Der Kernmechanismus einer Knetmaschine
A Knetmaschine funktioniert durch die Verwendung eines Paares gegenläufig rotierender Klingen (typischerweise Z-förmige oder Sigma-Klingen), die in einem W-förmigen Trog mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten. Das primäre Ziel besteht darin, hochviskose oder halbfeste Materialien zu beaufschlagen intensives Scheren, Falten und Komprimieren . Im Gegensatz zu Standardmischern, die lediglich Material bewegen, drückt ein Kneter das Material durch schmale Zwischenräume zwischen den Schaufeln und den Trogwänden und sorgt so für eine homogene Mischung von Zutaten, die sonst nicht fließen.
Differenzgeschwindigkeit und Gegenrotation
Das Herzstück der Knetmaschine liegt in seiner Klingendynamik. Die meisten Industrieanlagen verfügen über zwei horizontale Wellen. Diese Wellen drehen sich nicht mit der gleichen Geschwindigkeit; normalerweise ein Verhältnis von 1,5:1 oder 2:1 wird zwischen der „schnellen“ Klinge und der „langsamen“ Klinge angewendet.
Warum Differenzgeschwindigkeit wichtig ist
Wenn sich die Klingen aufeinander zu drehen, erzeugt die Differenzgeschwindigkeit eine „Wischwirkung“. Dadurch wird verhindert, dass das Material einfach an einer einzelnen Klinge kleben bleibt und sich im Kreis dreht. Stattdessen wird das Material ständig von einer Klinge zur anderen weitergegeben, wodurch sichergestellt wird, dass jedes Partikel der gleichen Menge mechanischer Arbeit ausgesetzt ist.
Im serienmäßigen 500-Liter-Format Knetmaschine , können sich die Klingen mit etwa 30 bzw. 20 Umdrehungen pro Minute drehen. Diese absichtliche Nichtübereinstimmung erleichtert die Faltung, die für schwere Gummis, Silikondichtstoffe und Kohlenstoffpasten erforderlich ist.
Die Rolle von hoher Scherung und Spiel
Mischen in a Knetmaschine tritt am intensivsten an den „Quetschpunkten“ auf. Dabei handelt es sich um die mikroskopisch kleinen Lücken zwischen der Schaufelspitze und der Innenfläche des Mischtrogs.
- Der Abstand zwischen der Klinge und der Wand wird normalerweise eingehalten 1mm und 5mm , abhängig von der Maschinengröße.
- Während die Klinge an der Wand vorbeistreicht, „schert“ sie das Material und zerkleinert Pulver- oder Pigmentansammlungen.
- Diese Scherkraft ist für die Dispergierung feiner Partikel in einer dicken Polymerbasis unerlässlich, eine Aufgabe, die ein Propeller- oder Paddelmischer niemals bewältigen könnte.
Thermodynamik und Temperaturmanagement
Weil a Knetmaschine verrichtet so viel mechanische Arbeit, dass es eine erhebliche Menge an durch Reibung verursachter Wärme erzeugt. Die Beherrschung dieser Temperatur ist entscheidend für Materialien, die sich vorzeitig zersetzen oder vulkanisieren könnten.
| Funktion | Mechanismus | Zweck |
|---|---|---|
| Ummantelter Trog | Doppelwandiger Aufbau | Zirkulierender Dampf oder Kühlwasser |
| Hohle Klingen | Interne Flüssigkeitskanäle | Direkte Kühlung des Kernmaterials |
| Vakuumsystem | Versiegelte Kammer mit Pumpe | Entfernung von Luftblasen und Feuchtigkeit |
Materialaustragsmethoden
Sobald die Knetmaschine Hat die gewünschte Konsistenz erreicht, muss das Material entfernt werden. Aufgrund der hohen Viskosität ist dies nicht so einfach wie das Öffnen eines Ventils. Es gibt im Wesentlichen drei Möglichkeiten, damit umzugehen:
- Tankkippen: Der gesamte U-förmige Trog wird durch ein hydraulisches System nach vorne gekippt, normalerweise um bis zu 90 oder 110 Grad, sodass das Material herausfallen kann.
- Bodenentleerung: Am Boden des Trogs öffnet sich ein Schieber oder eine Klappe, die für Materialien verwendet wird, die noch über eine gewisse Schwerkraftfließfähigkeit verfügen.
- Schneckenextrusion: Eine Austragsschnecke befindet sich in einem separaten Gehäuse unterhalb der Mischflügel. Diese Schnecke kann während des Mischens umkehren, um den Prozess zu unterstützen, und dann vorwärts laufen, um das fertige Produkt in einem kontinuierlichen Streifen oder Strang zu extrudieren.
Strukturelle Haltbarkeit und Drehmoment
Der Betrieb einer Knetmaschine erfordert ein enormes Drehmoment. Industrieanlagen verwenden Hochleistungsgetriebe und -motoren, die dem Widerstand von Materialien wie Kaugummibasis oder BMC (Bulk Molding Compound) standhalten. Die Wellen bestehen oft aus geschmiedetem Stahl und die Klingen sind mit verschleißfesten Legierungen verstärkt, um den konstanten Schleif- und Zugkräften eines 24/7-Produktionszyklus standzuhalten.
