Extrusion Russian Edition 6-2020

ЭКСТРУЗИЯ ТРУБ 26 ЭКСТРУЗИЯ 6/2020 дорнодержатель. В табл. 1 представле- ны показатели трех новых конструкций спиц дорнодержателя. Из табл. 1 видно, что форма спиц дор- нодержателя на основе смесителя типа X по сравнению с традиционными спица- ми не подходит для создания большего поперечного потока. И, наоборот, кон- струкции Kenics и LPD создают боль- ший поперечный поток. Это показано на рис. 2. На нем показана скорость в экструзи- онной головке, определенная с помощью отслеживания частиц. Кроме того, видно, что расплав в зоне спиц дорнодержате- ля испытывает ускорение разной силы. Из-за повышенной скорости расплава и прилипания к стенкам на корпусе и спицах дорнодержателя материал име- ет большую скорость сдвига и, соответ- ственно, возникает большее напряжение сдвига. С одной стороны, это может ока- заться критичным для чувствительных к сдвигу материалов, а с другой стороны, привести к дополнительному нагреву материала при сдвиге. Локальное по- вышение температуры в зависимости от материала может привести к изменению цвета или даже к разложению материа- ла. Для оценки возникшего нагрева при сдвиге используется диаграмма, пред- ставленная на рис. 3. На нем представ- лены значения средней температуры за зоной спиц дорнодержателя, а также максимальная температура для каждой конструкции спиц дорнодержателя. Как и ожидалось, уровень температуры при использовании спиц дорнодержателя новой конструкции немного повысился. Однако рост максимальной температу- ры небольшой и составляет около 1°C. Кроме сдвига и нагрева при сдвиге увеличение времени выдержки также может отрицательно повлиять на мате- риал. По сравнениюс традиционной кон- струкцией спиц дорнодержателя в новой конструкции имеются дополнительные спицы, часть которых установлена пер- пендикулярно направлению потока. Это приводит к удлинению пути течения и, соответственно, к увеличению време- ни выдержки. Кроме того, уменьшение сечения проточного канала приводит к увеличению полной потери давления. В результате растет скорость сдвига и ка- сательное напряжение в пограничном слое у стенки, что положительно влияет на время выдержки материала, прежде всего в слое у стенки. На рис. 4 в диаграмме представлены значения потери давления для всех кон- струкций спиц дорнодержателя. Видно, что потери давления увеличиваются на величину от 2 до 9 раз по сравнению с потерями в случае традиционной кон- струкции. Следовательно, чтобы умень- шить дополнительную потребность в энергии, необходимо также оптимизи- ровать число, форму и угол установки спиц дорнодержателя. По сравнению с конструкциями типа X и Kenics конструкция типа LPD обе- спечивает многообещающий результат с точки зрения создания поперечного по- тока и предотвращения дополнительной потери давления. Однако здесь абсолют- но необходима оптимизация спиц дор- нодержателя для предотвращения обра- зования застойных зон, как показано на рис. 2. Спицы дорнодержателя типа LPD могут иметь, например, дополнительные отверстия в застойной зоне. Таким образом, можно сделать вы- вод, что для уменьшения влияния ли- Традиционная Тип X Тип LPD Тип Kenics Скорость, мм/с 10 мм 0,0 1,5 3,0 Рисунок 2. Скорость течения в зависимости от конструкции спиц дорнодержателя Традиционная Тип X Тип LPD Тип Kenics Температура, °С Конструкция спиц дорнодержателя 202 201 200 20 18 16 199 T средн. T макс Рисунок 3. Температура расплава в зависимости от конструкции спиц дорнодержателя