VERSUCHE ZUR HOMOGENISIERUNG MIT ROTOREN IN WASSER

Ein geeignetes System zur Schmelzehomogenisierung (homogenizing of melt refinement)?? muss zwei wesentliche Anforderungen erfüllen:

·         Schnelle Durchmischung der Schmelze, um thermische und chemische Gleichverteilung zu gewährleisten.

·         Deutlich kürzere Homogenisierungszeit im Vergleich zu der benötigten Behandlungszeit.

Um eine konsistente Schmelzequalität im Warmehalteofen erreichen zu können, hat Foseco mehrere Rotor-Designs bei einem Wassermodellversuch getestet. Verglichen wurden dabei die Foseco Pump-Rotoren mit einfachen nicht pumpenden Rotoren (Propeller, Rushton Turbine) die zum Mischen von Flüssigkeiten bestimmen sind.

Die in der Vergangenheit durchgeführte Wassermodellversuche zeigen große Unterschiede in der Rotorleistung beim Durchmischen auf [Abbildung 8]. Die Verteilung der Farbpartikel  4 Sekunden nach der Zugabe; der Foseco Pump-Rotor gibt eine nahezu homogen Farbverteilung und der nichtpumpende Rotor völlig ungenügend arbeitet.

Foseco Pump-Rotor                       Nicht pumpender Rotor            

Abbildung 8: Mischverhalten unterschiedlicher Rotoren in einem Plexiglastank

Basierend auf diesen Experimenten hat Foseco eine Reihe weiterer Versuche realisiert, um die Rührcharakteristik divergenter Rotordesigns unter verschiedenen Parametereinstellungen zu bestimmen.

Zum Einsatz kamen Rotormodelle mit einem Durchmesser im Verhältnis 1:3 zur Standardgröße.

Die Versuche wurden in einem definierten Model eines Warmhalteofens aus Plexiglas durchgeführt. Im gesamten Behälter wurden 8 Thermoelemente Typ T verteilt, die nach der Zugabe von einer bestimmten Menge heißem Wasser die Temperatur über 12 Minuten aufzeichneten [Abbildung 9].

4 von den Thermoelementen wurde in der unmittelbaren Nähe des Behälterbodens positioniert. Die verbliebenen 4 Thermoelemente im oberen Teil des Behälters. Jeder Versuch startete bei einem konstant eingestellten Durchmischungsverhalten wonach eine Zugabe von 7 l heißen Wasser mit etwa 70 °C erfolgte. Die Temperatur wurde im 10 ms Takt mit einem 8-Kanal USB TC 08 Data Logger der Firma Pico Technology erfasst.  

Abbildung 9: Positionen der Thermoelemente im Plexiglasmodel

Das Homogenisierungsverhalten einer Flüssigkeit ohne Anwendung von Rührelementen ist in der Abbildung 10 dargestellt. Nach 12 Minuten ist der Temperaturausgleich immer noch nicht abgeschlossen und es sind erhebliche Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Thermoelementen zu sehen.

Abbildung 10: Homogenisierungsverlauf ohne Anwendung von Rührelementen

Die Diagramme 1 und 2 zeigen den gemessenen Temperaturunterschied nach 12 Minuten zwischen der Füll und Schöpfkammer, jeweils im unteren und oberen Teil des Behälters. Die Ergebnisse wurden mit verschiedenen Rotoren-Designs bei unterschiedlichen Umdrehungszahlen erreicht.

Diagramm 1: