Un nuevo método mejora la mezcla de polímeros en la extrusión de tornillos

En los procesos de extrusión de plásticos, la mezcla uniforme es un factor fundamental para determinar la calidad del producto.donde la mezcla de retroalimentación –la mezcla axial de materiales contra flujo – desempeña un papel esencialEl proceso requiere que las partículas del masterbatch se sometan a una reducción dramática de tamaño de milímetro a micrómetro dentro de la extrusora, presentando desafíos extraordinarios de mezcla.

La mezcla por extrusión tiene como objetivo lograr una distribución homogénea de los componentes, asegurando características consistentes del producto como el color y las propiedades mecánicas.La separación inicial de partículas puede exceder los 100 mm.Para lograr una coloración uniforme, el espesor de las estrías finales debe alcanzar una reducción de cinco órdenes de magnitud a escala de micrómetros, lo que exige una capacidad de mezcla excepcional.

El análisis tradicional se centra en la mezcla transversal (dentro de la sección transversal del canal de tornillo), regida por la velocidad de corte de Couette:

γ = πDN/H

donde D = diámetro del barril, N = velocidad del tornillo, H = profundidad del canal.000 unidades de deformación total de cizallamiento, suficientes para la reducción de las estrías de tres órdenes, pero a menudo insuficientes para la uniformidad visual.

La mezcla axial (backmixing), por el contrario, es un flujo impulsado por la presión a lo largo del eje de la extrusora.

Para los fluidos de la ley de potencia (τ = m(γ') n), la velocidad sin dimensiones φ=v/vmax se relaciona con la coordenada sin dimensiones ξ=2y/H como:

φ = 1 - ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞

Los fluidos newtonianos (n=1) exhiben perfiles de velocidad parabólica con cizallamiento cero en la línea central, creando zonas muertas de mezcla.la expansión de las regiones de escisión baja y la complicación de la mezcla de retroceso.

El análisis RTD revela cómo los tiempos de residencia del material varían dentro de la extrusora.

V (y) = V (max) * [1 - (2 de los cuales es superior a H) ^ (n + 1) /n) ]

La función externa de RTD f ((t)dt se deriva de la distribución de velocidad, lo que muestra que el aumento del adelgazamiento por cizallamiento (n inferior) estrecha la RTD, reduciendo la eficiencia de la mezcla de retroceso.El modelo de RTD de un solo tornillo de Pinto-Tadmor para fluidos newtonianos:

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

muestra cómo la geometría de tornillo restringe aún más la IDT frente a los escenarios de placas paralelas, haciendo hincapié en los desafíos de la mezcla inversa.

Los problemas clave surgen de un corte axial cercano a cero en los centros de los canales de tornillo.

• Pinos de mezclado:Interrumpir los patrones de flujo para redistribuir el material
• Las demás máquinas y aparatos para la fabricación de productos del capítulo 85Los vuelos de desplazamiento transfieren activamente el material central a las periferias del canal
• Las máquinas de mezclar CRD:Proyectos especializados que promueven el intercambio de material radial-axial
• Reducción del tamaño de las partículas:Una materia prima más pequeña disminuye el grosor inicial de las estrías
• Colorantes líquidos:Reducir la estría inicial, pero puede afectar la lubricación del barril

La mezcla posterior sigue siendo la tarea de mezcla más exigente de la extrusión debido a la baja cizalladura axial inherente, particularmente en los centros de los canales y con materiales que adelgazan la cizalladura.Para lograr una reducción de las estrías de cinco órdenes, se requieren dispositivos de mezcla avanzados (como mezcladores CRD o CRD) o una reducción de la estrías inicial mediante modificaciones de las materias primas.Las innovaciones futuras pueden combinar la optimización geométrica con técnicas avanzadas de manipulación de materiales para superar estos desafíos persistentes.