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一般混合元件設計上需注意下面列舉之要點:

1. 高分子流體通過混合元件時,須消耗較小的壓力降,以利高分子融 熔液的輸送。

2. 高分子融熔液必須以流線流動,以順利通過混合元件,避免造成停 滯(dead spot)現象發生,而使高分子產生劣化(degradation)降 低品質。

3. 混合元件應該完全掠掃過套筒筒壁,如此以利熱流的傳導,以及清 除附著於壁上的殘餘高分子。

4. 混合元件要容易拆裝清洗及不容易損壞。

5. 混合元件要容易製造及價格要合理且便宜。

由以上要點之敘述我們將混合元件大致分為二類,一種為分配式混合 元件,一種為分散式混合元件。分配式混合元件的原理是藉由不斷的分割 原有的流場,使高分子熔融體能獲得重新的流動方向(orientation),

以利其界面面積比增加,提高混合效果。而分散式混合元件則是利用梯板 與套筒壁間狹窄流道產生高剪切力,把聚集的大顆粒打碎,並阻擋尚未熔 融的高分子顆粒通過,避免懸浮顆粒造成產品出現“魚眼"現象,導致外 觀及產品品質不良。通常在兩個不同種類的高分子混合時,分配式混合通 常藉著高的剪切率(shear rate)來增加高分子的界面面積比,達到混合 的效果;而分散式混合藉由高剪切力(shear stress)能夠將高分子切成 許多小段進而達到混合的效果,圖 1 即表示添加劑在分散式混合與分配式 混合下達到的效果。

Ref.: Martin Gale, Adv. Polym. Technol., Vol. 16, No. 4, p. 251, 1997

由於分配式混合元件主要是藉由在流場中增加其流動的阻力,不斷的 分割其流場,一方面可以讓主成分與添加成分達到均勻分配的效果,另一 方面亦可以增加高分子熔融液在流道中滯留的時間,但相對的是會造成我 們出料的減少,因此我們在壓降及推進高分子熔融液的能力上必須做一考 慮,應避免選用太過於複雜或者是較易損耗壓降的混合元件。高分子流體 是一種對溫度相當敏感的物料,在通過分配式混合元件時,我們必須使其

圖 1 分散式混合與分配式混合的效果

以流線流動,盡量避免停滯的產生,否則高分子物料會因為過度的加熱而 超過其玻璃轉換溫度(glass transition temperature)進而產生劣化,

最後影響到我們出料的品質。在加工過程中我們在乎的不僅是物料在成分 上是否混合均一,更要考慮到在溫度上是否也達到受熱均一的效果,較佳 的混合元件是要增加而不是降低熱傳效應,因此混合元件在選擇上應避免 與套筒筒壁間有溝槽,應完整掠掃過套筒筒壁。在業界有許多不同的混合 元件一直在推陳出新,但有一些仍無法進入實用的階段,原因是有些混合 元件對操作員而言在使用上不容易上手,以致在組裝、清洗、試車、甚至 是拆卸都過於繁雜,從經濟效益的觀點看來,任何的加工過程只要在時間 上能掌握先機,就能夠獲得最大的利益,所以我們在選擇混合元件上也必 須考量到機械的熟稔度。然而在成本的考量下,另一個關鍵便是混合元件 的製作,原則上當然是以便宜、耐用為第一要件,因為過於精細的混合元 件,往往單價都不斐,此外也不一定會達到更好的分配效果,需視情況而 定。