Noções básicas para elementos de parafuso de extrusão de parafuso duplo (5)

Como mostrado na Fig. 1, cada parafuso, até certo ponto, limpa a outra em uma extrusora de parafuso duplo corotante. Isso é denominado [auto-vasculhando. "Esta sequência de efeitos auto-quedora operações da unidade e descarrega o pequeno volume de materiais em uma sequência de primeira entrada e saída com uma determinada distribuição de tempo de residência (RTD). Isso resulta em uma deformação uniforme /Histórico de mistura e, dependendo do comprimento e do projeto do parafuso do TSE, haverá um RTD associado para a seção de processo. Quanto mais preenchia os parafusos, mais apertados o RTD e mais faminto os parafusos, mais largo o RTD. Uma ilustração do efeito do grau de preenchimento do parafuso na distribuição do tempo de permanência é apresentada na Fig. 2.

Figura 1

Figura 2

Por simplicidade, as quatro regiões de transferência de alta massa mostradas na Fig. 1 podem ser vistas como independentes do grau de preenchimento do parafuso, e é por isso que, em uma máquina alimentada com fome, quando a taxa diminui em um determinado rpm de parafuso, ocorre mais mistura Devido a um tempo de permanência mais longo nas zonas de mistura. Como alternativa, à medida que a taxa aumenta em um determinado RPM de parafuso, a região do canal de baixo cisalhamento desempenha um papel maior e os materiais passam pelas zonas de mistura mais rapidamente e, portanto, há um tempo de exposição mais curto a regiões de cisalhamento alto e eventos de mistura menos lobal.

A mistura intensa associada às características curtas de transferência de massa entre os parafusos inerentes a uma pequena mistura contínua de massa TSE resulta em uma mistura distributiva e/ou dispersiva altamente eficiente que resulta em um produto mais uniforme em comparação com grandes misturadores de lote de massa. Ar preso, umidade e voláteis também são removidos por ventilação. O curto tempo de permanência associado a um TSE, em comparação com um processo de lote, é benéfico para muitos materiais sensíveis ao calor/cisalhamento, pois o TSE pode ser projetado para limitar a exposição a temperaturas elevadas a apenas alguns segundos. Os RTs variam de apenas 5 s a 6 a 10 minutos, com a maioria dos processos operando na faixa de 20 a 60 s.

O tempo de residência é um parâmetro desafiador a ser calculado, porque o processo em um TSE é uma combinação de zonas parcial e totalmente preenchidas. É comum usar duas equações separadas, fazendo suposições com base nas condições de projeto e processamento do parafuso em relação às seções preenchidas/não preenchidas. Em vez de acesso à modelagem de computadores, o RT pode ser estimado da seguinte maneira:

Residência de seções totalmente preenchidas de comprimento LF:
Φf = 3,08 × lf × h × dq
Onde:
Φ f: o tempo de permanência em segundos
LF: Comprimento da seção em centímetros
H: ponta do parafuso de hiato exagerado na parede do barril em centímetros
D: Diâmetro do parafuso em centímetros
P: Taxa de fluxo volumétrico em centímetro cúbico por segundo

Residência de seções famintas de comprimento l s:
Φs = 2 × lszn
Onde:
Φ s: o tempo de permanência em segundos
LS: comprimento da seção em centímetros
Z: Passo de voo em centímetros
N: Velocidade do parafuso nas rotações por minuto

Os tempos de residência para as seções preenchidas e não preenchidas são simplesmente adicionadas para estimar o tempo total de permanência na extrusora. A viscosidade da fusão também desempenha um papel na mistura. Controle de temperatura, gerenciando assim a viscosidade do fundido e a encenação dos elementos também são fatores. Durante a fusão de resina sólida, a viscosidade está em suas maiores taxas de estresse, o que resulta em mistura dispersiva, mas também pode causar degradação. Nos últimos estágios da seção de processo TSE, as viscosidades mais baixas produzem taxas de tensão mais baixas que podem permitir que as APIs de calor e cisalhamento sejam misturadas sem degradação. A fórmula simples a seguir fornece informações sobre as diferentes variáveis ​​que afetam a tensão de cisalhamento de pico.

PeakShearstress = π × D × NH × 60 × Viscosidade
D: Diâmetro do parafuso
N: Velocidade do parafuso em revoluções por minuto
H: ponta do parafuso de folga exagerada na parede do barril