Współwytłaczanie to proces tłoczenia dwóch lub więcej materiałów przez tę samą matrycę w celu wytworzenia pojedynczego elementu. Gdy połączonych jest wiele tworzyw sztucznych, wynik może dać właściwości odmienne od właściwości pojedynczego materiału. Coextrusion otworzyło nowe granice w inżynierii materiałowej i zajęło się kilkoma wcześniej trudnymi potrzebami w zakresie produkcji.
Na przykład współwytłaczanie paska plastycznego materiału nieprzepuszczającego promieni rentgenowskich do cewnika poprawia jakość promieniowania rentgenowskiego, gdy cewnik porusza się w żyle, bez wpływu na skuteczność samego cewnika. Współwytłaczanie może również obniżyć koszty dzięki użyciu złomu pochodzącego z recyklingu i ponownego uziemienia wewnątrz pierwotnego materiału na poręcze, ogrodzenia i inne zastosowania. Proces ten można zaobserwować w projektach tak różnorodnych, jak rury i komponenty konstrukcyjne lub dmuchane pojemniki na żywność.
Proces Coextrusion
W standardowym wytłaczaniu stałe granulki z tworzywa sztucznego są podawane grawitacyjnie do mechanizmu formującego, w którym płaszcza śruby kompresujące topią się i doprowadzają materiały do matrycy. Natomiast współwytłaczanie obejmuje wiele wytłaczarek tworzących warstwowe lub kapsułkowane części. Czasami pięć lub więcej materiałów jest używanych w jednym cyklu, przy czym każda wytłaczarka dostarcza dokładną ilość stopionego plastiku potrzebną do operacji.
W przeciwieństwie do zwykłego mieszania tworzyw sztucznych, każdy pojedynczy plastik zachowuje swoje pierwotne właściwości, ale jest łączony w część złożoną z materiału. Po zmieszaniu przed wytłaczaniem właściwości poszczególnych materiałów mogą ulec zmianie, ale efekt końcowy jest produktem jednorodnym.
Nie wszystkie tworzywa sztuczne nadają się do współwytłaczania, ponieważ niektóre polimery nie przylegają do innych, chociaż wprowadzenie przewodzącej warstwy środkowej może często rozwiązać ten problem. Tworzywa sztuczne o drastycznie różnych temperaturach topnienia również nie nadają się do tego procesu, ponieważ degradacja nastąpi w materiale o niższej temperaturze topnienia. Wreszcie, PVC i acetale nie powinny być wspólnie wytłaczane razem ze względu na potencjalnie gwałtowne reakcje, które mogą wystąpić, gdy są połączone.
Coextruded Tubing
Wielokolorowa słomka do picia jest dobrym przykładem cech współwytłaczanych rur. Pasiaste rurki służą także wielu celom w medycynie, w których paski i kolory mogą oznaczać różne chemikalia. Współwytłaczanie może wytworzyć wewnętrznie utwardzone rury, przez które można prowadzić kabel, zachowując elastyczność tuby. Inne rury są wyposażone w wysokowydajną wykładzinę odporną na działanie czynników korozyjnych lub niedrogą powłokę zapewniającą większą masę i stabilność. Ponadto plastikowe kable światłowodowe składają się z współwytłaczanego kabla i płaszcza.
Współwytłaczane jednostki konstrukcyjne
Tworzywa sztuczne są czasem używane jako substytut drewna. Producenci mogą tworzyć deski tarasowe, doki do łodzi, ogrodzenia i elementy wymiarowe za pomocą "tarcicy z tworzywa sztucznego", która ma pewne zalety w stosunku do naturalnego drewna. Współwytłaczanie to opłacalny sposób wytwarzania wielu z tych sztucznych materiałów. Może dodawać dwutlenek tytanu, materiał odporny na warunki atmosferyczne, na zewnętrzne plastikowe elementy konstrukcyjne lub wytwarzać deskę z wewnętrzną warstwą z recyklingowanego plastiku.
Formowanie rozdmuchowe
Przy formowaniu z rozdmuchiwaniem tworzywo sztuczne wytłacza się w rury, które są cięte na długość i częściowo formowane w formach. Powietrze pod ciśnieniem następnie zmusza te kawałki do wgłębienia, które kształtuje materiał w jego ostateczną postać. Produkty formowane metodą rozdmuchiwania, takie jak butelki, są powszechnie stosowane w przemyśle spożywczym i kosmetycznym. W celu zwiększenia trwałości produktu, warstwa barierowa jest współwytłaczana z tworzywem sztucznym, aby zapobiec wyciekaniu gazów, zapachów i wilgoci z pojemnika. Browary również wykorzystują współwytłaczane tworzywa sztuczne do produktów piwnych, ponieważ ich nieporowate właściwości zbliżają się do szkła i aluminium.
Przemysł energetyczny stosuje współwytłaczanie w celu spełnienia określonych norm emisji. Etylenowy alkohol winylowy (EVOH) jest współwytłaczany z różnymi polietylenami w celu wytworzenia odpornych na opary zbiorników paliwa spełniających wymagania środowiskowe. Zaskakująco, EVOH jest również uniwersalnym materiałem barierowym stosowanym w majonezach, keczupach i butelkach dla niemowląt. Chociaż wymieniony jako produkt spożywczy, zwykle jest umieszczony pomiędzy dwiema warstwami podłoża. Przezroczyste pojemniki na witaminy i farmaceutyki są również wytwarzane z współwytłaczanym EVOH.
Arkusze
Producenci współekstrukturyzują poliwęglan i akrylową powłokę tworząc bariery UV i podczerwieni, które odbijają szkodliwe promienie, jednocześnie umożliwiając przejście światła widzialnego. Te współwytłaczane arkusze są odporne na pogorszenie od ekspozycji na światło i nie żółkną z upływem czasu. Folia odporna na ścieranie może być również współwytłaczana na powierzchni arkusza, aby dodatkowo chronić go przed erozją.
Przyszłość współwytłaczania
Chociaż złożone produkty z tworzyw sztucznych znalazły już wiele zastosowań w przemyśle medycznym, spożywczym i energetycznym, współwytłaczanie nadal poszerza zakres funkcjonalny. Ponieważ skuteczność produktów zależy od połączenia tworzyw wykorzystywanych w procesie, odkrycie żywotnych mieszanek wpłynie na kształt aplikacji do współwytłaczania w przyszłości.
