednorodnionego tworzywa i optymalnej jakości wyrobu.

Obecnie wiele ślimaków stosowanych w procesach wytłaczania ma  element mieszający. Wynika to z faktu, że uzyskanie dobrej jakości produktu wymaga dostarczenia stopu tworzywa bardzo wysokiej jakości do dyszy, co nie jest łatwe do osiągnięcia bez sekcji mieszającej w ślimaku. Zasadniczo w wytłaczarce występują dwa rodzaje mieszania; mieszanie dyspersyjne i mieszanie dystrybucyjne. W procesach wytłaczania mieszadła dyspersyjne są używane głównie do usuwania żeli w stopie. Mieszalniki rozdzielcze służą do homogenizacji stopu, w szczególności do uzyskania stopu homogenizowanego termicznie. Jest to ważny problem w procesach extruzji, ponieważ słaba homogenizacja ma szkodliwy wpływ na końcową jakość produktu, zwłaszcza na jego jednorodność. Opracowano już wiele rodzajów elementów mieszających do mieszania zarówno dyspersyjnego, jak i dystrybucyjnego, które znajdują zastosowanie w konstrukcjach ślimaków ekstruderów. Zasadniczo elementy mieszające o wysokim ścinaniu są używane głównie do mieszania dyspersyjnego. Należy zauważyć, że duża szybkość ścinania, a w konsekwencji wysokie naprężenie ścinające przyłożone do stopionego polimeru podczas przemieszczania się przez małą szczelinę biegu barierowego może podnieść temperaturę stopionego polimeru. Skręcony mikser Maddock, zwany również mikserem spiralnym ścinającym, odpowiednio zoptymalizowany może zmniejszyć wpływ ścinania na wzrost temperatury stopu. Mieszalnik ananasowy, zwykle używany jako mieszalnik dystrybucyjny, w sposób ciągły rozdziela i łączy różne strumienie stopu w celu uzyskania jednorodnego stopu polimeru. Jest znany jako element mieszający o niskim ścinaniu. W przypadku procesów wytłaczania, w których stopione tworzywo  jest homogenizowane termicznie, ten mieszalnik może być bardzo pomocny.

Elementy mieszające stosowane w ślimakach wytłaczarek

Geometrię elementów ślimaka wytłaczarki mieszających oraz ścinających należy odpowiednio dobrać do właściwości przetwarzanego materiału. Należy brać pod uwagę przy doborze właściwości układu uplastyczniającego wytłaczarki łącznie z głowicą kształtująca wytłaczany profil. Długość elementów ścinających i mieszających ślimaka wytłaczarki wnosi zazwyczaj 2-3 D. Elementy te umieszczane są zazwyczaj w końcowej części ślimaka lub w odległości 5-7 D od jego końca. Stosowane są elementy mieszające jak poniżej:

• element typu torpeda.
• element Maddocka.
• element z zaporami poprzecznymi.
• element Maillefera.
• element z występami mieszającymi.
• element o nieciągłym uzwojeniu.
• element Rheotoc.
• element Dulmage (Dow).
• element Saxton (DuPont).

Układ uplastycznajacy wytłaczarki powinien najpierw zapewnić mieszanie dyspersyjne, a następnie wytworzyć mieszanie dystrybucyjne. Te dwa procesy mieszania można powtórzyć więcej niż jeden raz.

Sekcje mieszania dyspersyjnego

Dostępna jest duża liczba dyspersyjnych sekcji mieszających. Można je podzielić na trzy główne grupy:

• pierścienie ścinające lub blistry.
• mieszalniki karbowane takie jak sekcje mieszające Egan, Maddock.
• mieszalniki barierowe poprzeczne takie jak EVK lub proste sekcje mieszania bariery krzyżowe.

Sekcje mieszania dystrybucyjnego

Dostępnych jest wiele dystrybucyjnych sekcji mieszania. Można je podzielić na cztery główne grupy:

• mieszalniki szczelinowe.
• mieszalniki pinowe.
• mieszalniki wnękowe.
• mieszalniki o zmiennej głębokości

Barierowy ślimak wytłaczarki

Barierowy ślimak wytłaczarki jest uważany za najnowocześniejszą konstrukcję, która zawiera oddzielny kanał stopu, aby zapewnić pełne uplastycznienie przed sekcją dozującą. Konstrukcja ślimaka barierowego wykorzystuje zwój wtórny rozpoczynający się w strefie przejściowej, aby oddzielić stopiony polimer sąsiadujący ze zwojem pierwotnym od niestopionych granulek tworzywa. Unikając w ten sposób rozwoju dużej strefy topnienia w kanale pierwotnym, która spowalnia wydajne topnienie surowca. Ślimak ten wykorzystuje również pełną barierę obwodową na końcu sekcji przejściowej, aby zagwarantować plastyfikację całkowicie stopionego tworzywa przed końcowym mieszaniem i pompowaniem.

W przypadku ślimaka extrudera bozbawionego bariery cżęść złoża granulek tworzywa rozpadnie się i zostanie stopiona w pierwszej kolejności. Pozostałe niestopione granulki można stopić tylko poprzez konwekcję ciepła z otaczającego stopu. Topienie przez konwekcję ciepła nie jest wydajnym mechanizmem topienia materiałów polimerowych ze względu na ich ograniczoną przewodność cieplną. Dlatego niestopiony polimer może nadal przepływać przez wylotowy koniec wytłaczarki, powodując niepożądany produkt. Ślimaki barierowe mogą rozwiązać ten problem poprzez oddzielenie kanałów stopionego i stałego za pomocą zgarniaka wtórnego zwanego zgarniaczem barierowym. Sekcja barierowa, w której zachodzi główna część topienia, jest umieszczona pomiędzy sekcją karmienia i dozującą. Sekcja bariery zazwyczaj zastępuje sekcję przejściową; istnieją jednak konstrukcje ślimaków z oddzielnymi sekcjami przejściowymi i barierowymi.

Istnieją dwa główne projekty ślimaków barierowych; stała głębokość i stała szerokość. Jak sama nazwa wskazuje, głębokość kanałów dla niestopionych granulek polimeru oraz stopionych pozostaje niezmieniona przy konstrukcji o stałej głębokości. Szerokość kanału dla niestopionych granulek staje się węższa wzdłuż długości ślimaka, podczas gdy kanał stopu staje się szerszy. W przeciwieństwie do tego, ślimaki barierowe o stałej szerokości mają szerokość kanału dla stopionego i niestopionego polimeru, niezmienione w całej sekcji bariery, podczas gdy ich głębokości są różne; głębokość kanału materiału stałego zmniejsza się, a głębokość kanału topienia wzrasta.

Zasady dobory ślimaków do procesu wytłaczania

Długość strefy zasilania ślimaka ekstrudera powinna być tym większa, im wyższa jest temperatura mięknienia tworzywa, przy czym niekiedy redukuje się jej długość kosztem wstępnego podgrzania materiału. Długość strefy sprężania powinna być tym większa, im wyższa jest temperatura miękniecia oraz jej zakres. Tworzywa amorficzne, cechuje dość szeroki zakres temperatur mięknienia. Tworzywa krystaliczne, topią się w niewielkim zakresie temperatur. Może to być zaledwie kilka stopni, zatem do ich wytłaczania stosuje się ślimaki z krótką (1-2D) strefą sprężania. Nieco inaczej jest w przypadku tworzyw łatwo odkształcalnych, jak LDPE, gdzie można stosować nawet ślimaki dwustrefowe z długą strefą sprężania, w której niestopione jeszcze granulki tworzywa ulegają od początku powolnemu ściskaniu. Optymalny stopień sprężania ślimaka (stosunek wysokości kanału ślimaka w strefie zasilania do jego wysokości w strefie dozowania) powinien być większy od stosunku gęstości stałego tworzywa do jego gęstości nasypowej. Zatem tworzywa w postaci proszku będą wymagać ślimaka o większym stopniu sprężania niż ten sam materiał w postaci granulatu. Parametr ten zależy także od lepkości materiału w warunkach wytłaczania i tak dla tworzyw amorficznych, wykazujących dużą lepkość stopu wskazane są ślimaki o małym stopniu sprężania, aby uniknąć przegrzewania intensywnie ścinanego materiału oraz nadmiernego obciążenia układu napędowego ślimaka. Niewielkie stopnie sprężania ślimaka, rzędu 2 zalecane są przy przetwórstwie tworzyw niestabilnych termicznie. Do takich tworzyw należy PVC, dla których zbyt duży stopień sprężania mógłby spowodować degradację materiału. Dla stabilnych termicznie tworzyw semikrystalicznych, jak PE czy PP stosować można wysokie stopnie sprężania, rzędu 4 i więcej. Przedstawione zależności wskazywałyby na konieczność dysponowania dużą liczbą ślimaków, aby przy każdej zmianie surowca uzyskać optymalne warunki wytłaczania. W praktycznych zastosowaniach jest to rozwiazanie kosztowne. W pewnych warunkach istnieje możliwość dopasowania ślimaków do innych tworzyw poprzez zmianę regulowalnych parametrów pracy wytłaczarki, takich jak prędkość obrotowa ślimaka czy temperatury stref grzejnych. Ślimak do LDPE można wykorzystać do wytłaczania PP przy nieco większych prędkościach obrotowych. Ślimak do PS może również służyć do przetwórstwa PC po podwyższeniu temperatur stref grzejnych. Ślimak wytłaczarki ogólnego przeznaczenia jest zaprojektowany w taki sposób tak, aby pasował do jak najszerszej gamy tworzyw sztucznych. Taki ślimak wzastosowany w wytłaczarce nie jest idealną odpowiedzią na przetwarzanie jakiegokolwiek konkretnego materiału.