Une nouvelle méthode améliore le mélange des polymères dans l’extrusion à vis

Dans les procédés d'extrusion des matières plastiques, le mélange uniforme est un facteur déterminant de la qualité du produit.où le rétro-mélange – le mélange axial de matériaux – joue un rôle essentielLe procédé nécessite que les particules du masterbatch subissent une réduction de taille spectaculaire de l'échelle millimétrique à l'échelle micrométrique dans l'extrudeuse, ce qui présente des défis de mélange extraordinaires.

Le mélange par extrusion vise à obtenir une répartition homogène des composants, assurant des caractéristiques de produit cohérentes telles que la couleur et les propriétés mécaniques.la séparation initiale des particules peut dépasser 100 mmPour obtenir une coloration uniforme, l'épaisseur de la striation finale doit atteindre l'échelle micrométrique, soit une réduction de cinq ordres de grandeur qui exige une capacité de mélange exceptionnelle.

L'analyse traditionnelle se concentre sur le mélange transversal (dans la section transversale du canal de vis), régi par le taux de cisaillement de Couette:

γ = πDN/H

où D = diamètre du tonneau, N = vitesse de vis, H = profondeur du canal.000 unités de contrainte totale de cisaillement suffisantes pour une réduction de striation de trois ordres, mais souvent insuffisantes pour l'uniformité visuelle.

Le mélange axial (backmixing), en revanche, est un flux entraîné par la pression le long de l'axe de l'extrudeuse.

Pour les fluides de la loi de puissance (τ = m(γ') n), la vitesse sans dimension φ=v/vmax se rapporte à la coordonnée sans dimension ξ=2y/H comme suit:

φ = 1 - n + 1) / n)

Les fluides newtoniens (n=1) présentent des profils de vitesse paraboliques avec zéro cisaillement à la ligne centrale, créant des zones mortes de mélange.l'élargissement des régions à faible cisaillement et la complication du remaniement.

L'analyse RTD révèle comment les temps de résidence du matériau varient à l'intérieur de l'extrudeuse.

Le nombre total d'heures d'essai est le nombre total d'heures d'essai effectuées.

La fonction RTD externe f ((t)dt dérive de la distribution de vitesse, montrant que l'augmentation de l'amincissement par cisaillement (n inférieur) rétrécit la RTD, ce qui réduit l'efficacité du rétro-mélange.Le modèle de RDT à vis unique de Pinto-Tadmor pour les fluides newtoniens:

F (θ) = 1 - (1 - θ) 2 ((1 + 0,35θ + 0,135θ2)

Il démontre comment la géométrie des vis restreint encore davantage la RDT par rapport aux scénarios de plaques parallèles, en mettant l'accent sur les défis liés au rétro-mélange.

Les principaux problèmes posés par le cisaillement axial proche de zéro dans les centres des canaux à vis sont les suivants:

• Pins de mélange:Interrompre les flux pour redistribuer le matériel
• Les mélangeurs à l'intérieur et à l'extérieurLes vols offset transférent activement du matériel de base vers les périphéries du canal
• Les mélangeurs CRD:Conceptions spécialisées favorisant l'échange de matériaux radial-axial
• Réduction des particules:Une matière première plus petite réduit l'épaisseur initiale de la striation
• Colorants liquides:Réduire la striation initiale mais peut affecter la lubrification du baril

Le mélange à l'arrière reste la tâche de mélange la plus exigeante de l'extrusion en raison du cisaillement axial intrinsèquement faible, en particulier dans les centres de canaux et avec des matériaux qui réduisent le cisaillement.Pour obtenir une réduction de la striation de cinq ordres, il faut soit des dispositifs de mélange avancés (comme les mélangeurs à l'intérieur ou CRD), soit une réduction de la striation initiale par des modifications de la matière première.Les innovations futures peuvent combiner l'optimisation géométrique avec des techniques de manutention avancées pour surmonter ces défis persistants.