Ulepszone maszyny do produkcji materiałów kompozytowych
Wytłaczanie to proces formowania materiałów, który polega na przetłaczaniu materiału przez formę w celu stworzenia przedmiotów o określonym kształcie i profilu. Wśród produktów powstających dzięki tej metodzie można wymienić między innymi rury, blachy, profile meblowe i okienne, a także zbiorniki na paliwo, beczki, pojemniki, a nawet przekąski. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu NEWEX zaprezentował nowatorską technologię, która pozwala małym i średnim przedsiębiorstwom (MŚP) na łatwiejsze przetwarzanie polimerów i materiałów kompozytowych. Nowe maszyny wyposażone w wytłaczarki jednoślimakowe upraszczają proces obróbki materiałów o bardzo niskim wskaźniku przepływu, a także zawierających duże ilości nanowypełniaczy.
Bliższe spojrzenie w wewnętrzne mechanizmy maszyny
Działanie nowoczesnej wytłaczarki opiera się na zaawansowanych mechanizmach wykorzystanych w jej podzespołach – innowacyjnym, rowkowanym podajniku materiału, obrotowym bębnie oraz ślimakach o specjalnej geometrii. „U podstaw koncepcji stanowiącej fundament opracowania nowych wytłaczarek było usprawnienie procesu plastyfikacji materiałów trudnych w obróbce – chodzi tu o to, jak mocno można zgiąć dany materiał, zanim nastąpi jego pęknięcie”, wyjaśnia koordynator projektu Janusz Sikora. Części układu odpowiedzialnego za plastyfikację materiału są dopasowywane w zależności od właściwości granulometrycznych (rozmiaru ziarna) oraz reologicznych przetwarzanego materiału. Wytłaczarka umożliwia użytkownikom ciągłą zmianę elementów konstrukcyjnych rowkowanej sekcji podajnika poprzez zmianę głębokości każdego rowka oraz ich ogólnej liczby. Bęben obraca się w dowolnym kierunku – zgodnym lub przeciwnym do ruchu ślimaka, poruszając się z zadaną prędkością. Sam ślimak został zmodyfikowany w celu przystosowania go do zmodyfikowanego bębna. Badacze złożyli wnioski patentowe dotyczące opracowanych przez siebie rozwiązań, aby chronić w ten sposób swoją własność intelektualną. „Spodziewamy się, że nasz zaadaptowany proces będzie charakteryzował się większą sprawnością niż konwencjonalne rozwiązania w zakresie wytłaczania, co pozwoli na tłoczenie większych ilości materiału w krótszym czasie, zmniejszenie zużycia energii, a także ograniczenie ilości odpadów. To doskonałe wieści dla przedstawicieli niektórych sektorów, w tym producentów polimerów, kosmetyków oraz żywności”, zauważa Sikora.
Eksperymentalne prace
Naukowcy podjęli eksperymentalne próby wytłaczania polietylenu o niskiej gęstości – miękkiego, elastycznego i lekkiego tworzywa sztucznego zawierającego pewną ilość nanowypełniaczy w postaci nanorurek haloizytowych, wybierając w tym celu szereg parametrów. Dotyczyły one między innymi rozkładu ciśnienia i temperatury w układzie plastyfikującym oraz głowicy tłoczącej, zużycia energii, zmian rozmiarów formy, temperatury produktu końcowego, szybkości tłoczenia oraz mocy dostarczanej do wytłaczarki i przenoszonej przez polimer przy niskiej i wysokiej prędkości ślimaka. Po zakończeniu prac zajęli się analizą właściwości otrzymanego produktu, w tym wskaźnika szybkości płynięcia, temperatury odkształcenia cieplnego, temperatury zmiany stanu skupienia, stopnia krystaliczności, entalpii, modułu Younga, wytrzymałości na rozciąganie, naprężenia zrywającego, udarności, twardości i innych parametrów. Następnie badacze przeprowadzili testy porównawcze. Równolegle z działalnością badawczo-rozwojową projekt NEWEX wspierał międzynarodowe wymiany między środowiskiem akademickim i przemysłem, a także transfer wiedzy pomiędzy wybranymi instytutami badawczymi i przedsiębiorstwami w całej Europie. „Cele naszego projektu są spójne z polityką Unii Europejskiej, która kładzie szczególny nacisk na wspieranie rozwoju przyjaznych środowisku technologii produkcyjnych, które pomogą w zmniejszeniu zużycia energii. Co więcej, wykorzystanie naszych maszyn zwiększy konkurencyjność małych i średnich przedsiębiorstw, poprawi ich obroty oraz pomoże w stworzeniu nowych miejsc pracy”, dodaje Sikora. Konsorcjum projektowe zamierza kontynuować prace nad opracowaną przez siebie technologią, aby doprowadzić ją do 9. poziomu gotowości technologicznej.
Słowa kluczowe
NEWEX, wytłaczanie, wytłaczarka, produkt tłoczenia, materiały kompozytowe, produkcja polimerów, kosmetyki, plastyfikacja
