Q: Come posso incorporare nel modo migliore le cariche sensibili o a bassa densità nel mio composto polimerico?

A: Utilizza l’opzione di dosaggio laterale con l’estrusore a doppia vite Thermo Scientific™ Process 16!

Sfida

Il processamento mediante un estrusore bi-vite è la tecnica da scegliere per creare nuovi composti polimerici con proprietà personalizzate, incorporando in una matrice polimerica di base agenti rinforzanti, cariche, pigmenti, ritardanti di fiamma, fibre, ecc. 

Alcuni additivi meccanicamente sensibili non possono essere alimentati all’inizio del processo perché potrebbero degradarsi se sottoposti all’intero processo di compounding. 

Altri ingredienti, come ad esempio le fibre di legno, hanno una bassa densità e di conseguenza una certa tendenza ad impaccarsi; la loro aggiunta all’inizio del processo potrebbe quindi impedire che il necessario quantitativo venga incorporato nel composto. 

Queste sfide applicative possono essere superate aggiungendo un sistema di alimentazione secondario, posizionato a valle della zona in cui avviene la fusione della matrice polimerica principale.  

Soluzioni

L’estrusore bi-vite Process 16 presenta un barrel equipaggiato con 6 porte di alimentazione dall’alto (top feeding) e fino a 4 zone di alimentazione secondaria laterale (side feeding) per il dosaggio di materiali sensibili o a bassa densità. È possibile utilizzare contemporaneamente fino a 2 posizioni di alimentazione laterale. 

L’alimentazione dall’altro può essere una soluzione diretta per una vasta gamma di materiali e solitamente funziona bene se le richieste di processo non sono troppo esigenti. 

L’alimentazione laterale è invece da preferirsi nei casi in cui sia richiesta una grande quantità (o volume) di campione o se il materiale presenta una bassa densità di massa. Oltretutto, l’alimentazione laterale può anche prevenire l’intasamento dell’imbuto di alimentazione nei casi sopra menzionati.  

Per dimostrare i vantaggi della alimentazione laterale, sono state condotte due prove nelle medesime condizioni sperimentali, ma con una diversa modalità di alimentazione del filler all’interno dell’estrusore. In particolare, l’obiettivo di queste prove è quello di comparare la quantità massima di fibra di legno che poteva essere incorporata in una matrice polimerica utilizzando due diverse configurazioni di alimentazione. 

Equipaggiamento utilizzato e configurazione del test

• Estrusore bi-vite da 16mm, Thermo Scientific Process 16 
• Alimentatore gravimetrico mono-vite per l’alimentazione di pellet polimerici 
• Alimentatore gravimetrico a doppia vite per l’alimentazione delle fibre di legno (Test 1) 
• Alimentatore laterale (Test 2)

Risultati

Configurazione test #1: La porta per l’alimentazione (top feeding) si è intasata quando la portata di fibra di legno ha superato gli 0.2 kg/hr 

Configurazione test #2: la portata di fibra di legno può essere aumentata fino a 1.5 kg/hr prima che il processo di estrusione raggiunga i suoi limiti (forza di torsione e pressione) 

Conclusioni

L’alimentazione laterale risulta la scelta migliore quando un grande quantitativo di materiali con bassa densità di massa necessita di essere incorporata in un composito polimerico.