挤压 | 3分钟读

单螺杆R的新前沿&D: Mixing &通过拉伸剪切融化

挤出技术

拉伸剪切通常仅与双螺杆挤出机相关。但是,我现在相信可以通过改变垂直于流向的流场的几何形状,用一个移动力(螺钉)来完成。

分享

Facebook分享图标 LinkedIn分享图标 Twitter分享图标 通过电子邮件共享图标  打印图标

市场上有许多类型的单螺杆混合器,它们通常可以分为分配式或分散式两种,每种都有一定程度。分布式混合更多“macro” mixing—也就是说,混合的成分是平均分配的。分散混合往往更多“micro”水平,其中通过周围聚合物的粘性剪切将较高的应力施加于较小的组分,以获得较高的集成度。对于分散混合,除了简单剪切外,还需要考虑第二种混合机制。它是拉伸剪切,通常仅与双螺杆挤出机相关联。

但是,最近有人在单螺杆混合中推广了这一概念。我最初对这个想法持怀疑态度,因为我觉得必须有两个推动力来发展这种混合。

但是,在与新泽西州Cedar Grove的Randcastle 挤压 的Keith Luker会面后,我深信可以通过改变垂直于流向的流场的几何形状,而只需一个移动力(螺钉)即可完成操作。在纤维挤出的随附图示中描述了拉伸剪切的一个例子。请注意模口中的简单剪切和延伸剪切,在这些剪切中,纤维的横截面会通过拉伸而不断减小。

这一点很重要,因为延伸时聚合物的粘度大约是切线或简单剪切时的粘度的三倍(Trouton’的比率)。材料的粘度越高,将另一种材料混入其中的效果越好。通过以拉伸模式混合,较高的(3X)粘度会大大提高分散效果,从而以剪切应力的三倍分解较小的组分。另外,拉伸剪切不会像简单剪切那样通过剪切稀化来降低粘度,因此即使在高剪切速率下,粘度仍保持较高。这对于表现出高非牛顿(剪切稀化)性能的聚合物特别有效。

卢克(Luker)通过 单螺杆“mixers” 既是主要的熔化设备又是强力混合器)。他使用拉伸剪切力通过粘度乘数来增加粘性耗散。他的测试表明,在设计中采用拉伸剪切时,熔化会在很短的距离内发生。这复制了双螺杆中发生的拉伸剪切熔融,在该拉伸中,所有固体都可以在一个螺杆直径内熔融。

这些混合器的设计需要很多思考才能应用于单螺杆—为了形成垂直于主流场的任何强度的剪切场,熔体流的形状必须发生很大变化。它’很难看到螺杆的几何形状,其中聚合物在一个维度上被拉伸,而在另一个方向上被压缩(如纤维垂下图所示)而没有压降。并且,拉伸剪切必须与螺钉中在螺钉通道中发生的简单剪切同时发生。’相对于枪管的旋转。

在这一点上,我只能通过改变熔体流动的压降来实现此目的’的形状与螺钉旋转产生的简单剪切无关。加利福尼亚州奥本市Rauwendaal挤出工程公司的Luker和Chris Rauwendaal都在其设计中采用了压降来实现这一目标。压降会限制输出,并通过螺杆通道中的压力流产生过多的温度,因此添加这些设备将需要更改整个螺杆设计才能有效。

但是设计合理的拉伸剪切装置有可能减少螺杆长度,同时提高混合和熔化的效率。如果螺杆中的所有聚合物都可以进行相同水平的拉伸混合,则分散混合的潜力是具有相同剪切速率的传统螺杆的3n倍(“n”是通过拉伸剪切场的次数)。

回想起来,我看到许多较旧的混合器和螺杆设计中出现了剪切剪切伸长的证据,这可以解释其中一些在如此小的区域内混合和/或熔化的效率是多么惊人。自隔离螺杆以来,使单螺杆挤出中的最大剪切剪切流最大化可能是最重要的步骤。

相关内容

  • 如何停止闪光

    零件的飞边可能由于多种原因而发生-从工艺或材料的变化到工装故障。

  • 密度&聚乙烯的分子量

    所谓的'commodity'材料实际上非常复杂,因此选择正确的类型是一个挑战。

  • 应变率效应

    塑料材料的加载速率是我们对其性能的看法的关键组成部分。