วิธีใหม่ช่วยปรับปรุงการผสมโพลิเมอร์ในการผลักดันสกรู

ในกระบวนการผลักดันพลาสติก การผสมแบบเรียบร้อยเป็นปัจจัยสําคัญในการกําหนดคุณภาพของผลิตภัณฑ์ซึ่งการผสมผสานกลับ ผสมผสานของวัสดุแบบแนวแกนกระบวนการนี้ต้องการให้อนุภาค masterbatch ผ่านการลดขนาดอย่างน่าทึ่งจากขนาดมิลลิเมตรเป็นไมโครเมตรภายใน extruder ซึ่งนําเสนอความท้าทายในการผสมผสานที่ไม่ธรรมดา

การผสม extrusion มีเป้าหมายที่จะบรรลุการกระจายส่วนประกอบที่เหมือนกัน โดยการรับประกันคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่สม่ําเสมอ เช่น สีและคุณสมบัติทางกลการแยกอนุภาคเบื้องต้นอาจเกิน 100 mmเพื่อให้เกิดสีที่เท่าเทียมกัน ความหนาของเส้นเส้นสุดท้ายต้องบรรลุขนาดไมโครเมตร

การวิเคราะห์แบบดั้งเดิมเน้นการผสมผสานตัดข้าม (ภายในส่วนตัดข้ามช่องสกรู) ปกครองโดยอัตราการตัด Couette:

γ = πDN/H

โดย D = กว้างกระบอก, N = ความเร็วของสกรู, H = ความลึกของช่องทาง. อัตราการตัดแบบปกติ (50-100 s−1) รวมกับเวลาพัก 20 วินาทีให้ผล 1,000-2,000 หน่วยความยืดหยุ่นการตัดทั้งหมด.

การผสมผสานทางแกน (การผสมผสานกลับ) ในทางตรงกันข้ามคือการไหลผ่านแรงดันตามแกน extruder การเข้าใจกลไกนี้พิสูจน์ว่ามีความสําคัญในการปรับปรุงการออกแบบของสกรู

สําหรับของเหลวตามกฎพลังงาน (τ = m ((γ') n) ความเร็วไม่มีมิติ φ=v/vmax เกี่ยวข้องกับพิกัดไม่มีมิติ ξ=2y/H ดังนี้:

φ = 1 - ∙∙ ∙ ∙ ∙

น้ํายานิวตัน (n=1) แสดงโปรไฟลความเร็วแบบปาราโบล โดยมีความเร็วลดที่ศูนย์ศูนย์ ณ เส้นศูนย์กลาง สร้างเขตตายในการผสมผสานการขยายพื้นที่ตัดที่ต่ําและยุ่งยากในการผสมผสาน.

การวิเคราะห์ RTD เผยว่าเวลาการอยู่ของวัสดุจะแตกต่างกันอย่างไรภายใน extruder

v ((y) = v_max * [1 - (2 หน่วยการดําเนินงาน/H) ^ (((n+1)/n) ]

ฟังก์ชัน RTD ภายนอก f ((t)dt มาจากการกระจายความเร็ว, แสดงว่าการขยายการผ่อนคลายการตัด (ต่ํากว่า n) ลด RTD ลงลดประสิทธิภาพการผสมกลับ.รูปแบบ RTD สกรูเดียวของ Pinto-Tadmor สําหรับของเหลวของนิวตัน:

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

แสดงว่ารูปร่างของสกรูจํากัด RTD ต่อไปเมื่อเทียบกับฉากแผ่นขนาน โดยเน้นความท้าทายในการผสมกลับ

ปัญหาหลักที่เกิดจากการตัดแกนที่ใกล้ศูนย์ในศูนย์กลางช่องสกรู

• ปิ้นผสม/สล็อตสับสนรูปแบบการไหลของวัสดุ
• เครื่องผสมในออก:การบินออฟสเต็ตส่งสารหลักไปยังบริเวณนอกช่องทาง
• เครื่องผสม CRD:การออกแบบเฉพาะเจาะจงที่ส่งเสริมการแลกเปลี่ยนวัสดุทางแกน
• การลดขนาดอนุภาค:สินทรัพย์ด่วนขนาดเล็กลดความหนาของเส้นเบื้องต้น
• สารสีเหลว:ลดการกระชากต้น แต่อาจส่งผลกระทบต่อการปรับน้ํามันกระบอก

การผสมผสานกลับยังคงเป็นภารกิจผสมผสานที่ต้องการมากที่สุดของ extrusion เนื่องจากการตัดแกนที่ต่ําในตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในศูนย์กลางช่องทางและด้วยวัสดุที่ลดการตัดการบรรลุการลดการสตรีชั่นในระดับห้าต้องใช้อุปกรณ์การผสมที่ทันสมัย (เช่น เครื่องผสมด้านในออกหรือ CRD) หรือลดการสตรีชั่นเบื้องต้นโดยการปรับปรุงวัสดุการนวัตกรรมในอนาคตอาจรวมการปรับปรุงทางกณิตศาสตร์กับเทคนิคการจัดการวัสดุที่ก้าวหน้าเพื่อเอาชนะความท้าทายอันคงอยู่เหล่านี้