Теория и практика экструзии полимеров

ОСОБЕННОСТИ ПЛАВЛЕНИЯ СМЕСИ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРОВ С ДИСПЕРСНЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ НА ОДНОШНЕНОВОМ ЭКСТРУДЕРЕ

В случае переработки сухой смеси гранулированного полиме­ра и дисперсного наполнителя в зоне пластикации (сжатия) об­разуются характерные зоны уплотненного наполнителя, причем, в зависимости от плотности дисперсного наполнителя и его объемного содержания, наблюдается определенное соотношение между площадями контакта с поверхностью шнека и цилиндра полимера Sp и наполнителя S). Протяженность зон уплотненного наполнителя в направлении осей х и z (рис. 2.50, а) может оцени­ваться средним значением расстояний между гранулами полиме­ра х и z • Значения * и z > » зависимости от условий загрузки
компонентов и степени их предварительного смешения, могут ме­няться в широких пределах. В условиях тщательного смешения, югда x = z, принимая форму зоны полимера за цилиндр диамет­ром Dp и высотой, равной глубине винтового канала шнека, рас - » юяния х и Z можно выразить как 110, 41)

ОСОБЕННОСТИ ПЛАВЛЕНИЯ СМЕСИ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРОВ С ДИСПЕРСНЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ НА ОДНОШНЕНОВОМ ЭКСТРУДЕРЕ

(2.221)

при (1-п/4)<С0у < I.

В случае полного отсутствия предварительного смешения s z =0.5И/. а зона уплотненного наполнителя может распола - I а гься как у толкающей, так и у пассивной стенки винтового кана - I I шнека.

Рассмотрим случай достаточно полного предварительного сме­шения полимера и наполнителя и пленочного механизма плавле­ния с расположением массы циркулирующего расплава вблизи пассивной стенки винтового канала шнека |45|.

На всех упомянутых ранее стадиях развития и протекания про­месса плавления необходимо проведение раздельного анализа из­менения толщины пленки над областью полимера 6(х, z) и над областью наполнителя S2(x, Z) вследствие различных механизмов протекания процессов (рис. 2.50, б).

На стадии распространения процесса плавления на всю шири­ну канала (индекс /), заканчивающейся при Z = IV/lga, для зоны полимера уравнение теплового баланса приобретает вид 110]:

"dS,/

d62/ Sf

<iz

Г

dz Sp

п. ч, — количество теплоты, расходуемой на плавление полимера на единице по - •••■рхности раздела; Sf\ Sp — плошали поверхности контакта наполнителя и поли­мера с поверхностью шнека; Vfi — скорость движения пробки полимера по винто - •MV каналу шнека (в направлении оси ;); рл— плотность полимера.

ОСОБЕННОСТИ ПЛАВЛЕНИЯ СМЕСИ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРОВ С ДИСПЕРСНЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ НА ОДНОШНЕНОВОМ ЭКСТРУДЕРЕ

Гис. 2.50. Мсханнтч плавления наполненных полимеров:

<1 векторная диаграмма скоростей; б - поперечное сечение типового канала

дг

Для этой сталии скорость роста толщины пленки полимера над зоной наполнителя (рис. 2.50) может быть принята равной

= ~r~ = const, (2.223)

dz Z ♦

где §2/ — толшина слоя полимера нал наполнителем; &2I =(l + 2)Df [411.

На последующих стадиях процесса плавления увеличение тол­щины слоя расплава над зоной наполнителя обусловлено уносом частице поверхности наполнителя под действием касательных на­пряжений в пленке расплава:

. И2 У

<2-224>

где pi - эффективная вязкость расплава полимера при скорости сдвига в пленке расплава у2; скорость движения пробки относительно матсри;ьтьного цилин­дра.

При интенсивности уноса Ny (тн.) частиц наполнителя диамет­ром D/, уплотненного до плотности р^, изменение толщины плен­ки расплава ву'-м направлении составит |10|:

Изменение толщины пленки над зоной полимера (см. рис. 2.50) может быть рассчитано с использованием изложенной ранее мето­дики при учете следующих особенностей:

1) плавление полимера обеспечивает увеличение толщины пле­нок как в зоне расплава, так и в зоне наполнителя;

2) наличие наполнителя вносит изменение в теплотой баланс зоны полимер;! вследствие различия в их теплофизических свойствах;

3) характерная длина отдельных зон плавления полимера огра­ничена величиной Df, вследствие чего развитие процесса плавле­ния необходимо рассматривать в пределах этого размера. При этом взаимным влиянием отдельных зон можно пренебречь. Ис­пользуя для описания распределения температуры в пленке рас­плава уравнения, приведенные в работе |45| (см. также раздел 2.6.2), проведем анализ тепловых потоков.

В зоне наполнителя 2 (рис. 2.50, б) тепловой поток </ь идущий от расплава 3 к границе раздела «расплав — наполнитель», равен |1()|:

(2-226>

где У. р — коэффициент теплопроводности расплава nai и мера; Г* и Г, — температу­ры цилиндра экструдера и плавления полимера соответственно; ц2 — "эффектив­ная вязкость расплава полимера в пленке толщиной Sj(.t. z)

Тепловой поток <72 от границы раздела в массу наполнителя со­ставляет:

дТ,

<72 =Ау

(2.227)

ду

y^h(x. z)

где X/- коэффициент теплопроводности наполнителя; Т/- температура наполни - геля (см. область 2, рис. 2.50, б).

Поскольку на границе раздела между пленкой расплава и на­полнителем не происходит фазового перехода и можно принять

ю разность тепловых потоков Дq = q — <72 можно считать распре­деленной на два потока. Один поток направлен в наполнитель (Д<7/), а другой вызывает дополнительный нагрев полимера (Д<7Р), причем

Д<7,

(2.228)

1-ZL

V)

|дс ар и а/ — коэффициенты температуропроводности полимера и наполнителя.

В зоне расплава 3 тепловой поток, идущий от пленки расплава к твердой пробке полимера /, равен:

_ ^р п - «I ч Ww

*3 = М^(Г*-Г'>-26КЙ}’ (2229)

•.тс pi — эффективная вязкость расплав;! в пленке толщиной

Тепловой поток, идущий от фаницы раздела в массу полимера / (рис. 2.50, б), рассчитывается по уравнению:

Я d/n

У=в|(дг. с)

(2.230)

I ю Tf — температура пробки полимера.

Таким образом, тепловой баланс для фаницы раздела имеет следующий вид:

07'

d6j (лг. г)

г, V

<&2(x>z)s/

dz

1 *

у-б,(х. г) а

>=б2(д;.г)

dy

+кр~г - Р ду

26|(дг, с)

„(ТЬ-Т,)ар ъУ} dr,

я

в/

(2.231)

62(х, г) af 262(х, г)я/ у dy

=Р Л

Последнее уравнение позволяет определить изменение толщины пленки расплава над зоной полимера б|(х, z) при условии расчета 82(лг, z) ПО уравнению (2.225). a (d;) и (d7/d. v■>, - из

анализа теплопередачи от пробки материала к шнеку по* уравне­ниям теплопроводности для шнека 110].

В зависимости от соотношения 5|(х, г) и 62(х, z) (см. рис. 2.50) возможны разные варианты относительного расположения про­филей областей полимера и наполнителя, что создает различные условия для диспергирования наполнителя.

Теория и практика экструзии полимеров

Постачальник ПВХ, ПУ, промислових та гідравлічних рукавів

Компанія «Укр-Флекс» є провідним постачальником промислових рукавів та шлангів на українському ринку. Завдяки високій якості продукції, широкому асортименту та надійному обслуговуванню, ми забезпечуємо потреби різних галузей промисловості і гарантуємо задоволення …

Причины перейти на инженерные пластики

За последние десятилетия появилось множество полимерных материалов. Физические, механические свойства ряда из них настолько хороши, что они активно используются как альтернатива металлу. Особым спросом пользуются так называемые инженерные пластики. Полипропилен, …

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ РУКАВНЫХ ПЛЕНОК

Системы охлаждения экструзионных агрегатов для производ­ства рукавных пленок должны обеспечивать: — заданную интенсивность охлаждения с целыо получения ка­чественного изделия при заданной производительности экструдера; — заданную структуру пленки; — равномерность охлаждения …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.