آیا افزایش سرعت ماردون پخش را در اکسترودر دوماردون بهبود می‌دهد؟

«خوب مخلوط نشده» می‌تواند بیش از یک مشکل را توصیف کند.

اختلاط پخشی به این مربوط است که آیا آگلومره‌ها کاملاً تر شده و شکسته شده‌اند. اگر رنگدانه یا فیلر هنوز به‌صورت آگلومره‌های درشت وجود دارد، برای پخش شدن به تنش مناسب و فرایند مناسب نیاز دارد.

اختلاط توزیعی به این مربوط است که آیا اجزا به‌طور یکنواخت در ماده پراکنده شده‌اند. جایی که غلظت موضعی متغیر است، رنگ یا خواص ممکن است حتی بدون آگلومره‌های درشت قابل مشاهده یکنواخت نباشد.

این دو به هم مرتبط‌اند، اما با یک مشاهده نمی‌توان آن‌ها را از هم تشخیص داد.

اختلاف رنگ همیشه از پخش ضعیف نیست؛ نوسان دوزینگ، بچ‌های مواد اولیه یا تغییرات فرایند هم می‌توانند آن را ایجاد کنند. صاف‌تر بودن سطح گرانول‌ها نیز به‌تنهایی ثابت نمی‌کند که آگلومره‌های درون آن‌ها کمترند.

بنابراین پیش از تغییر سرعت، مشخص کنید کدام نتیجه باید بهتر شود و چگونه اندازه‌گیری خواهد شد.

با چرخش ماردون‌ها، ماده در نواحی انتقال، ورزدهی و لقی جریان پیچیده‌ای را طی می‌کند. سرعت بالاتر معمولاً گرادیان سرعت را در برخی از این نواحی تندتر و نرخ برش موضعی را بیشتر می‌کند.

اگر ماده از قبل ذوب و تر شده باشد و آنچه کم است عمل مکانیکی لازم برای شکستن آگلومره‌ها باشد، افزایش ملایم سرعت می‌تواند پخش را بهبود دهد.

شکسته شدن یک آگلومره فقط به نرخ برش بستگی ندارد؛ به تنشی که ماده تجربه می‌کند، استحکام خود آگلومره و نحوهٔ عبور ماده از نواحی اختلاط مؤثر نیز بستگی دارد.

برای نمونه، آزمایش‌های منتشرشده روی مستربچ دوده نشان می‌دهند که سرعت ماردون و پیکربندی ماردون هر دو بر نتیجهٔ پخش اثر می‌گذارند و هر کدام افزایش متفاوتی در دمای مذاب به همراه دارند. چنین نتایجی این ایده را تأیید می‌کنند که سرعت بالاتر می‌تواند کمک کند؛ اما به این معنا نیست که هر ماده‌ای را باید با سرعت بیشتری فرآوری کرد.

یک رابطهٔ ساده‌شده در اینجا کمک می‌کند:

تنش برشی موضعی ≈ ویسکوزیتهٔ ظاهری موضعی × نرخ برش موضعی

این رابطه جریان برشی موضعی را توضیح می‌دهد، اما جایگزین تحلیل میدان جریان پیچیدهٔ درون اکسترودر دوماردون نیست.

مذاب‌های پلیمری معمولاً غیرنیوتنی‌اند. با افزایش نرخ برش، ویسکوزیتهٔ ظاهری ممکن است کاهش یابد و افزایش دمای ناشی از گرمایش مکانیکی می‌تواند آن را باز هم پایین‌تر بیاورد.

بنابراین رفتن از ۳۰۰ به ۶۰۰ دور در دقیقه ممکن است نرخ برش را در برخی نقاط به‌شدت بالا ببرد، اما نمی‌توان به‌سادگی تنش برشی را دو برابر شده فرض کرد.

ویسکوزیتهٔ کمتر هم لزوماً به معنای تنش برشی کمتر نیست. تغییر خالص به رئولوژی ماده، دما و شرایط جریان موضعی بستگی دارد.

برای پخش، آنچه اهمیت دارد این است که آیا ماده تنشی به اندازهٔ کافی بالا برای شکستن آگلومره‌های هدف تجربه می‌کند و آیا این عمل کافی است. ماردون سریع‌تر تنها یکی از این شرایط است.

درصد پرشدگی ممکن است تغییر کند

در تغذیهٔ گرسنه (starve feeding) با نرخ تغذیهٔ ثابت، سرعت بالاتر ماردون مقدار تغذیه به ازای هر دور را تغییر می‌دهد و درصد پرشدگی در برخی نواحی انتقال ممکن است کاهش یابد.

اما اکسترودر دوماردون از ابتدا تا انتها به یک اندازه پر نمی‌شود. بلوک‌های ورزدهی، المان‌های معکوس و محدودکننده‌های پایین‌دستی پروفیل پرشدگی و فشار موضعی را شکل می‌دهند.

صرفِ اینکه «سرعت بالا رفت» نشان نمی‌دهد که در سراسر ماردون ماده کمتر است یا اینکه هر ناحیهٔ اختلاط شدیدتر کار می‌کند.

رفتار ماند ممکن است تغییر کند

در سرعت بالاتر، میانگین زمان ماند ممکن است کوتاه‌تر شود، اما تغییر واقعی به نرخ تغذیه، پیکربندی ماردون و پرشدگی موضعی نیز بستگی دارد.

پخش به تنشی که ماده تجربه می‌کند، مدت اثر آن و مسیر جریان بستگی دارد. عمل موضعی قوی‌تر به این معنا نیست که هر بخش از ماده در مجموع به همان نسبت اختلاط بیشتری دریافت می‌کند.

دمای واقعی مذاب ممکن است تغییر کند

ثابت ماندن دماهای تنظیمی سیلندر به معنای ثابت ماندن دمای ماده نیست.

وقتی تغییر سرعت، انرژی مکانیکی ورودی و انتقال حرارت را تغییر دهد، دمای مذاب ممکن است بالا برود. افزایش ملایم گاهی به ذوب، ترشوندگی و جریان کمک می‌کند؛ اما فراتر از پنجرهٔ فرآوری ماده می‌تواند به تخریب یا افت خواص بینجامد. ببینید چرا دمای مذاب ممکن است از دمای تنظیمی سیلندر بالاتر برود.

بنابراین هنگام ارزیابی تغییر سرعت، دمای واقعی مذاب را ثبت کنید، نه فقط دماهای تنظیمی کنترلر را.

این نتایج گام بعدی را نشان می‌دهند؛ علت ریشه‌ای را از دور تشخیص نمی‌دهند. برای نمونه، اگر افزایش دما و افت خواص با هم ظاهر شوند، پیش از آنکه فقط از روی همبستگی نتیجه بگیرید که ماده تخریب شده است، ارتباط میان آن دو را راستی‌آزمایی کنید.

هر تست سرعت را در محدودهٔ مجاز دستگاه و ماده انجام دهید. وقتی به حد تعیین‌شدهٔ گشتاور، فشار، دما یا کیفیت محصول رسیدید، طبق دستورالعمل کارخانه عمل کنید؛ برای تمام کردن تست به کار ادامه ندهید.

وقتی تغییر سرعت پخش را بهبود نمی‌دهد، دیگر سرعت را تنها متغیر ندانید.

نخست بررسی کنید که آیا مواد اولیه کاملاً تر و پلاستیکه شده‌اند. وضعیت ماده هنگام ورود به بخش اختلاط بر همهٔ مراحل پایین‌دست اثر می‌گذارد. دوزینگ ناپایدار یا ترشوندگی ضعیف را همیشه نمی‌توان با سرعت بیشتر جبران کرد.

سپس نقاط تغذیه را بررسی کنید. وقتی یک جزء وارد اکسترودر می‌شود، آیا طول فرآوری مناسب و کافی در اختیار دارد؟ آیا پیش از نقطه‌ای که پخش در آن لازم است، مذاب مناسبی شکل گرفته است؟

پس از آن پیکربندی ماردون را بازبینی کنید: موقعیت و نوع المان‌های اختلاط و نسبت آن‌ها با المان‌های انتقال پیرامونشان، به‌جای اینکه صرفاً بلوک‌های ورزدهی بیشتری اضافه کنید.

در پایان به فرمولاسیون برگردید. وضعیت سطح فیلر، نحوهٔ آگلومره شدن رنگدانه، سازگاری رزین حامل با پلیمر پایه و عوامل پخش‌کننده همگی می‌توانند دشواری پخش را تغییر دهند. تنظیمات دستگاه نمی‌تواند جایگزین فرمولاسیونی شود که با فرایند سازگار است.

سرعت درست ماردون، سرعتی است که مشخصات را برآورده کند، نه بالاترین سرعت

بالا بردن سرعت ماردون یکی از راه‌های بهبود پخش است که می‌توان آن را راستی‌آزمایی کرد، اما راه‌حلی همگانی نیست.

رویکرد درست این است که ابتدا هدف پخش را تعریف کنید، سرعت را در شرایط قابل مقایسه و در گام‌های کوچک تغییر دهید، پس از پایدار شدن فرایند نمونه بگیرید و نتیجهٔ پخش، دمای واقعی مذاب و خواص کلیدی را با هم ارزیابی کنید.

سرعتی که ارزش کار کردن با آن را دارد، بالاترین سرعتی نیست که اکسترودر به آن می‌رسد؛ نقطهٔ کاری است که در ظرفیت تولید هدف، الزامات پخش، خواص و بهره‌برداری را به‌طور پایدار برآورده کند.

اگر پخش را روی اکسترودر دوماردون ارزیابی می‌کنید یا فرایند را تنظیم می‌کنید، محدودهٔ ماده و فرمولاسیون، پیکربندی ماردون، سرعت ماردون، نرخ تغذیهٔ واقعی، دمای مذاب و نتایج تست پخش را برای USEON بفرستید. داده‌های کامل کارکرد کمک می‌کند معلوم شود مشکل در تنظیم سرعت است، در چیدمان فرایند یا در فرمولاسیون. خطوط USEON برای مستربچ رنگی و مستربچ فیلر و نیز اکسترودرهای دوماردون همسوگرد را ببینید.