ВОЙЦЕХОВСЬКА Є. М.

Сортировать по умолчанию названию
  • Дослідження процесу спінювання екструдованих пінополімерів

    Однією з важливих задач при проектуванні екструзійного обладнання для виготовлення спінених пінополімерів є визначення профілю отвору формувального пристрою, від геометрії якого залежить форма погонажного виробу. Оскільки процес спінювання, який починається при різкому зниженні тиску на виході з формувального пристрою екструдера, призводить до суттєвої зміни форми виробу, то завданням проектування є визначення необхідної конфігурації вихідного отвору, буде відповідати заданому перетину профіля [1]. На процес спінювання найбільшим чином впливають такі фактори як: концентрація спінювального агента, здатність агента до розширення, міцність полімеру у в’язкоплинному стані, температура сировини, тиск на виході з екструдера. Для визначення ступеню спінювання у залежності від концентрації спінювального агенту, температури та тиску на виході з екструдера, авторами [2] запропоновано ряд залежностей які дозволяють врахувати властивості полімера- основи. Ці залежності дозволяють оцінити лише ступінь збільшення площі перетину при спінюванні, проте не відповідають умовам визначення конфігурації та геометрії профілю. Наразі ця задача визначається майстерністю та досвідом проектувальника і, зазвичай, потребує доробки оснащення після ряду експериментальних випробувнь Оскільки сучасна промисловість зацікавлена у виготовленні спінених профілів різного перетину (багети, кутники, круг, квадрат, фасонний профіль), то задача визначення геометрії вихідного отвору формувального пристрою є актуальною. Для розв’язання такої задачі запропоновано новий підхід, що базується на ідеї поступової зміни геометрії перетину від перетину вихідного отвору до круглого перетину, тобто умови ідеального спінювання. Умова ідеального спінювання передбачає, що перетин будь-якої конфігурації при необмеженому спінюванні має набувати форми круга (рисунок 1). При цьому вводимо припущення, що спінювання відбувається рівномірно від центру мас розглядуваного перетину. Умовою закінчення процесу формування є момент, коли розглядуваний перетин має площу, що відповідає можливому ступеню спінювання визначеному для певних умов (концентрація агента, сировина) [2]. Для розв’язку вказаної моделі запропоновано двовимірну декартову систему координат, для якої задається геометрія перетину (растровий об’єкт). Для визначення центра мас довільної фігури використано метод визначення статичних моментів маси у перегляді на плоску фігуру: поверхневу густину, тобто масу одиниці площі поверхні, будемо вважати постійною і рівною δ для всіх частин фігури. За прямими, що рівномірно відходять із центра мас визначають однакову кількість проміжків n від границі заданої растрової фігури (відповідає геометрії вихідного отвору 0) до кола максимально можливого спінювання (умови ідеального спінювання), що дозволяє визначити зміну профілю. Профіль, який утвориться в результаті спінювання, відповідатиме тій із обчислених профілів, у якого площа збігатиметься із обчисленою за умовами спінювання. У програмі запропоновано метод поступових наближень: якщо розрахована для наступного перетину площа стає більшою за кінцеву, проте не відповідає збігу із заданою точністю – кількість проміжків n зменшується і розрахунок починається з попереднього кроку. Програмна реалізація дозволяє проводити багатоваріантні розрахунки з метою визначення необхідної конфігурації вихідного отвору для заданого профілю.

    Переглянути
  • ВИЗНАЧЕННЯ В′ЯЗКОСТІ РОЗПЛАВУ КОМПОЗИЦІЙНОГО ПОЛІМЕРУ ІЗ СПІНЮВАЛЬНИМ НАПОВНЮВАЧЕМ

    При розробці екструзійного обладнання основним параметром, що визначають перебіг процесу є в′язкість. Для якісних розрахунків рекомендовано експериментальне визначення в′язкості розплаву за наявності спінювального агента, проте такі дослідження потребують значних матеріальних витрат та спеціального устаткування для приготування розчину, насиченого спінювальним агентом. Зазвичай, такі дослідження проводяться на базі лабораторних екструдерів у яких відбувається попереднє плавлення полімеру, введення спінювального агенту та гомогенізація суміші. При зростаючому асортименті композиційних полімерів та спінювальних агентів актуальним є питання розрахунку в’язкості з урахуванням ступеня наповнення композиції спінювачем. Для визначення в′язкості композиції, з достатньою для інженерних розрахунків точністю, можна вводити коефіцієнт зменшення в′язкості відносно в′язкості полімера-основи, як це запропоновано у роботі [1]. Апроксимацію залежностей коефіцієнта зменшення в′язкості від концентрації наповнювачів (Рисунок 1) для матеріалів на основі поліетилену низького тиску (ПЕНТ) оброблено у експоненційному вигляді. Одержана залежність задовільно корелюється з проведеними експериментальними дослідженнями в′язкості розплавів полімерів. Визначення залежностей в′язкості полімеру-основи для чистих полімерів залежно від швидкості зсуву та температури можна здійснювати за кривими течії цих матеріалів, які широко представлені у літературі, наприклад [2]. Практична апробація застосування залежності (1) показала задовільний збіг при розрахунках композицій на основі поліолефінів та полістиролу при використанні хладонів та ізобутану у якості спінювальних агентів. Проведені експериментальні дослідження в’язкості вторинних полімерів дозволяють зробити наступні припущення до оцінки в’язкості: за умов, коли до первинних полімерів додаються вторинні (для чистих промислових відходів, які не перебували в експлуатації) в′язкість вторинної сировини із задовільною точністю можна вважати меншою на 3-5% від в′язкості первинного полімеру; якщо у якості вторинної сировини додаються вторинні полімери, одержані із промислових відходів спінених виробів, в′язкість вторинного полімеру можна вважати нижчою на 7-9 % від первинного полімеру.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ЕКСТРУЗІЙНОГО ФОРМУВАННЯ ВИРОБІВ ІЗ СПІНЕНИХ

    Якість будь-яких екструдованих виробів значною мірою залежить від профілю щілини формувальної головки. Поперечний перетин каналу головки на виході повинен мати таку форму, щоб одержаний виріб мав вказані розміри після розбухання екструдату, яке відбувається після виходу матеріалу із головки. Дослідженню зміни профілю екструдату після виходу з формувальної головки присвячено багато робіт [1, 2]. Більшість із них присвячені зміні форми профілю внаслідок розбухання при екструзійній переробці монолітних полімерів та направлені на коректний підбір форми вихідної щілини формувального пристрою. При одержані спінених полімерів, форма і геометричні розміри вихідної щілини формувальної головки значно відрізняються від форми профілю готового виробу і залежать від ступеня спінювання . Ступінь спінювання у свою чергу залежить від природи спінювального агента, його концентрації, тиску та температури у формувальній головці, тощо. Якщо для круглого та трубного перетинів визначення геометрії не викликає значних ускладнень, то для профілів відмінних від круглих ця задача вимагає професіоналізму проектувальника. Існуючі моделі з визначення форми вихідної щілини спрямовані, як правило, на пошук деформування монолітного полімерного виробу внаслідок розбухання екструдату. Проте вони не придатні до визначення геометрії за умови значної зміни форми профілю внаслідок спінювання. Тому проблема визначення конфігурації та розмірів форми вихідної щілини формувальної головки при екструзійній переробці спінених полімерів є актуальною. Для визначення конфігурації профілю щілини формувальної головки за умов виготовлення пінополімерних виробів запропоновано новий підхід, що базується на ідеї поступової зміни геометрії перетину. Зміна відбувається від перетину вихідного отвору до круглого перетину, тобто умови ідеального спінювання. Умова ідеального спінювання передбачає, що перетин будь-якої конфігурації при необмеженому спінюванні має набувати форми круга. При цьому введене припущення, що спінювання відбувається рівномірно від центру мас перетину, що розглядається. Закінченням процесу формування вважається умова, коли перетин, що розглядається, має площу, яка відповідає можливому ступеню спінювання визначеному для певних умов (концентрація агента, сировина).

    Переглянути
  • ВИЗНАЧЕННЯ ГЕОМЕТРІЇ ФІЛЬЄРИ ФОРМУВАЛЬНОЇ ГОЛОВКИ ПРИ ЕКСТРУЗІЇ ПІНОПОЛІМЕРІВ

    Якість будь-яких екструдованих виробів значною мірою залежить від профілю отвору формувальної головки (фільєри): поперечний перетин каналу головки на виході повинен мати таку форму, щоб одержаний виріб мав вказані розміри після розбухання екструдату, яке відбувається на виході матеріалу із головки коли перестає діяти обмежуючий вплив стінок каналу [1]. Існуючі моделі з визначення форми фільєри спрямовані, як правило, на пошук деформування монолітного полімерного виробу в наслідок розбухання екструдату та не придатні до визначення геометрії за умови значної зміни форми профілю фільєри внаслідок спінювання. Тому проблема визначення конфігурації та розмірів форми вихідної фільєри при екструзійній переробці спінених полімерів є актуальною. Для розв’язання вказаноїзадачі запропоновано новий підхід, що базується на ідеї поступової зміни конфігурації перетину: від перетину вихідного отвору з площею F0 до круглого перетину площею F , який відповідає умові «ідеального» спінювання (рисунок 1). Умова «ідеального» спінювання передбачає, що процес спінювання необмежений такими факторами як міцність плівки та поверхневий натяг розплаву.Отже, при спінюванні погонажних виробів із будь-якоюпочатковою конфігурацією перетину, остаточний перетин за ідеальних умов має набувати форми кола із максимально можливою за даних умов площею F . Форма перетину виробу, який утвориться при спінюванні, буде мати площуFp, що відповідає реальному ступеню спінювання визначеному для певних умов.При цьому вводимо припущення, що спінювання буде відбуватися рівномірно від центру мас перетину, що розглядається. Проте визначення поверхневого натягу гж полімерів у в’язкопружному стані викликає певні ускладнення, тому для визначення тиску рf був використаний підхід, за яким тиск у комірці при спінюванні визначався за умовою міцності одиничної сферичної бульбашки. Таким чином, можна визначати профіль перетину виробу, який буде відповідати геометрії фільєри.

    Переглянути
  • Визначення геометрії щілини формувальної головки в екструзії пінополімерів

    Під час одержання спінених полімерів, форма й розміри вихідної щілини формувальної головки суттєво відрізняються від профілю готового виробу. Для визначення конфігурації щілини запропоновано новий підхід, що базується на поступовому зміненні конфігурації перерізу: від вихідного отвору до круглого, що відповідає «ідеальному» спінюванню. Подано результати визначення конфігурації формувальних отворів для виготовлення профілів прямокутного й трикутного перерізу.

    Переглянути