Los bioplásticos se refieren a materiales plásticos que están hechos totalmente o parcialmente de biomasa renovable (como almidón de maíz, caña de azúcar, celulosa, etc.), o capaces de biodegradación en entornos naturales. En comparación con los plásticos convencionales a base de petróleo, pueden reducir efectivamente las emisiones de carbono y mitigar la contaminación ambiental. Los cinco tipos comunes y representativos de bioplásticos son PLA, PHA, plásticos a base de almidón, PBAT y Bio-PET, cada uno con distintas fuentes de materia prima y propiedades de biodegradación.
Para lograr las propiedades del material objetivo, los sistemas de mezcla de bioplásticos deben proporcionar una mezcla dispersiva y distributiva suficiente a velocidades de cizallamiento moderadas y temperaturas de fusión controlables. La alimentación de fibras, cargas y aditivos generalmente requiere múltiples corrientes de medición para componentes sólidos secos, mientras que los aditivos líquidos pueden inyectarse en posiciones designadas a lo largo de la máquina de mezcla. Las extrusoras de doble tornillo, especialmente las extrusoras de doble tornillo paralelas de co-rotación, sirven como el equipo de modificación y composición del núcleo para bioplásticos, incluyendo PLA, PBAT, plásticos a base de almidón y más.
Los biomateriales presentan características distintas: alta sensibilidad térmica, susceptibilidad a la degradación hidrolítica tras la absorción de humedad, baja resistencia a la fusión y requisitos frecuentes de mezcla multicomponente. Las extrusoras de doble tornillo Lemix son totalmente capaces de satisfacer todas las demandas de proceso anteriores.
Estricto bajo - cizallamiento y control de temperatura preciso
Combinación de tornillos modulares de bajo cizallamiento: los biomateriales (como el PLA) son altamente propensos a la degradación y a la escisión en cadena bajo condiciones de alta temperatura y alto cizallamiento, lo que resulta en una disminución del peso molecular y el deterioro de las propiedades. Por lo tanto, la configuración de los elementos de tornillo necesita reducir los bloques de cizallamiento fuertes y usar más elementos de mezcla con un vuelo amplio y cizallamiento disperso para garantizar un "cizallamiento suave".
Ventana estrecha de control de temperatura: La temperatura de fusión y la temperatura de degradación de los biomateriales suelen ser muy cercanas (por ejemplo, el punto de fusión del PLA es de 160 - 180 ℃, y es probable que acelere la degradación cuando la temperatura exceda de 200 ℃). En el proceso, se adopta un sistema de control de temperatura preciso de múltiples etapas para limitar estrictamente la temperatura de cada zona en el barril y evitar el sobrecalentamiento local.
Capacidad de alta eficiencia de escape y deshidratación/devolatilización
Prevención de la hidrólisis: Los bioplásticos son altamente hidrófilos y una pequeña cantidad de agua puede causar graves reacciones de hidrólisis a altas temperaturas.
Exhausto de vacío multipunto: por lo general, 1 a 2 puertos de escape de vacío potentes se establecen en el medio y en la cola del cilindro de doble tornillo. Durante el procesamiento, la humedad residual, los subproductos de reacción (tales como monómeros de moléculas pequeñas) y los volátiles en el material se eliminan en tiempo real.
Extrusión reactiva de alta eficiencia y modificación de compatibilidad
La mayoría de los sistemas de mezcla de biopolímeros (tales como mezclas de PLA y PBAT, mezclas de almidón y plástico) son sistemas termodinámicamente incompatibles.
Configuración de la relación longitud-diámetro (L/D): En el proceso, generalmente se selecciona un tornillo doble con una relación longitud-diámetro relativamente grande (L/D = 40 - 48 o superior). En un barril largo, mediante la adición de compatibilizadores o extensores de cadena (tales como el extensor de cadena ADR), y aprovechando el excelente control del tiempo de residencia para las reacciones químicas del doble tornillo, se completan injertos in situ, extensión de cadena o reacciones de enlace cruzado para mejorar la tenacidad y la resistencia a la fusión del material.
Dispersión de cizallamiento fluido multifásico fuerte y alimentación de baja velocidad
Relleno de alta proporción de almidón/inorgánicos: Al producir plásticos a base de almidón o añadir carbonato de calcio, polvo de talco y biofibras para reducir los costos y aumentar la eficiencia, el doble tornillo, con sus capacidades de autolimpieza y mezcla de dispersión fuerte, puede dispersar uniformemente cargas sólidas en la matriz de resina de biopolímero y evitar la aglutinación.
Mezcla de diferencias de alta viscosidad: para la inyección de plastificantes (como glicerol, alcoholes poliatómicos líquidos), el doble tornillo, en combinación con una bomba de medición de líquidos, puede cortar instantáneamente - mezclar polímeros de alta viscosidad y líquidos de baja viscosidad de forma uniforme.
Proceso especial de granulación aguas abajo
Debido a la baja viscosidad de fusión, buena tenacidad o alta absorción de agua de los biomateriales (especialmente formulaciones ricas en PBAT o almidón), la granulación tradicional de hebras enfriadas con agua es propensa a la rotura de hebras.
En el proceso, dependiendo de las propiedades del material, a menudo se selecciona la granulación de hebra enfriada por aire, la granulación de anillo de agua o un sistema de granulación submarina más avanzado para garantizar la alta eficiencia y la buena apariencia de la producción continua de partículas.
