Beschrijving van het dispergeren op een mengwals 2

Abstract

Omdat het mengen van polymeren op moleculaire schaal vaak niet mogelijk is zal er een dispersie ontstaan. In dit onderzoek is getracht de dispersiegrootte die onstaat bij het mengen van modelvloeistoffen op een rollenwals te voorspellen. Grace [12] heeft opbreekexperimenten gedaan met een newtonse vloeistof in een newtonse matrix in afschuif- en elongatiestroming. Bentley en Leal [13] hebben dezelfde experimenten uitgevoerd in een gecombineerde afschuif/elongatiestroming. Als het stromingsveld tussen de walsrollen bekend is kan met behulp van deze opbreekcriteria een maximale druppelgrootte berekend worden. Boerstoel [2] heeft maximale druppelgroottes berekend met behulp van een analytische oplossing van het stromingsveld en deze vergeleken met experimenten. Bij viscositeitsverhoudingen (matrix t.o.v. gedispergeerde fase) van 0.02 - 4 bleken de experimenten goed met de theorie overeen te komen. Bij hogere viscositeitsverhoudingen en bij het gebruik van vico-elastische vloeistoffen bleken de berekeningen sterk af te wijken. In dit onderzoek is het stromingsveld tussen de walsrollen berekend met de eindige elementen methode. Er zijn mengexperimenten uitgevoerd met newtonse vloeistoffen bij vier viscositeitsverhoudingen van 1 tot 8. Van deze mengsels werden monsters genomen en met een Image Analyser werd de deeltjesgrootteverdeling bepaald. Vooral bij de hoogste viscositeitsverhouding werd een groot verschil geconstateerd tussen theorie en praktijk. Een mogelijke verklaring hiervoor zou kunnen zijn dat de druppels niet lang genoeg bepaalde maximale krachten ondervinden om daadwerkelijk op te breken. Grace [12] heeft experimenteel een relatie opgesteld voor de opbreektijd van druppels in een stromingsveld. Met berekeningen wordt aangetoond dat de opbreektijd van de druppels in de experimenten een factor 10 ä 50 te laag is. Een andere verklaring is dat de afschuifsnelheid dwars op de stromingsrichting sterk verandert over een afstand, die overeenkomt met de diameter van de gemeten druppels.