Dies ist eine alte Version des Dokuments!
Verweilzeitverteilung
Um eine Verweilzeitverteilung berechnen zu können, müssen die gleichen Angaben wie für die Verweilzeitberechnung gemacht werden.
Umsetzung der theoretischen Grundlagen
Die Überlagerung von Druck- und Schleppströmung im Schneckenkanal erzeugt ein kompliziertes, mehrdimensionales Geschwindigkeitsprofil im Schneckenkanal. Daraus resultieren unterschiedliche Geschwindigkeiten auf verschiedenen Stromfäden, so dass es zu einem ausgeprägten Verweilzeitspektrum des Materials im Aggregat kommt.
Um die Mischwirkung in einem Extruder infolge des Verweilzeitspektrums quantifizierbar und vergleichbar zu machen, kann die Verweilzeitverteilung der Plastifiziereinheit auf das Verweilzeitverhalten eines idealen Mischers bezogen werden. Hierzu werden die Flächen unter den Verweilzeitverteilungskurven berechnet und ins Verhältnis gesetzt, so dass ein Bezug der kumulierten Verweilzeit (F(Θ)) des betrachteten Systems auf die beiden Referenzsysteme (Propfenströmung und Idealer Mischer) definiert werden kann.
Es ergibt sich hieraus die Kenngröße β:
$$ \beta = 1 - \frac{\Delta A_{\mathrm{Schnecke/Propf}}}{\Delta A_{\mathrm{ideal/Propf}}} $$
Bei der Propfenströmung (β=0) haben alle Partikel die gleiche Verweilzeit:
$$ \Theta = 1 $$
Wobei Θ (Theta) die dimensionslose Verweilzeit beschreibt.
Die kumulierte Verweilzeitverteilung F(Θ) des idealen Mischers (β = 1) ist definiert zu:
$$ F(\Theta)_{\mathrm{ideal}} = 1-e^{-\Theta}$$
Somit ergeben sich die Flächen unter den Verweilzeitverläufen für die Berechnung der Mischkennzahl β wie folgt:
$$ \beta = 1- \frac{\Delta A_{\mathrm{Schnecke/Propf}}}{0,368} $$
Bei thermisch unempfindlichen Materialien ist zur Verbesserung der Schmelzehomogenität eine breite Verweilzeitverteilung (großes β) mit einer geringen dimensionslosen minimalen Verweilzeit anzustreben. Handelt es sich um thermisch empfindliche Materialien, sollte eher eine enge Verweilzeitverteilung (kleines β) bei großen dimensionslosen minimalen Verweilzeit angestrebt werden und die Schmelzehomogenität durch Mischelemente wie beispielweise dem Rauten- oder Zahnscheibenmischelement verbessert werden.