Conceptos básicos para elementos de tornillo de extrusores de tornillo gemelo (5)

Como se muestra en la Fig. 1, cada tornillo, hasta cierto punto, limpia el otro en una extrusora de tornillo gemelo corotante. Esto se denomina [auto-objeto ". Este efecto autoenvidente secuencia las operaciones de la unidad y descarga el pequeño volumen de materiales en una secuencia de primera entrada en primer lugar con una distribución de tiempo de residencia dada (RTD). Esto da como resultado una deformación uniforme /Mezclar el historial, y dependiendo de la longitud y el diseño de tornillo del TSE, habrá un RTD asociado para la sección del proceso. Cuanto más se llenen los tornillos, más apretado el RTD y los tornillos más hambrientos, más ancho es el RTD. En la figura 2 se presenta una ilustración del efecto del grado de relleno de tornillo en la distribución del tiempo de residencia.

Figura 1

Figura 2

Para simplificar, las cuatro regiones de alta transferencia de masa que se muestran en la Fig. 1 se pueden ver como independientes del grado de relleno de tornillo, por lo que, en una máquina alimentada por hambre, cuando la velocidad disminuye a un tornillo dado, se produce más mezcla Debido a un tiempo de residencia más largo en las zonas de mezcla. Alternativamente, a medida que aumenta la velocidad en un tornillo de rpm dado, la región del canal de cizallamiento de bajo desempeña un papel más importante y los materiales pasan sobre las zonas de mezcla más rápido y, por lo tanto, hay un tiempo de exposición más corto a las regiones de cizallamiento alto y menos eventos de mezcla de lobal.

La mezcla intensa asociada con las características cortas de transferencia de masa entre screw inherentes a un mezclador continuo de masa pequeño TSE da como resultado una mezcla distributiva y/o dispersiva altamente eficiente que da como resultado un producto más uniforme en comparación con los mezcladores de lotes de masa grandes. El aire atrapado, la humedad y los volátiles también se eliminan mediante ventilación. El corto tiempo de residencia asociado con un TSE, en comparación con un proceso por lotes, es beneficioso para muchos materiales sensibles al calor/corte, ya que el TSE puede diseñarse para limitar la exposición a temperaturas elevadas a solo unos segundos. Los RT varían de tan corto como 5 s a hasta 6 a 10 min, y la mayoría de los procesos funcionan en el rango de 20 a 60 s.

El tiempo de residencia es un parámetro desafiante para calcular, porque el proceso en un TSE es una combinación de zonas parcial y totalmente llenas. Es común usar dos ecuaciones separadas que realizan suposiciones basadas en el diseño de tornillo y las condiciones de procesamiento con respecto a las secciones llenas/sin llenar. En lugar del acceso al modelado por computadora, el RT se puede estimar de la siguiente manera:

Residencia de secciones de longitud completamente llenas de longitud L F:
ΦF = 3.08 × LF × H × DQ
Dónde:
Φ F: el tiempo de residencia en segundos
L F: Longitud de la sección en centímetros
H: punta de tornillo de brecha de sobrevuelo a la pared del barril en centímetros
D: diámetro del tornillo en centímetros
P: caudal volumétrico en centímetro cúbico por segundo

Residencia de secciones hambrienta de longitud L S:
ΦS = 2 × LSZN
Dónde:
Φ s: el tiempo de residencia en segundos
LS: Longitud de la sección en centímetros
Z: lanzamiento de vuelo en centímetros
N: Velocidad del tornillo en rotaciones por minuto

Los tiempos de residencia para las secciones llenas y no llenas se suman simplemente para estimar el tiempo de residencia total en la extrusora. La viscosidad de la fusión también juega un papel en la mezcla. El control de la temperatura, manejando así la viscosidad de la fusión, y la estadificación de elementos también son factores. Durante la fusión de resina sólida, la viscosidad está en su punto más alta, por lo que son posibles tasas de estrés altas, lo que resulta en una mezcla dispersiva, pero también puede causar degradación. En las últimas etapas de la sección del proceso TSE, las viscosidades más bajas producen tasas de estrés más bajas que pueden permitir que las API de calor y corte se mezclaran sin degradación. La siguiente fórmula simple proporciona información sobre las diferentes variables que afectan el esfuerzo cortante máximo.

Peakshearsss = π × D × NH × 60 × Viscosidad
D: diámetro del tornillo
N: Velocidad del tornillo en revoluciones por minuto
H: punta del tornillo de brecha de sobrehufe a la pared del cañón