Máy trộn động và Máy trộn tĩnh: Cái nào phù hợp cho quá trình kéo sợi nóng chảy polyme?

Khi một dây chuyền kéo sợi cần trộn nóng chảy trong dây chuyền — dù là để thêm màu masterbatch, trộn phụ gia chức năng hay đồng nhất polyme đa thành phần — quyết định về thiết bị tùy thuộc vào hai cách tiếp cận cơ bản khác nhau: máy trộn động hoặc máy trộn tĩnh. Cả hai đều được lắp đặt trong đường dẫn dòng nóng chảy giữa máy đùn và máy trộn. Cả hai đều nhằm mục đích tạo ra sự tan chảy đồng nhất trước khi nó được kéo thành dây tóc. Tuy nhiên, cơ chế, chất lượng đầu ra, điều kiện vận hành và yêu cầu bảo trì của mỗi loại đều khác nhau đến mức việc chọn sai loại cho ứng dụng của bạn sẽ tạo ra những vấn đề không thể khắc phục được.

Bài viết này so sánh trực tiếp các máy trộn động và tĩnh qua các thông số quan trọng đối với các quyết định kéo sợi hóa học.

Mỗi loại máy trộn hoạt động như thế nào

Máy trộn tĩnh

Máy trộn tĩnh không chứa các bộ phận chuyển động. Nó đạt được sự pha trộn bằng cách buộc sự tan chảy thông qua một loạt các phần tử xoắn ốc hoặc hình học cố định bên trong một ống. Mỗi phần tử phân tách và kết hợp lại dòng chảy tan chảy, giảm dần độ dốc nồng độ sau mỗi lần đi qua. Năng lượng để trộn hoàn toàn đến từ áp suất nóng chảy được tạo ra bởi máy đùn hoặc bơm nóng chảy - bản thân máy trộn không hoạt động.

Số lượng phần tử trộn xác định cường độ trộn. Nhiều phần tử hơn tạo ra độ đồng nhất tốt hơn nhưng cũng làm tăng độ sụt áp trên máy trộn, điều này phải được bù bằng máy bơm hoặc máy đùn ngược dòng. Đây là hạn chế vận hành cơ bản của quá trình trộn tĩnh: bạn không thể tăng hiệu suất trộn mà không tăng độ sụt áp và bạn không thể giảm độ sụt áp mà không chấp nhận chất lượng trộn thấp hơn.

Máy trộn động

Máy trộn động sử dụng một rôto được điều khiển - quay với tốc độ được kiểm soát bên trong vỏ được làm nóng, điều áp - để chủ động cắt và đồng nhất hóa chất tan chảy. Năng lượng trộn được cung cấp cơ học bởi động cơ truyền động chứ không phải bằng áp suất nóng chảy. Điều này tách cường độ trộn khỏi sự sụt giảm áp suất: tốc độ rôto có thể được điều chỉnh để thay đổi hiệu suất trộn độc lập với thông lượng đường dây hoặc điều kiện áp suất ngược dòng.

Để có giải thích chi tiết về các nguyên tắc vận hành và tùy chọn cấu hình của máy trộn động, hãy tham khảo Máy trộn tan chảy động: Nguyên lý làm việc, loại và hướng dẫn lựa chọn .

So sánh Trực tiếp: Tám Thông số Quan trọng đối với Kéo sợi

Trường hợp máy trộn tĩnh không đáp ứng được các ứng dụng kéo sợi

Máy trộn tĩnh hoạt động đáng tin cậy trong các ứng dụng trong đó chất lỏng được trộn có độ nhớt tương tự nhau, có tỷ lệ tương đối cân bằng và dây chuyền chạy với thông lượng ổn định, có thể dự đoán được. Trong kéo sợi hóa học, những điều kiện này thường không được duy trì.

Độ nhớt không phù hợp giữa Masterbatch và Polymer gốc

Trong quá trình kéo sợi nóng chảy trực tiếp có bổ sung masterbatch, chất mang masterbatch tan chảy và polyme nền nóng chảy thường có độ nhớt khác nhau đáng kể. Quá trình trộn tĩnh phụ thuộc vào sự phân tách dòng chảy thành lớp - khi tỷ lệ độ nhớt cao, các kênh thành phần có độ nhớt thấp hơn sẽ ưu tiên thông qua hình dạng phần tử hơn là phân phối đồng đều. Kết quả là tạo thành vệt: các dải màu đậm đặc hoặc chất phụ gia xen kẽ với các vùng thiếu liều lượng, xuất hiện trong sợi thành phẩm dưới dạng sự thay đổi màu sắc giữa các vị trí hoặc dọc theo chiều dài sợi.

Cơ chế cắt rôto chủ động của máy trộn động sẽ phân tán masterbatch bất kể tỷ lệ độ nhớt, phá vỡ các chất kết tụ sắc tố và phân phối cưỡng bức mà quá trình phân tách thụ động không thể đạt được. Để có cái nhìn trực tiếp về cách loại bỏ vệt màu trên dây tóc thành phẩm, hãy xem bài viết của chúng tôi về cách một máy trộn nóng chảy động loại bỏ vệt màu trong sợi stein màu masterbatch .

Giảm hiệu suất khi thông lượng giảm

Dây chuyền kéo sợi thường xuyên chạy dưới mức công suất định mức — trong quá trình chuyển đổi sản phẩm, trong quá trình khởi động hoặc khi chạy các sản phẩm từ chối nhỏ hơn. Khi thông lượng giảm, áp suất tan chảy chảy qua máy trộn tĩnh giảm, điều này trực tiếp làm giảm năng lượng phân tách có sẵn trên một đơn vị thể tích tan chảy. Chất lượng trộn bị suy giảm. Đây không phải là một tác động biên: trên các dây chuyền có thông lượng thay đổi từ 30–50% giữa các sản phẩm, máy trộn tĩnh hoạt động đầy đủ ở mức thông lượng tối đa có thể thực sự không đủ ở mức giảm.

Tốc độ rôto của máy trộn động có thể được điều chỉnh để duy trì cường độ trộn bất kể năng suất của dây chuyền, giúp nó phù hợp với các dây chuyền có lịch trình sản xuất thay đổi hoặc thay đổi sản phẩm thường xuyên.

Thời gian cư trú và nguy cơ suy thoái nhiệt

Các phần tử trộn tĩnh tạo ra các vùng có dòng chảy chậm hơn tại các điểm nối phần tử và tường nhà. Trong polyme nóng chảy ở nhiệt độ cao - ví dụ như quay PET ở 280–295°C - thời gian lưu trú kéo dài ở tốc độ dòng chảy thấp sẽ tích tụ các sản phẩm phân hủy nhiệt. Chúng xuất hiện dưới dạng sự đổi màu vàng ở sợi màu trắng hoặc màu nhạt, hoặc dưới dạng các hạt gel chặn các mao mạch của máy kéo sợi và gây đứt đầu sợi. Một máy trộn động được thiết kế tốt với dòng chảy tích cực qua vùng trộn có sự phân bố thời gian lưu trú hẹp hơn, giảm nguy cơ xảy ra các điểm nóng và vùng ứ đọng.

Nơi máy trộn tĩnh vẫn thích hợp

Máy trộn tĩnh nhìn chung không hề thua kém - có những điều kiện cụ thể mà tính đơn giản của chúng thực sự là một lợi thế.

• Nồng độ phụ gia thấp với độ nhớt tương tự. Khi một tỷ lệ nhỏ chất phụ gia có độ nhớt thấp, phân tán tốt được trộn vào polyme nóng chảy chạy với công suất ổn định, máy trộn tĩnh có thể đạt được độ đồng nhất phù hợp mà không cần đến sự phức tạp của hệ thống truyền động.
• Các ứng dụng nhạy cảm với ô nhiễm cao. Máy trộn tĩnh không có phốt trục hoặc bề mặt quay trong đường nóng chảy. Trong các ứng dụng mà bất kỳ nguy cơ nhiễm bẩn nào liên quan đến con dấu là không thể chấp nhận được - một số sản phẩm polyme cấp y tế hoặc cấp quang học - việc không có các bộ phận chuyển động là lý do hợp lệ cho việc trộn tĩnh.
• Các dây chuyền sản xuất đơn lẻ, khối lượng rất lớn với thông lượng cố định. Trên dây chuyền chạy một sản phẩm ở công suất định mức 24 giờ một ngày với chất mang masterbatch có độ nhớt phù hợp với polyme nền, máy trộn tĩnh có kích thước phù hợp với điều kiện cụ thể đó có thể hoạt động hiệu quả. Giới hạn xuất hiện khi điều kiện thay đổi.

Tiêu chí lựa chọn chính: Loại nào phù hợp với ứng dụng của bạn

Đối với hầu hết các dây chuyền kéo sợi trực tiếp nóng chảy có bổ sung màu masterbatch hoặc phụ gia chức năng — khi công suất thay đổi, độ nhớt của masterbatch khác với polyme cơ bản và tiêu chuẩn chất lượng sợi chặt chẽ — máy trộn động là lựa chọn thích hợp hơn. Yêu cầu bảo trì là có thật, nhưng nó có thể quản lý được và vượt trội hơn đáng kể nhờ lợi thế về tính nhất quán về chất lượng trong các ứng dụng kéo sợi đòi hỏi khắt khe.

Máy trộn động của Shengbang dành cho các ứng dụng kéo sợi và nấu chảy nhựa

Máy trộn động của Shengbang là một sản phẩm được cấp bằng sáng chế được phát triển đặc biệt để kéo sợi hóa học và đồng nhất hóa nhựa nóng chảy. Nó bao gồm nhiều thang đo ứng dụng, với mức áp suất 5, 15, 25 và 45 MPa, đường kính rôto từ 25 đến 300 mm và dung tích từ 0,2 đến 50 L. Hệ thống sưởi có sẵn ở cả cấu hình sưởi dầu và sưởi điện. Công suất truyền động dao động từ 15 đến 160 kW với tốc độ rôto tối đa là 50 vòng/phút.

Ngoài việc kéo sợi hóa học, thiết kế máy trộn tương tự cũng áp dụng cho màng, mực và các ứng dụng xử lý polyme khác yêu cầu trộn nóng chảy đồng đều. Hiệu suất được xác nhận thông qua phòng thí nghiệm kéo sợi nội bộ của Shengbang, nơi hoạt động của máy trộn có thể được kiểm tra trong điều kiện sản xuất thực tế với hệ thống polyme và masterbatch mục tiêu của khách hàng trước khi tích hợp dây chuyền.

Để biết thông số kỹ thuật đầy đủ của sản phẩm và các tùy chọn cấu hình, hãy truy cập Máy trộn động product page . Để thảo luận về ứng dụng cụ thể của bạn — loại polyme, phạm vi công suất, tỷ lệ bổ sung masterbatch và các yêu cầu về chất lượng trộn — hãy liên hệ trực tiếp với Công ty TNHH Thiết bị Cơ khí Gia Hưng Shengbang.