Warum kann ein Extruder-Extruder nicht die Mischleistung eines Zwillingsschneckens replizieren?

Die Leute fragen oft: Warum kann die Misch- oder Compounding-Leistung eines kontrollierenden parallelen Zwillingsschraubens nicht auf einem Extruder mit einem Schrauben repliziert werden?

Die Kernvorteile der Zwillingsschraube:

Genauige Kontrolle des Mischens und Scherens während der gesamten Schraubnut

Zunächst können Zwillingsschrauben den gesamten mit Polymer gefüllten Kanal mehrmals von einer Schraube in die andere übertragen, wodurch ein mischendes Mischung in vollem Maße erreicht wird.

Bei der Erreichung dieser vollständigen Mischübertragung des Full -Rillens kann der Großteil des übertragenen Polymers einer sehr geringen Scherung ausgesetzt werden, während nur ein kleiner Teil einer extrem hohen Scherung ausgesetzt ist, indem einfach die Tiefe der gegnerischen Rillen oder die Verwendung von Mischkämmen geändert wird.

Darüber hinaus läuft die Schraube im Leerlauf und ermöglicht einen ausreichenden Platz für diese Übertragung. Aufgrund der Mischung der Schraubenelemente tritt diese Übertragung mit minimalem Druckabfall und folglich ein minimaler Produktionsverlust auf.

Einschränkungen der Einzelschraube:

Der Widerspruch zwischen Druckabfall und Scherverteilung

In einer einzelnen Schraube ist der Druckabfall über die Hochschertone (die für ein intensives Mischen erforderlich ist) ein begrenzender Faktor, da er zu einem Durchsatzverlust und einer Zunahme der Schmelztemperatur führt. Durch die mehrmalige Wiederholung dieses Vorgangs können Zwillingsschrauben ziemlich intensiv und gründlich gemischt werden, ohne eine Überhitzung zu erzielen.

Unabhängig vom Extrudertyp ist eine hohe Schermischung erforderlich, um Additive und sogar andere Polymere vollständig zu dispergieren (da viele Materialien nur teilweise miteinander kompatibel sind oder Agglomerate bilden, die eine hohe Schere benötigen, um sich zu trennen).

Das Mischen in einer einzelnen Schraube ist hauptsächlich durch den Durchgang des Polymers in der Schraube begrenzt. Die Schergeschwindigkeit und die daraus resultierende nachgeschaltete Geschwindigkeit sind am oberen Ende des Laufs oder des Kanals am größten und am Wurzel der Schraube minimal oder möglicherweise Null.

Das Mischen in einem Einzelschrauben ist hauptsächlich durch den Fluss des Polymers entlang des Schraubenkanals begrenzt. Die Schergeschwindigkeit und die resultierende stromabwärtige Geschwindigkeit sind maximal an der Oberseite der Fasswand oder Rille und sind an der Schraubwurzel minimal oder potenziell null. Da das geschmolzene Polymer stark an den Fass- und Schraubenflächen haftet, sind die vom Polymer erzeugten Scherkräfte, wenn sich die Schraube im Lauf dreht, die primäre Antriebskraft. Im Wesentlichen dreht sich im Kraftbilanz von Polymeren das Lauf um die Schraube, wobei sich die sich bewegende Oberfläche des Laufs mit dem Polymer in Kontakt bringt. In dem angeschlossenen Diagramm werden diese Geschwindigkeiten als VB und V0 dargestellt.

Die Geschwindigkeitsstratifizierung führt auch dazu, dass das Polymer in der Schraubnut nur teilweise 'umdreht. Dies allein macht es schwierig, das Material in der Schraubnut vollständig zu mischen. Aufgrund der kontinuierlichen Scherverdünnung der Viskosität von der Fasswand bis zur Schraubenwurzel bleibt das Material in einer einschriebenden Rille tendenziell in einer relativ konstanten radialen Position.

Flexible Zwillingsschraubendesign:

Gleichgewicht zwischen mehreren hohen Scher und Gesamtschere

Um diese Einschränkung zu überwinden, werden verschiedene Arten von Mixern und zusätzliche Fäden verwendet, um den Polymerschmelzfluss zu unterbrechen und umzuleiten. Diese Geräte erzeugen jedoch einen Durchflusswiderstand, reduzieren die Ausgangszahlen und erhöhen die Schmelztemperatur. Alle Polymere müssen wiederholt durch solche Geräte fließen, um eine Mischungsgleichmäßigkeit zu erreichen.

Zwillingsschrauben können in kleinen Schritten hohe Scherung auftragen, indem die Tiefe der Schraubnut mehrmals variiert und/oder unter Verwendung von Mischrippen die Gesamtscherung der gesamten Schmelze begrenzt. Dies ist bei einer einzelnen Schraube schwer zu erreichen, und in den meisten Fällen nicht einmal möglich, da es enge Klärungen oder Durchflussbeschränkungen erfordert, um hohe Scherraten zu erzeugen.

Eine einzelne Schraube muss eine bestimmte Rillentiefe haben, um den gewünschten Durchsatz und die Schmelztemperatur zu erreichen. Dies begrenzt die Verwendung mehrerer Hochschertonen, die für Zwillingsschrauben sehr nützlich sind, da der Materialaustausch zwischen den Schrauben durch Übertragung des Polymers auf die andere Rille auf nur einen kleinen Teil des Polymers aufgetragen wird.

Funktionen des Maddock -Mixers

Es gibt viele Einstuhl-Misch- und Barrier-Flugdesigns, die einer einzelnen Schraube etwas Mischung verleihen können, obwohl am meisten hauptsächlich das Schmelzen hilft, indem sie den Durchgang von nicht elziertem Material verhindern. Interessanterweise war einer der frühesten und beliebtesten Einzel-Screw-Mixer der Maddock-Mixer, der zwei Prinzipien eines Zwillingsschraubens kombinierte. Einer Umsatz ist vollständig, wenn die gesamte Schmelze und die Anwendung kurzer Scherbläschen mit hoher Scherung durch die Barriere von der Into-Inlet in die offlet-Belastung führt.

Maddock-Mixer sind mit den Merkmalen des Mischens von Zwillingschrauben konzipiert: Vollpolymerumsatz und begrenzte hohe Scherung.

Obwohl es im Prinzip sehr wirksam ist, ist es in erster Linie auf 'einzelne Anwendungen' beschränkt, da sein inhärenter Druckabfall den Durchsatz verringert und die Schmelztemperatur erheblich erhöht, wodurch es schwierig ist, mehrere Mischabschnitte zu verwenden. Spiral Maddock Designs sind ebenfalls erhältlich, bieten jedoch eine minimale Verbesserung des Druckabfalls. Viele andere Einzel-Schrauben-Mischer teilen die Schmelze einfach bei niedriger Scherung auf, hauptsächlich, um die Temperatur zu homogenisieren, aber es fehlt die hohe Scherung, die für eine leistungsstarke Mischung erforderlich ist.