Wytłaczanie reaktywne.

Od wielu lat rośnie zainteresowanie reaktywnym wytłaczaniem. To rosnące zainteresowanie opiera się na fakcie, że wytłaczarka może obsługiwać materiały o wysokiej lepkości, co czyni ją odpowiednią jako reaktor chemiczny do produkcji polimerów. Od początku istnienia przemysłu polimerowego wytłaczarki były wykorzystywane do topienia, pompowania, mieszania i depolimeryzacji tworzyw sztucznych. Wytłaczarki jednoślimakowe i dwuślimakowe znajdują zastosowanie w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, ceramicznym. Reakcje polimeryzacji i modyfikacji polimerów zwykle są przeprowadzane w układach rozcieńczonych. Po zakończeniu reakcji rozpuszczalnik musi zostać usunięty, co jest raczej energochłonnym procesem. Regulacje środowiskowe wydane przez rządy państw w ciągu ostatnich 20 lat, nakazujące zmniejszenie zużycia energii i emisji rozpuszczalników wymuszają zmianę podejścia do procesów przetwarzania polimerów. Korzyści środowiskowe wynikające z użycia wytłaczarki jako reaktora chemicznego stają się jasne. Gdy dokonamy porównania wytłaczarki z tradycyjnymi reaktorami chemicznymi, to szybko zauważymy, że wytłaczarki nie potrzebują rozcieńczalnika. Nie jest potrzebna energia do odzyskiwania rozpuszczalnika oraz zostaje radykalnie ograniczana emisja chemikaliów. Potencjał zalet jest bardzo duży, ponieważ w tradycyjnych reaktorach polimer rozcieńcza się od 5 do 20 razy. Wytłaczanie reaktywne może być stosowane do wielu reakcji chemicznych.

Od wielu lat rozwój technologii tworzyw sztucznych w celu rozszerzenia zakresu zastosowań tworzyw sztucznych charakteryzuje się materiałami tworzonymi na miarę, a także zastosowaniem nowych technik przetwarzania polimerów.

Obecnie tworzywa sztuczne są wykorzystywane w wielu zastosowaniach, od opakowań z tworzyw sztucznych i sektora motoryzacyjnego po produkty medyczne i coraz częściej zastępują metal i ceramikę. Sukces tej klasy materiału wynika z jego właściwości, takich jak dobra przetwarzalność, niska gęstość, rozsądna cena, a zwłaszcza kontrolowane właściwości materiału polimerowego.

Łańcuch przetwarzania zwykle rozpoczyna się od syntezy polimerów, która jest przeprowadzana głównie na bazie monomerów wytwarzanych z ropy naftowej. W dziedzinie syntezy polimerów rozróżnia się różne reakcje polimeryzacji. Należą do nich m.in. polimeryzacja masowa, polimeryzacja roztworowa oraz polimeryzacja w fazie gazowej. Masowa polimeryzacja, która zachodzi w stopie, osiąga wysoką przepustowość i wysoką czystość. Jednak szybkość reakcji, która jest zazwyczaj dość powolna, powoduje sedymentację łańcuchów polimerowych o wysokiej masie cząsteczkowej. Polimeryzacja roztworu umożliwia uzyskanie większej jednorodności rozkładu masy cząsteczkowej w mieszaninie dzięki zastosowaniu rozpuszczalników. Jednak rozpuszczalnik musi zostać usunięty w energochłonnym procesie po polimeryzacji. Ponadto obecność rozpuszczalnika może powodować niepożądane reakcje uboczne.

Polimeryzację można przeprowadzić na trzy różne sposoby: partiami, procesami półciągłymi i ciągłymi. Wybór procesu reakcji wpływa zarówno na właściwości materiału, takie jak lepkość lub osiągalna masa cząsteczkowa, jak i na kinetykę reakcji i wynikające z niej rozpraszanie ciepła. Chociaż polimeryzacja w procesie wsadowym pozwala na wytwarzanie niewielkich ilości specjalnych polimerów, proces wsadowy jest mniej odpowiedni do masowej produkcji polimeru ze względu na ograniczona osiągalną lepkość. Procesy półciągłe są często stosowane w reakcjach polikondensatu, gdy frakcje o niskiej masie cząsteczkowej muszą zostać usunięte w celu przesunięcia równowagi chemicznej lub gdy należy dodać dodatki. Ciągły proces charakteryzuje się wysoką przepustowością z jednocześnie dobrym rozpraszaniem ciepła. Typowymi reaktorami są reaktor zbiornikowy mieszający, reaktory zbiornikowe z mieszaniem i reaktory rurowe. Po syntezie, właściwości polimerów często nie spełniają wymagań dotyczących produkcji części składowych. Dlatego właściwości materiału są specjalnie dostosowywane przez dodanie wypełniaczy i dodatków. Odbywa się to w oddzielnym etapie przetwarzania, który następuje po syntezie polimeru. Przeważnie do tego zadania mieszania stosuje się współbieżną i ściśle zazębiającą się wytłaczarkę dwuślimakową, w której polimery są topione i mieszane z dodatkami i wypełniaczami funkcjonalnymi. Dodatki i wypełniacze mogą być mieszane w sposób dyspersyjny i rozprowadzający ze stopem w celu uzyskania jednorodnych właściwości materiału. Obróbka podczas mieszania, a także skład materiału wpływają na właściwości materiału. Wytworzony materiał jest zwykle formowany w postaci granulek i przechodzi dalsze procesy, takie jak formowanie wtryskowe lub wytłaczanie gotowych wyrobów. Alternatywnie możliwe jest również wytłaczanie bezpośrednie uzyskanego stopu bez granulacji. Oszczędza to energię, ponieważ materiał nie musi być ponownie topiony. Ponadto materiał doświadcza niższych naprężeń termicznych, co poprawia właściwości produktu końcowego.

Podsumowując, łańcuch przetwarzania tworzyw sztucznych składa się zazwyczaj z trzech etapów: polimeryzacji, mieszania i dalszego przetwarzania. W zastosowaniach przemysłowych te trzy etapy są oddzielone w czasie i przestrzeni. Każdy etap procesu jest zwykle wykonywany osobno z jasno określonymi obszarami odpowiedzialności. Na początku łańcucha dostaw produkcja polimerów charakteryzuje się brakiem elastyczności, ponieważ reaktory chemiczne są zazwyczaj zaprojektowane do produkcji dużych ilości polimerów. Typowy reaktor zbiornikowy z mieszaniem może obsługiwać objętość do kilkudziesięciu m3. Ponadto wiele typów reaktorów nie jest zaprojektowanych do obsługi i mieszania cieczy o wysokiej lepkości. W takich przypadkach synteza polimerów odbywa się w obecności substancji pomocniczych. Usuwanie substancji pomocniczych w przetwórstwie jest skomplikowane i zmniejsza efektywność ekonomiczną. Dlatego ciągłe przetwarzanie specjalistycznych polimerów do określonych zastosowań w dużych ilościach zapewnia wymaganą wydajność i jest ekonomicznie uzasadnione. Z tego powodu producenci polimerów nie mogą szybko i elastycznie reagować na zmieniające się wymagania rynku. W związku z tym nie jest możliwe zaspokojenie indywidualnych wymagań klienta w przypadku małych ilości specjalistycznego granulatu polimerowego. Dlatego producenci granulatów produkują tylko kilka odmian w dużych ilościach. Ograniczenie na początku łańcucha procesu utrudnia zastosowanie tworzyw sztucznych, które wymagają bardziej specyficznych profili charakterystyk niż są obecnie dostępne. Większa elastyczność podczas syntezy polimerów może zatem stworzyć szerszy zakres zastosowań tworzyw sztucznych.

W tym kontekście wytłaczanie reaktywne stanowi bardziej elastyczną alternatywę dla polimeryzacji w obecności roztworu, zawiesiny lub emulsji, a następnie mieszania.

W wytłaczaniu reaktywnym stosuje się zazwyczaj współbieżną, dwuślimakową wytłaczarkę zazębiającą się, która jest tradycyjnie używana do topienia, homogenizacji i pompowania i formowania polimerów przez matryce. Wytłaczarka, która przenosi reakcyjny oligomer lub monomer w stanie stałym, ciekłym lub stopionym, tworzy poziomy reaktor chemiczny. Jako takie, wytłaczanie reaktywne obejmuje integrację syntezy polimeru z procesem mieszania. Zasadniczo wszystkie rodzaje reakcji syntezy polimerów mogą być realizowane w wytłaczarce dwuślimakowej, o ile szybkość reakcji jest dostosowana do czasu przebywania i rozkładu materiału w wytłaczarce. Czas przebywania zależy od przepustowości, długości wytłaczarki oraz konstrukcji i prędkości obrotowej ślimaków. Wydłużenie czasu przebywania jest możliwe w pewnych granicach poprzez podłączenie dwóch wytłaczarek do kaskady lub zastosowanie niskiej przepustowości i prędkości ślimaka.

Jedną z kluczowych zalet wytłaczania reaktywnego jest brak rozpuszczalników jako medium reakcyjnego. Stopione materiały o różnych lepkościach mogą być przetwarzane w wytłaczarce dwuślimakowej bez ich udziału.

Brak rozpuszczalników w konwencjonalnej technologii reaktora powoduje problemy związane z usuwaniem nadmiernej ilości ciepła, ponieważ stopiony polimer wykazuje niską przewodność cieplną. Dla porównania, wytłaczanie reaktywne umożliwia skuteczne usuwanie ciepła ze względu na dużą powierzchnię reaktora w stosunku do objętości reaktora. Układ uplastyczniający wytłaczarki ma niewielki przekrój poprzeczny w porównaniu do konwencjonalnego reaktora chemicznego, ponadto cały układ ma niewielką objętość. Takie rozwiązanie techniczne powoduje dobrą transmisje ciepła pomiędzy przetwarzanym polimerem a ścianami cylindra wytłaczarki. Zastosowanie wytłaczarek dwuślimakowych zapewnia dużą elastyczność, ponieważ wytłaczarki dwuślimakowe posiadają segmentowe cylindry i ślimaki, które umożliwiają indywidualne ogrzewanie i chłodzenie pojedynczych stref cylindra. Ponadto materiał jest podgrzewany przez energię ścinania ściśle zazębiających się elementów śrubowych podczas transportu i mieszania. Ogrzewanie ścinające i ogrzewanie zewnętrzne zapewniają wymagane ciepło do prowadzenia reakcji chemicznych. Geometria elementów ślimaków wytłaczarki dwuślimakowej może się różnić w zależności od głębokości między lotami, grubości lotu oraz kierunku i skoku lotu. Ponadto elementy mieszające mogą być konfigurowane w dużym zakresie dla uzyskania pożądanych efektów mieszania polimeru. W wytłaczarce dwuślimakowej możliwe jest zarówno mieszanie dyspersyjne, jak i dystrybucyjne. Konstrukcja oraz funkcjonalność wytłaczarki mają kluczowe znaczenie dla uzyskanego efektu mieszania i wejściowej energii ścinania.

Ważne jest, aby powiedzieć kilka słów na temat wytłaczarek, które mogą być używane w procesie wytłaczania reaktywnego.

Urządzenia do prowadzenia reakcji chemicznych w procesie ciągłym, jakimi są wytłaczarki jedno- lub dwuślimakowe, muszą być odpowiedni przystosowane do zadania.

Wytłaczarki powinny być wyposażone w:

• Cylindry o wysokim współczynniku L/D wynoszącym 40 -48 D.

• Powinny być przystosowane do pracy kaskadowej.

• Ślimaki wytłaczarki powinny mieć budowę segmentową.

• Cylinder wytłaczarki powinien być wyposażony w porty wentylacyjne, porty wtrysku cieczy lub gazu oraz podajniki boczne.

• Wytłaczarka musi być wyposażona w czujniki ciśnienia i temperatury. Pomiar prędkości obrotowej ślimaków, pomiar momentów obrotowych ślimaków.

• W przypadku wytłaczarki laboratoryjnej przeznaczonej do badań wytłaczania reaktywnego konieczne jest wyposażenie ułatwiające funkcjonowanie i obsługę wytłaczarki w warunkach laboratorium.

Z punktu widzenia geometrii układu uplastyczniającego proces wytłaczania reaktywnego jest zasadniczo taki sam jak proces wytłaczania stopionych polimerów.

Typowy proces wytłaczania reaktywnego obejmuje następujące procedury:

• Reagenty są podawane przez główny lej zasypowy do wytłaczarki dwuślimakowej, gdzie są podgrzewane do rozpoczęcia reakcji chemicznej.

• Profil temperatury, zastosowanie aktywatorów i katalizatorów oraz czas przebywania materiału określają szybkość reakcji i postęp reakcji.

• W związku z tym przepustowość, długość wytłaczarki i prędkość ślimaków ograniczają zakres polimeryzacji.

• Dodawanie stałych, ciekłych lub gazowych reagentów jest możliwe w prawie każdej strefie cylindra wytłaczarki. Na przykład dodatki wrażliwe na ciepło można dodać na końcu układu uplastyczniającego wytłaczarki, aby zminimalizować czas przebywania lub można dodać gaz obojętny na końcu cylindra wytłaczarki chroniące proces przed degradacją przez tlen atmosferyczny.

• Składniki niskocząsteczkowe, produkty uboczne reakcji i wilgoć można usunąć poprzez odgazowanie próżniowe podczas procesu wytłaczania reaktywnego. Zdolność odgazowywania zależy od czasu przebywania, temperatury topnienia (która wpływa na lepkość), szybkości dyfuzji, osiągalnej próżni, liczby stref odgazowywania.

• Ponadto możliwe jest dodawanie wypełniaczy i dodatków podczas reaktywnego wytłaczania. Doskonały efekt mieszania wytłaczarki dwuślimakowej umożliwia jednorodne włączenie wypełniaczy.

• Na końcu wytłaczarki stop jest przeciskany przez matrycę, aby utworzyć filamenty, które są granulowane, lub wytłaczać bezpośrednio arkusze, folie lub profile.

W związku z tym zastosowanie wytłaczania reaktywnego skraca łańcuch przetwarzania w porównaniu ze standardowym przetwarzaniem tworzyw sztucznych w konwencjonalnych reaktorach chemicznych.

Reasumując należy stwierdzić, że wytłaczanie reaktywne polega na wykorzystaniu wytłaczarki jako ciągłego reaktora chemicznego o wysokiej przepustowość.

Wytłaczanie reaktywne jest procesem ciągłej modyfikacji lub wytwarzania polimerów, podczas którego przebiegają zaplanowane reakcje chemiczne oraz dozowane są dodatki. Nie jest to nowo opracowany proces, ale został rozwinięty w ciągu ostatnich lat i jest coraz częściej stosowany do chemicznej modyfikacji istniejących polimerów.

Obecnie w przetwarzaniu reaktywnym wykorzystywany jest szereg systemów, takich jak na przykład:

• Chemiczne modyfikowanie stopionych polimerów.

• Reaktywny compounding niemieszających się mieszanin polimerów w drodze reakcji na granicy faz.

• Sieciowanie jednej fazy w mieszance polimerów.

• Wytwarzanie polimerów z monomerów.

• Polimeryzację wolnorodnikową, anionową, kationową, kondensacyjną i koordynacyjną monomerów lub oligomerów do polimerów o wysokiej masie cząsteczkowej.

• Kontrolę degradacji i sieciowania polimerów za pomocą inicjatora wolnych rodników w celu wytworzenia produktu o kontrolowanym rozkładzie masy cząsteczkowej.

• Zmianę właściwości materiału wyjściowego poprzez szczepienie monomerów lub mieszaniny monomerów na kręgosłupie istniejących polimerów.

• Tworzenie kopolimerów między łańcuchowych. Ten rodzaj reakcji polega na połączeniu grup reaktywnych z kilku polimerów w celu utworzenia kopolimeru.

• Reakcje sprzęgania, które obejmują reakcje monopolimeru z wielofunkcyjnym środkiem sprzęgającym lub środkiem kondensacyjnym w celu zwiększenia masy cząsteczkowej przez wydłużenie łańcucha lub jego rozgałęzienie.

Rola dyfuzji i mieszania jest kluczowa w przypadku wytłaczania reaktywnego z powodu wysokiej lepkości stopionych polimerów. Ponadto procesy reaktywne z polimerami są bardzo skomplikowane do zaprojektowania i kontrolowania, ponieważ zaangażowanych jest kilka wysoce nieliniowych i sprzężonych zjawisk. Na przykład przepływ generowany przez obrót ślimaków wytłaczarki jest zasadniczo laminarny, ale trudno go symulować ze względu na jego trójwymiarową i nieustaloną naturę. Ponadto stopione polimery są na ogół cieczami nienewtonowskimi, a ich właściwe powiązania mogą się zmieniać wraz z przebiegiem procesu wytłaczania ze względu na ewolucję przestrzenną i czasową. Ponadto sama reakcja chemiczna przebiegająca w układzie uplastyczniającym ma wpływ na proces mieszania i wytłaczania. Należy również wziąć pod uwagę proces dyfuzji, ponieważ może on stać się ważnym elementem ograniczającym w skali molowej proces. Wreszcie, należy wziąć pod uwagę wymianę ciepła ze względu na lepkie rozpraszanie ciepła i reakcje chemiczne. Wszystkie te zjawiska transportowe, mechaniczne, cieplne i chemiczne są powiązane.

Zalety i ograniczenia wytłaczania reaktywnego

Jak stwierdzono we wcześniej, wytłaczanie reaktywne jest obecnie uważane za skuteczny sposób ciągłej polimeryzacji monomerów i lub modyfikacji polimerów. W szczególności zazębiające się współbieżne i przeciwbieżne wytłaczarki dwuślimakowe okazały się dobrym technicznym i ekonomicznym rozwiązaniem do ponownego aktywnego przetwarzania polimerów termoplastycznych.

Główne zalety procesu wytłaczania reaktywnego można opisać w następujący sposób:

Zalety wytłaczania reaktywnego w stosunku do tradycyjnych metod:

• Dokładna dyspersja i mieszanie do poziomu mikronów lub nanoskali.

• Jednolite mieszanie bez obszarów bez przepływu, w których materiał pozostaje niezmieszany. W rezultacie w układzie reakcyjnym może znajdować się więcej i mniejszych cząstek, które będą reagować jednocześnie ze względu na równomierne mieszanie w jest to kluczowa zaleta w reakcjach polimerów o wysokiej lepkości, nieosiągalna w reaktorze zbiornikowym.

• Jednolita dystrybucja cząsteczkowa w całym produkcie.

• Właściwości samooczyszczające zapobiegają porastaniu, rozmazywaniu lub pęcznieniu materiału podczas procesu mieszania.

• Jednolity dopływ ciepła, duże powierzchnie wymiany ciepła oraz dynamiczna charakterystyka wymiany ciepła zapewniają bardzo jednorodne nagrzewanie materiału.

• Niezawodna regulacja temperatury z dynamiczną reakcją zapobiega wszelkim degradacjom w przepływie materiału, które mogłyby poważnie zakłócić pomiary i działanie urządzeń odczytujących temperaturę.

• Wysoka dokładność sterowania, możliwość pobierania próbek.

• W stałych punktach dodawanie różnych materiałów odbywa się zgodnie ze stanem i fazą reakcji, zamiast zwykłego dodawania materiałów do zbiornika reaktora.

• Mniejsze zużycie surowców, energii i odczynników.

• Wysoki poziom bezpieczeństwa dzięki dynamicznej reakcji przepływu i małej objętości reakcji, tj. praktycznie zerowe ryzyko zapłonu lub wybuchu w porównaniu z reaktorem zbiornikowym.

• Dokładna kontrola procesu oparta na aktualnym stanie reakcji, a nie tylko zarządzaniu opartym na czasie.

• Szybka, dokładna i kontrolowana wymiana ciepła.

• Ułatwia usuwanie substancji lotnych.

• Łatwiejsze usuwanie pozostałości po reakcji.

• Wyjątkowa wygoda zarządzania produkcją.

• Wysoka produktywność i wydajność.

• Niskie koszty eksploatacji dzięki dużej wszechstronności wyposażenia.

• Oszczędność czasu i energii dzięki synchronicznym, jednolitym i bardzo wydajnym reakcjom mieszania z większą liczbą cząstek w rozszerzonym zakresie wielkości.

• Wygodne zarządzanie procesem i realizacja serii produkcji seryjnej.

• Brak ukrytych kosztów związanych z zagrożeniami bezpieczeństwa.

• Dobra kontrola czasu przebywania dzięki zastosowaniu precyzyjnej kontroli prędkości obrotowej ślimaków wytłaczarki oraz nowoczesnych napędów.

• Proces jest przyjazny dla środowiska.

Główne ograniczenia procesu wytłaczania reaktywnego:

• Wysoka lepkość stopionych polimerów może prowadzić do rozwoju reakcji ubocznych, na przykład degradacji termicznej przetwarzanego stopu polimerowego.

• Krótki czas przebywania ogranicza reaktywne wytłaczanie do szybkich reakcji lub wymusza zastosowanie wytłaczarek w układzie kaskadowym.

• Złożona geometria ślimaków wytłaczarki i zjawiska sprzężone takie jak przenoszenie masy i energii, rozproszenie lepkości, prowadzi do trudności w zakresie kontroli procesu.

Podsumowując, wytłaczanie reaktywne oferuje wiele możliwości elastycznej i ekonomicznej produkcji materiałów o określonych właściwościach. Ponadto ciągły proces, wąski rozkład czasu przebywania i wysoka elastyczność umożliwiają również ekonomiczną produkcję niewielkich ilości specjalistycznych polimerów. Entalpia reakcji, która jest uwalniana podczas wielu reakcji polimeryzacji, może być wykorzystana do podgrzania stopu. Pozwala to na energetyzowanie sprzyjających procesów.

Aspektem, który, należy wziąć pod uwagę, jest to, że stosowanie wytłaczania reaktywnego wymaga kompleksowej wiedzy na temat reakcji chemicznych, a także procesów wytłaczania. Wiedza na temat tych dwóch złożonych obszarów rzadko jest dostępna w ramach jednego projektu.

Jeśli chodzi o badania i rozwój przemysłowy, konieczne jest zmierzenie istotnych parametrów, takich jak rozkład czasu przebywania stopu w układzie uplastyczniającym wytłaczarki, temperatury stref wytłaczarki, ciśnienia matrycy. Monitorowanie parametrów procesu jest kluczowe dla wytłaczania reaktywnego, ponieważ eliminuje czas opóźnienia związany z konwencjonalnymi technikami monitorowania reakcji off-line. Pomiary in-line wykonywane są za pomocą sond umieszczonych w linii technologicznej, czyli w głównym strumieniu stopu tworzywa.
Procesy reaktywne polimerów są bardzo skomplikowane w projektowaniu i kontrolowaniu ze względu na potrzebę radzenia sobie z dużą liczbą wysoce nieliniowych i sprzężonych zjawisk.

W rozwoju przemysłowym wielu preparatów polimerowych do nowych materiałów wytłaczanie reaktywne jest na ogół najbardziej opłacalnym rozwiązaniem technologicznym i ekonomicznym, ponieważ umożliwia połączenie kilku etapów formułowania.

Kluczowym ograniczeniem w stosowaniu wytłaczania reaktywnego jest krótki czas przebywania stopu w układzie uplastyczniającym wytłaczarki, który pełni rolę reaktora chemicznego. Ograniczenie wynika z długości fizycznej tego układu, która jest określana ilością kalibrów (średnic cylindra D ) i zawiera się w zakresie 40-48 D L/D wytłaczarki wynosi 40-48. Można zbudować wytłaczarki o L/D 52-96 jednak takie urządzenie stanie się nie użyteczne do innych zastosowań ze względu na zbyt długi układ uplastyczniający. Nie można zrezygnować z tej użyteczności zwłaszcza w przypadku wytłaczarek laboratoryjnych, które musza być bardzo uniwersalnymi urządzeniami. Wytłaczarki laboratoryjne dwuślimakowe zwykle mają cylindry o długości L/D w zakresie 40-48.

Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie wytłaczarek dwuślimakowych w układzie kaskadowym tworząc wielostopniowy reaktor mieszający przeznaczony do wytłaczania reaktywnego. Wydłużenie czasu przebywania jest możliwe przez zastosowanie układu kaskadowego wytłaczarek. Kaskada wytłaczarek może składać się z dwóch lub trzech wytłaczarek. Zastosowanie takiego rozwiązania pozwala wydłużyć czas przebywania dwu lub trzykrotnie. Dodatkowym elementem, który pozwala wydłużyć czas przebywania jest możliwość wyposażenia wytłaczarek w napędy ślimaków o pracujące stabilnie w zakresie bardzo niskich prędkości obrotowych. Wytłaczarki laboratoryjne produkowane przez Zamak Mercator mogą pracować stabilnie przy prędkości obrotowej ślimaków na poziomie 1-2 obrotów na minutę. Zastosowanie takich rozwiązań pozwala na uzyskanie czasu przebywania liczonego w godzinach. Należy wspomnieć o jeszcze jednym ważnym czynniku, wytłaczarki nagrzewają się i uzyskują gotowość do pracy w czasie liczonym w minutach natomiast nagrzanie reaktora chemicznego wraz z zawartością może trwać godziny.

Wielostopniowy reaktor mieszający przeznaczony do wytłaczania reaktywnego.

Wieloetapowy reaktor mieszający składa się z pewnej liczby (n) wytłaczarek mieszających dwuślimakowych oraz związanych z nimi urządzeń sterujących. Budowa każdej wytłaczarki dwuślimakowej jest taka sama jak w przypadku jednostki konwencjonalnej, np. cylindry, elementy ślimakowe, wał, przekładnia itp. są znormalizowane. Stosowane są również te same rozmiary i modele 2x12 mm, 2x16 mm, 2x20 mm, 2x24 mm, 2x32 mm. Jeśli chodzi o źródło zasilania, metodę ogrzewania i charakterystykę izolacji, każdy system może być indywidualnie konfigurowany, aby uwzględnić materiały i charakterystykę reakcji w konkretnym zastosowaniu.

Wielostopniowy reaktor mieszający nadaje się do reakcji syntezy polimerów i fizycznej obróbki niektórych specjalnych polimerów, na przykład przygotowania nanokompozytu na bazie polimeru, rozpuszczania polimeru w rozpuszczalnikach jonowych lub gazie krytycznym, reakcjach pirolitycznych polimerów itp.

Główne cechy użytkowe wielostopniowego reaktora mieszającego:

• Przekształcenie materiału z wysoce elastyczny i lepki stan płynięcia, tj. odpowiedni do mieszania specjalnych polimerów.

• Brak ograniczeń w zwiększaniu stosunku L/D bez zmniejszania wejściowego momentu obrotowego (niezbędne do mieszania niektórych specjalnych polimerów).

• Brak ograniczeń w zwiększaniu stosunku L/D bez utraty precyzji ślimaka i cylindra oraz wydajności lub skuteczności mieszania

Odpowiednie obszary zastosowania:

Nadaje się do fizycznej obróbki specjalnych polimerów i podstawowych konwersji chemicznych, np. Produkcja nanokompozytów na bazie polimerów, mieszanie wielu polimerów, mieszanie polimeru i proszku nieorganicznego itp.

Cylinder reaktora mieszającego

Po pierwsze, nasz projekt cylindra jest znormalizowany. Z wyjątkiem wyboru materiałów wkładek do cylindra, które mogą różnić się w przypadku reaktora mieszającego od wytłaczarki trójślimakowej lub dwuślimakowej, wszystkie inne aspekty, takie jak ogólna geometria i wymiary połączeń, są wspólne.

W niektórych zastosowaniach, zgodnie z wymaganiami procesowymi dotyczącymi materiału, odporność na korozję jest dodatkowo poprawiana przez wytwarzanie wkładek do cylindra oraz obudowy cylindra z materiałów kwasoodpornych, dzięki czemu odporna jest nie tylko wewnętrzna cześć robocza cylindra.

Ślimaki wytłaczarek reaktora mieszającego.

Ślimaki reaktora mieszającego są zbudowane modułowo i składają się z rdzenia i elementów śrubowych (segmentów). Elementy śrubowe i wał rdzenia są produkowane z dużą precyzją dzięki czemu łączna tolerancja połączonych elementów może spełnić wymagania naszego projektu. Jest to główna cecha naszego wału śrubowego. Jest to również podstawowa gwarancja, że nasza maszyna sprosta wymaganiom klientów.

Elementy (segmenty) ślimaka dzielą się na kategorie: elementy transportujące, elementy ugniatające, elementy mieszające, elementy specjalne.
Kluczem do jego wysokiej jakości jest zaprojektowany kształt, dobór materiałów i technologia produkcji.

Rdzenie ślimaków wytłaczarek reaktora mieszającego:

Wał rdzeniowy jest produkowany z wysokiej jakości materiału, dzięki czemu można zagwarantować następujące właściwości:

• Wytrzymałość na wysokie skręcanie/moment obrotowy, co jest niezbędne w procesie plastyfikacji polimerów.

• Dobrą odporność na zmęczenie, co jest gwarancją długotrwałej i obciążonej pracy.