Підготовка та очищення сировини для каскадної екструзії плоских полімерних ниток

Abstract

У статті розглядається проблема підготовки сировини для каскадної екструзії плоских полімерних ниток, що залишається надзвичайно актуальною через зростання вимог до якості в текстильній, пакувальній та автомобільній галузях. Традиційні методи, такі як сушіння гарячим повітрям і механічне очищення, не можуть адекватно видалити мікрозабруднення та вологу (>0,1%), що призводить до дефектів поверхні та рівня браку від 2% до 5%. Дана робота розробляє інтегровану систему підготовки для каскадного дисково-шестеренного екструдера, що включає ультразвукове очищення (20–40 кГц, ефективність 95–99%), адаптивне вакуумне/мікрохвильове сушіння (вологість <0,01%) та спектроскопію в ближній інфрачервоній області (NIR) (800–2500 нм). Методологія базується на математичних моделях кавітації, дифузії вологості та спектрального аналізу. Результати демонструють зниження рівня браку до 0,5%, енергоспоживання 0,25 кВт·год/кг та стабільність тиску ±0,5%. Практичне значення полягає в імпортозаміщенні та ресурсоефективності для малих і середніх підприємств. Загалом, розроблена система забезпечує високу якість ниток і повністю відповідає сучасним стандартам сталого розвитку. Дане дослідження пропонує комплексне рішення для модернізації переробки полімерів. The study investigates the problem of raw material preparation for cascade extrusion of flat polymer threads, which remains highly relevant due to increasing quality requirements in textile, packaging, and automotive industries. Traditional methods, such as hot air drying and mechanical cleaning, fail to adequately remove micro-contaminants and moisture (>0.1%), leading to surface defects and reject rates between 2% and 5%. This research develops an integrated preparation system for a cascade disk-gear extruder, incorporating ultrasonic cleaning (20–40 kHz, 95–99% efficiency), adaptive vacuum/microwave drying (moisture <0.01%), and Near-Infrared (NIR) spectroscopy (800–2500 nm). The methodology is based on mathematical models of cavitation, moisture diffusion, and spectral analysis. Results demonstrate a reject rate reduction to 0.5%, energy consumption of 0.25 kWh/kg, and pressure stability of ±0.5%. The practical significance lies in import substitution and resource efficiency for small and medium enterprises. Overall, the system ensures high thread quality and aligns with modern sustainable development standards. This study provides a comprehensive solution for polymer processing modernization.