Quelle: Kerry M. Dooley und Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana Landesuniversität, Baton Rouge, LA

Polymerschmelzen werden oft in einfachen Formen oder "Extrudate", wie z. B. zylindrischen Pellets, flachen Platten oder Rohre, mit Hilfe eines Extruders gebildet. ¹ Polyolefine zählen zu den häufigsten extrudierbaren Polymeren. Extrusion beinhaltet den Transport und schmelzen solide Feed, die manchmal mit nicht-polymerer Werkstoffe und der Druckaufbau und Transport von der Schmelze oder Mischung gemischt wird. Es gilt für thermoplastische Polymere, die verformen Wenn erhitzt und wieder ihren früheren "keine-Flow" Eigenschaften beim Abkühlen.

Mit einem einfachen Labor-Extruder, die Wirkung der Betriebsbedingungen auf Polymer-Ausgang und Druckabfall kann untersucht werden und die resultierenden Daten können korreliert mit dem "Power Law" Modell für Durchfluss von Polymer schmilzt und Lösungen. Dieses Modell dient, um den Prozess zu komplexeren Extruder zu skalieren. Die Beziehung zwischen Betriebsbedingungen und die Abweichungen vom theoretischen Verschiebung Verhalten ("Slippage") und Extrudat Form ("sterben Schwellen") kann ermittelt werden.

In diesem Experiment, eine typische thermoplastischen Polymer wird wie ein High-Density-Polyethylen (HDPE) Copolymer (von Ethylen + eine längere Kette Olefin) verwendet werden. Die Betriebstemperatur für die Matrize und Zonen hängen vom Material ab. Die Durchflussmenge kann durch wiegen die sterben-Ausgabe in regelmäßigen Abständen bestimmt werden. Alle anderen notwendigen Daten (Schneckendrehzahl, Temperaturen, Druck in die Matrize) können aus der Instrumententafel gelesen werden.

Für dieses Experiment wird eine typische thermoplastischen Copolymer (ExxonMobil Paxon BA50, Schmelzetemperatur ~ 204 ° C) von High-Density-Polyethylen (HDPE) plus eine längere Kette Olefin durch eine zylindrische Düse extrudiert werden.

(1) Initialisieren des Extruders

1. Drehen Sie den Auspuff "ON" Wenn Sie bereit zum Hochfahren der Extruder sind.
2. Trichter und Extruder mit Polymer-Pellets zu füllen.
3. Stellen Sie sicher, dass der motor Schalter "OFF". "ON" schalten S

Die Q vs. ΔP Beziehung wurde mit dem Potenzgesetz-Modell errechnet, und Ir nimmt eine einfache Form für Strömung in einem Rohr der einfachen Geometrie, der in diesem Fall der Würfel ist. Aus den Fluss, Geschwindigkeit, und Temperaturmessungen, die Potenzgesetz-konstanten und andere Größen wurden wie Schere-Rate, Schubspannung und Grad der Abweichung berechnet. Repräsentative Daten und eine Anpassung an Gleichung 2 durch lineare Regression sind in

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Polymer Extrusion beginnt durch Schmelzen Polymer-Harzen, die den Extruder durch den Trichter eingeben. Der Ablauf des geschmolzenen Polymeren hängt die Viskosität (Verhältnis der Scherbelastung Rate Scherung) Verhalten des Stoffes. Das Polymer lässt durch die Matrize und ist so geformt, gewünschten Abmessungen. Die Strömung des Polymers wird voraussichtlich das Potenzgesetz-Modell folgen.

1. Principles of Polymer Processing, Z. Tadmor and C.G. Gogos, Wiley Intersicence, Hoboken, 2006 (Ch. 3, 4, 6, 9-10); Analyzing and Troubleshooting Single Screw Extruders, G. Campbell and M.A. Spalding, Carl Hanser, Munich, 2013 (Ch. 1, 3, A3).
2. Transport Phenomena by R.B. Bird, W.E. Stewart, and E.N. Lightfoot, John Wiley, New York, 1960 (Ch. 2-3) and Process Fluid Mechanics by M.M. Denn, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1980 (Ch. 2, 8, 19)