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Démonstration de la loi de puissance grâce à l'extrusion

Vue d'ensemble

Source : Kerry M. Dooley et Michael g. Benton, département de génie chimique, Louisiana State University, Baton Rouge, Louisiane

Polymères fondus forment souvent dans des formes simples ou « extrudats », comme les pellets cylindriques, plaques planes ou canal, à l’aide d’une extrudeuse. 1 les polyoléfines sont parmi les plus courantes polymères extrudable. Extrusion implique le transport et l’alimentation solide, qui est parfois mélangée avec des matériaux non polymérique et la montée en pression et le transport de la fonte ou le mélange de fusion. Il est appliqué à des polymères thermoplastiques, qui déforment quand ils sont chauffés et reprendre leurs propriétés « sans débit » antérieures lorsque refroidi.

À l’aide d’une extrudeuse de laboratoire simples, sortie de l’effet des conditions sur le polymère de fonctionnement et chute de pression peut être examinée et les données résultantes peuvent être corrélées à l’aide de la « Loi de puissance » fond de modèle pour l’écoulement des polymères et des solutions. Ce modèle sert à intensifier le processus d’extrudeuses plus complexes. La relation entre les conditions d’exploitation et les déviations de comportement de déplacement théorique (« glissement ») et de la forme d’extrudat (« Houle die ») peut être déterminée.

Dans cette expérience, un polymère thermoplastique typique, tels qu’un polyéthylène haute densité (PEHD) copolymère (d’éthylène + une oléfine de chaîne plus longue) sera utilisé. La température de fonctionnement pour les zones de die et dépendent de la matière. Le débit peut être déterminé par pesée de la sortie de mourir à intervalles. Toutes les autres données nécessaires (vitesse de la vis, températures de zone, pression à l’entrée de la matrice) peuvent être lues depuis le tableau de bord.

Procédure

Pour cette expérience, un copolymère thermoplastique typique (ExxonMobil Paxon BA50, température de fusion ~ 204 ° C) de polyéthylène haute densité (PEHD) plus une oléfine de chaîne plus longue va être expulsé à travers une filière cylindrique.

1. initialiser l’extrudeuse

  1. Tournez le pot d’échappement « ON » quand vous êtes prêt à mettre sous tension l’extrudeuse.
  2. Remplir la trémie et l’extrudeuse avec des granulés de polymère.
  3. Assurez-vous que l’interrupteur du mo

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Résultats

Le Q vs relation ΔP a été calculé en utilisant le modèle de la Loi de puissance, et ir prend une forme simple écoulement dans une conduite de géométrie simple, qui est en l’occurrence le dé. De l’écoulement, vitesse et des mesures de température, les constantes de la Loi de puissance et autres quantités, comme le cisaillement taux de cisaillement et degré de glissement ont été calculés. Des données représentatives et un ajustement aux 2 équation de ...

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Applications et Résumé

Extrusion de polymère commence par la fonte des résines polymères qui entrent dans l’extrudeuse dans la trémie. Le débit du polymère fondu dépend de la viscosité (rapport entre la contrainte de cisaillement à taux de cisaillement) comportement de la substance. Le polymère laisse dans la filière et est en forme aux dimensions voulues. Le débit du polymère devrait suivre le modèle de la Loi de puissance.

Dans cette expérience, la mécanique du modèle de la Loi de puissance, y c...

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References
  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)
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ExtrusionPower Law ModelIndustrial ProcessPolymersTubingPipesCar PartsToysSmall Scale StudyPolyolefinsPolyethyleneCopolymersThermal Plastic MaterialSolid FeedMoldDieNon pliable PropertiesLab ExtrudersPower Law Model ParametersOperating ConditionsTheoretical BehaviorExtrudate ShapeHopperBarrelResistive Heating ElementsTemperature ZonesHelical ScrewMixing And Melting

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0:07

Overview

1:19

Principles of Extrusion

2:59

Extruder Start-up and Heat-soak

4:21

Extruder Operation and Data Collection

5:43

Extruder Shut Down and Data Processing

6:48

Results

7:53

Applications

9:41

Summary

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