J.Düring, G.F.Greutink, W.H.Vonderhorst
Door behalve distributief ook dispersief te mengen zijn nieuwe generatie statische mengers in staat een deel van de dynamische menging van de plastificeerschroef van een kunststofverwerkende machine over te nemen. Een belangrijk voordeel van de MSM statische menger is dat zowel de verhouding als de intensiteit van de distributieve en dispersieve mengwerking aangepast kunnen worden aan de te verwerken kunststof.
Het principe van de MSM statische menger is gebaseerd op een regelmatige en systematische stapeling van verscheidenen lagen bolvormige mengelementen. Het aantal deelstromen in de menger wordt bepaald door het aantal mengelementen per laag. Door de bolvorm wordt de aankomende smeltstroom in eerste instantie rondom gedistribueerd en vervolgens in deelstromen gesplitst om de laag te kunnen passeren. Hierbij wordt elke deelstroom weer met andere deelstromen gecombineerd. Het aantal mengelementen per laag en het totaal aantal lagen bepalen dus de mate van distributieve menging. Ter vermijding van kortsluitstromen aan de wand en om een juiste stapeling te waarborgen worden hulpringen toegepast. De opbouw is zodanig dat de mengelementen niet de uittree-openingen kunnen blokkeren. Door een juiste keuze van de diameter en de oppervlakteruwheid van de mengelementen kan de hoeveelheid afschuiving en dus de rekstroming opgelegd worden. In combinatie met het aantal lagen wordt hiermee de mate van dispersieve menging bepaald.
Door de makkelijke opschaling is de MSM geschikt voor elke spuitgietmachine of extruder ongeacht grootte en schroeftype. Behalve voor het genoemde inkleuren of blenden is de MSM ook inzetbaar voor andere toevoegingen zoals blaasmiddelen, stabilisatoren, anti-statica, lossingsmiddelen en vulmiddelen. Voor blaasextrusie met lage smeltindex is een type ontwikkeld met maar één uitgang, de zogenaamde ‘single-out’. Dit omdat meerdere uitgaande deelstromen bij het achtereenvolgens verstrekken aanleiding kunnen geven tot mogelijke zwakke plekken in het uiteindelijk geblazen product. Om inbouwlengte en drukval te beperken kan uitgegaan worden van verscheidene vullingen. De MSM statische menger is verder geschikt voor speciale doeleinden: zo kan bijvoorbeeld de ingebrachte hoge afschuiving ook gebruikt worden om juist, door viskeuze dissipatie, een temperatuurstijging te compounderen, bij een lagere temperatuur gebeuren maar vervolgens toch met een hoge temperatuur ingespoten worden. Dit is van belang bij materialen die bij hogere temperaturen de neiging hebben om snel te degraderen. Het huis van de menger biedt ook ruimte om een filter te plaatsen. Door de modulaire opbouw kunnen meng- en filterelement makkelijk uitgewisseld worden.
Een aantal uitvoeringen van MSM statische mengers
Dispersief mengen is met name van belang voor het mengen van kunststoffen die relatief veel in viscositeit van elkaar verschillen of bij het inkleuren met behulp van masterbatches. De pigment-agglomeraten van de masterbatch moeten namelijk voldoende verkleind worden. Om dit verkleinen te bewerkstelligen dienen de agglomeraten een voldoende aantal keren kortstondig een gecontroleerde hoge afschuiving ondergaan. Het is bekend dat een rekstroming een hogere afschuiving mogelijk maakt. Het introduceren van rekstroming in de statische menger verhoogt dus het dispersief mengvermogen. Dit kan door in de statische menger een aantal regelmatige vernauwingen aan te brengen. Bij gelijk debiet betekent dit een kortstondige toename van de snelheid waardoor de stroming als het ware uitgerekt wordt, de zogenaamde rekstroming. Onder deze omstandigheden zijn de afschuifkrachten groot genoeg.
Statische mengers hebben in principe geen bewegende onderdelen, het mengend vermogen wordt dan ook volledig ontleend aan het doorstromende medium zelf. Dit manifesteert zich in een geringe drukval over de menger. De werking van de statische mengers zijn gebaseerd op het herhaaldelijk opdelen van de hoofdstroom in kleinere deelstromen, deze deelstromen geometrisch ten opzichte van elkaar verleggen en vervolgens weer samenvoegen. Dit zojuist beschreven mengprincipe van opdelen, verleggen en weer samenvoegen is doorgaans een zuiver distributief mengmechanisme. Het bijzondere van de MSM statische menger is dat ook dispersief mengen mogelijk is.