روش جدید ترکیب پلیمر را در اکستروژن پیچ بهبود می بخشد

در فرآیندهای فشار پلاستیک، مخلوط یکسان به عنوان یک عامل محوری برای تعیین کیفیت محصول است.که در آن مخلوط کردن مجدد (مخلوط کردن محوری ضد جریان مواد) نقش اساسی ایفا می کنداین فرآیند مستلزم آن است که ذرات masterbatch از مقیاس میلیمتر تا میکرومتر در اکسترودر کاهش چشمگیری داشته باشند، که چالش های فوق العاده ای را برای مخلوط کردن ارائه می دهد.

مخلوط کردن اکستروژن با هدف دستیابی به توزیع همگن اجزای، اطمینان از ویژگی های سازگار محصول مانند رنگ و خواص مکانیکی است.جداسازی اولیه ذرات ممکن است بیش از 100 میلی متر باشد.برای رسیدن به رنگ یکنواخت، ضخامت قطب نهایی باید به مقیاس میکرومتری برسد، که یک کاهش پنج درجه ای است که نیاز به توانایی مخلوط استثنایی دارد.

تجزیه و تحلیل سنتی بر مخلوط قطعی (در داخل قطعه قطعی کانال پیچ) متمرکز است ، که توسط نرخ برش کوته اداره می شود:

γ = πDN/H

در حالی که D = قطر بشکه، N = سرعت پیچ، H = عمق کانال. نرخ های تراش معمول (50-100 s-1) در ترکیب با زمان اقامت 20 ثانیه 1000-2،000 واحد کل کشش برش کافی برای کاهش سه نظم استریشن اما اغلب برای یکسانی بصری کافی نیست.

در مقابل، مخلوط محوری (backmixing) ، جریان تحت فشار در امتداد محور اکسترودر است. درک این مکانیسم برای بهینه سازی طراحی پیچ بسیار مهم است.

برای مایعات قانون قدرت (τ = m ((γ') n) ، سرعت بی ابعاد φ=v/vmax به مختص بی ابعاد ξ=2y/H مربوط می شود:

φ = 1 - ∙∙ ∙ ∙

مایعات نیوتونی (n=1) دارای مشخصات سرعت پارابولیک با صفر برش در خط مرکزی هستند که باعث ایجاد مناطق مرده مخلوط می شوند.گسترش مناطق کم تراش و پیچیده کردن مخلوط کردن.

تجزیه و تحلیل RTD نشان می دهد که چگونه زمان ساکن شدن مواد در داخل اکسترودر متفاوت است.

v ((y) = v_max * [1 - (2 به عنوان مثال) ^ (((n+1) /n) ]

تابع RTD خارجی f ((t)dt از توزیع سرعت مشتق می شود، نشان می دهد که افزایش کاهش برش (کمتر n) RTD را محدود می کند و کارایی مخلوط مجدد را کاهش می دهد.مدل RTD تک پیچ پنتو تادمور برای مایعات نیوتونی:

F ((θ) = 1 - (1 - θ) 2 ((1 + 0.35θ + 0.135θ2)

نشان می دهد که چگونه هندسه پیچ به طور بیشتر R & D را در مقایسه با سناریوهای صفحه موازی محدود می کند و بر چالش های مخلوط مجدد تاکید می کند.

مشکلات اصلی ناشی از نزدیک به صفر برش محوری در مراکز کانال پیچ است. راه حل های موثر عبارتند از:

• پین های مخلوط کننده:الگوهای جریان را برای توزیع مجدد مواد مختل کنید
• مخلوط کننده های درون بیرون:پرواز های آفست به طور فعال مواد هسته ای را به اطراف کانال منتقل می کنند
• مخلوط کننده های CRD:طرح های تخصصی برای ترویج تبادل مواد شعاعی محوری
• کاهش اندازه ذرات:مواد اولیه کوچکتر ضخامت خط اول را کاهش می دهد
• رنگ های مایع:کاهش استریاسیون اولیه اما ممکن است بر روانکاری بشکه تاثیر بگذارد

مخلوط کردن عقب همچنان سخت ترین کار مخلوط کردن اکستروژن به دلیل برش محوری ذاتی کم است، به ویژه در مراکز کانال و با مواد باریک کننده برش.برای رسیدن به کاهش پنج درجه ای استریشن، نیاز به دستگاه های مخلوط پیشرفته (مانند مخلوط کننده های داخل و خارج یا CRD) یا کاهش استریشن اولیه از طریق اصلاحات مواد اولیه است.نوآوری های آینده ممکن است بهینه سازی هندسی را با تکنیک های پیشرفته دستکاری مواد برای غلبه بر این چالش های مداوم ترکیب کنند.