由生物塑料复合材料制成的谷物储存盒
应用

生物塑料混炼系统

在生物塑料领域,环保意识正推动着新的发展。

生物塑料已有很长的历史。最早工业化生产的塑料基于纤维素(自1869年起工业化生产)和酪蛋白(20世纪初作为所谓的人造角大量生产)。20世纪初基于石油的塑料制造方法的发现,迅速且长达数十年地取代了生物塑料,因为石油基塑料能够以显著更低的成本进行生产。

直到20世纪80年代,尤其是石油价格上涨以及逐渐改变的生态意识,才推动了生物塑料领域新的有趣发展。这也随之带来了用于生产的新型混炼系统。

典型应用领域

主要应用领域包括包装、日用消费品以及来自交通运输和建筑行业的技术部件。

生物塑料或生物聚合物这一术语至今仍未被统一使用。但通常它涵盖多种不同的塑料,这些塑料至少满足以下两个标准之一:

  • 生物塑料至少部分由可再生(植物性)原料构成。几乎所有生物塑料都是生物基的。
  • 生物塑料可生物降解,即它们能够通过自然存在的微生物分解为水和二氧化碳,同时产生少量生物质。即使是源自化石原料的生物塑料也可能具有可生物降解性。

这两种特性(单独或同时出现)被用于定义生物塑料:生物塑料是生物基的、可生物降解的,或两者兼具。传统塑料均不符合这些标准。生物质原料或自然界中存在的生物大分子(如蛋白质)以及天然纤维填充或增强材料不包含在此定义中。

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优势

BUSS 混炼系统具有以下具体优势:

均匀的剪切速率使得混炼机能够在较低温度下进行受控混合,同时仅针对当前工艺任务施加所需的剪切能量。与其他系统相比,狭窄的剪切速率分布确保了每个颗粒的剪切过程均匀一致。这实现了高质量加工,同时减少了能量输入。

挥发性物质通常通过工艺段末端的真空脱气或在卸料单元中补充去除。BUSS 混炼机技术在整个混炼系统内的高混合循环次数、剪切次数和物料重组次数,确保持续更新复合材料表面。通过这种方式,可以高效地减少夹带的空气或挥发性成分。

BUSS 混炼机凭借可控的能量输入、均匀适中的剪切速率以及通过热电偶进行的温度监控,可实现精确的温度控制。这些热电偶安装在沿工艺段相关位置的、被聚合物包围的中空捏合销钉中。

BUSS 混炼机技术通过将填料分配至 2-3 个进料位置、利用侧向喂料螺杆等进料装置、采用重力式填料进料、反向排气以及卓越的输送效率,实现了高填料含量的加工。混炼机适中的剪切速率可轻松处理高填料含量下产生的高粘度物料。

在BUSS混炼机中进行混炼与在卸料单元中建立压力的分离设计,使得在低压和低温条件下进行加工成为可能。通过在各工艺区配置特定应用的螺杆几何结构,可确保优化的温度曲线。

对混炼的要求 生物塑料

对于生物塑料的混炼,在适中的剪切速率和较低的产品温度下实现优异的分散性和分布性混合,是确保分子量降解最小化并达到所需性能的核心前提。

为了温和地加入纤维、填料和添加剂,通常需要将喂料流多次分流,并在混炼机的指定位置注入液体添加剂。

BUSS 混炼机在这些应用中能够充分发挥其独特优势:其工作原理带来的极高混合循环次数,配合适中且可调的剪切速率,可在较短的工艺长度和窄的停留时间分布下实现最高的混合效率。通过 BUSS 混炼机的两级系统,混炼过程和压力建立过程被彻底分离。

典型的设备布局

典型生物塑料混炼系统的设备布局

这样,各个工艺步骤可以独立优化。BUSS 混炼机的可开启式机壳或卸料挤出机的可移动式机壳确保了系统的快速检修和高可用性。

整个混炼系统的模块化且可调整的结构,以及 BUSS 广泛积累的工艺专长,使 BUSS 混炼机成为加工生物塑料复合材料的绝佳选择。

COMPEO 混炼机用于生物塑料的复合材料制造

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