Производство изделий из инженерных пластиков. Часть 2

Синусоидальная кривая изображается для представления модуля вязкости и модуля упругости для определения потерь. Вязкие и упругие модули с синусоидальным сдвигом малой амплитуды можно определить с помощью ортогонального реометра. Синусоидальный сдвиг малой амплитуды с использованием методов испытаний «конус-пластина» или «параллельная пластина» может определить реологическое поведение для нормальных напряжений в сдвиговом потоке, а также для деформации сдвига. Для расчета нормальной разности напряжений для низких скоростей сдвига, используя метод конуса и пластины, используйте такие параметры, как N1 = первая нормальная разница напряжений, МПа, Fz = нормальная сила, Н, и Rp = радиус, см. Теперь поговорим о такой распространенной технологии изготовления пластиковых изделий, как экструзия, и приведем основные параметры, которые необходимо использовать для расчетов при изготовлении изделий методом экструзии. Большая часть этой информации относится к экструдерам и литьевым машинам.

Экструзия — это непрерывный процесс производства таких продуктов, как пленка и лист, проволочное покрытие, трубы и профили. Основные компоненты включают в себя бункер, бочку, цилиндр, пластифицирующий винт, упорный подшипник, разделительную пластину, регулирующий клапан обратного давления, переходник фильеры, матрицу, калибровку и откатное оборудование. Нагревательные ленты, нагреваемые встроенными термопарами, расположены вокруг цилиндра. Ключевой характеристикой для работы пластифицирующего винта является однородность: он должен обеспечивать однородность смеси и равномерный поток расплава для прохождения через головку экструдера. Равномерность достигается за счет конфигурации винта (например, конструкции и длины) и скорости (об. / мин). Проектирование имеет большое значение для качества продукции и экономической эффективности процесса. Дизайн экструдера включает в себя высоту, ширину, клиренс и угол, количество пролетных элементов и расстояние между ними.

Функции пластины выключателя включают в себя увеличение противодавления и изменение потока расплава от вращательного к осевому потоку перед подачей расплава в головку. Диаметр шнека увеличивается от конца бункера до зоны дозирования. Глубина канала увеличивается или уменьшается в соответствии с реологией расплава. Двумя стандартными спецификациями для экструдеров и литьевых машин являются L / D и угол наклона спирали. Длина L — длина отогнутой секции, которая состоит из секции подачи, переходной секции и дозирующей секции для дозирующих винтов; диаметр D — внешний диаметр. Чтобы рассчитать угол спирали, используйте такие характеристики, как φ = угол спирали (рад), t = осевое расстояние от центра одного полета до центра следующего полета (мм) и D = наружный диаметр винта (мм). В дополнение к дозирующим шнекам, существуют другие конструкции, которые усиливают плавление — например, двухступенчатые шнеки с пятью зонами, используемые в экструдерах с вентилируемым цилиндром. Пять зон — это подача, переход, первое дозирование, вентиляция и второе дозирование. Давление снижается в зоне сброса и увеличивается во второй зоне измерения. Коэффициент накачки ϑ указывает на способность второй зоны измерения Π2 перекачивать больше смолы, чем обеспечивает первая зона измерения Π1.

Поток расплава возле шнека возвращается в цилиндр. Производительность экструдера может быть оценена путем вычитания потока давления расплава из сопротивления потока QD, который транспортирует расплав вдоль стенки цилиндра к головке. Давление расплава является самым высоким в зоне дозирования непосредственно перед входом в фильеру, где поток разделяется на две составляющие: поток давления QP и поток утечки QL. Чистый выходной порядок Q одношнекового экструдера основан на следующих допущениях: поток расплава ньютоновский, экструдер находится в устойчивом состоянии и при постоянной температуре, выход обусловлен только зоной замера. Также необходимо использовать следующие параметры.

• QD, QP, QL = сопротивление потока, давление потока, поток утечки, Н / ч;
• A, B, C = постоянные геометрии винта;
• N = скорость винта, об / мин;
• D = диаметр винта, мм;
• h = глубина канала в зоне измерения, мм;
• φ = угол наклона винта, рад;
• Lm = длина зоны измерения, мм;
• P = напор, МПа;
• μ = кажущаяся вязкость в зоне измерения, с − 1;
• δ = клиренс, мм;
• е = ширина пролета, мм;
• К = константа.

Поток сопротивления в первую очередь определяется углом спирали, стволом и дизайном канала; поток давления определяется длиной спирали, конструкцией канала, ростом давления и вязкостью расплава. Таким образом, производительность экструдера зависит от всех этих факторов. Предполагая ньютоновское, изотермическое течение расплава, измеряем поток расплава Df = AN, где A = постоянная геометрии, а N = скорость винта, об / мин. Также необходимо учитывать такие параметры, как n = количество параллельных каналов, Db = внутренний диаметр ствола, мм, W = ширина шнекового канала, мм, H = глубина канала, мм, θb = угол спирали на поверхности ствола, рад, Z = длина спирали, мм, B = геометрическая постоянная, ΔP = повышение давления, МПа, μ = вязкость расплава, с − 1, Q = чистая производительность экструдера, Н / ч.