Extrusion Russian Edition 6-2021

ЭКСТРУЗИЯ ТРУБ 26 ЭКСТРУЗИЯ 6/2021 представленная конструкция (D) соз- дана на основе спиц из смесителя типа Kenics. Изначально в этом варианте спи- цывыполненыкакфрагменты спиралей с углом закручивания 180 градусов каждая. Чтобы адаптировать эту конструкцию к размеру инструмента, угол закручивания уменьшили до 38,8 градуса. Уменьшение угла закручивания уже было ранее изуче- но Галактионовым и другими, и доказа- но, что оно может способствовать более однородному распределению границ раз- деления потоков расплава, чем стандарт- ный угол 180 градусов [1]. Испытания дорнодержателей новой геометрии После подробного изучения различных вариантов геометрии спиц с помощью методов вычислительной гидродинами- ки [5] они были испытаны на практике, в процессе экструзии. Для этого дорно- держатель установили на лаборатор- ном экструдере производства компании Brabender GmbH & Co. KG (Германия) с трехзонным шнеком диаметром D19 мм и длиной 25D. Были выбраны два наибо- лее характерных для производства труб материала: полиэтилен низкого давле- ния (ПЭНД) типа Vestolen A 6060 и по- липропилен (ПП) 531 PH фирмы Sabic. Распределение температур переработки материалов по зонам экструдера пред- ставлено в таблице 1. Производительность для всех ва- риантов составляла 3 кг/ч. Для оцен- ки потери давления в зависимости от конструкции дорнодержателя за ним и перед ним были установлены тензоме- трические датчики давления, с частотой измерения один замер в секунду. Форма рукава расплава поддерживалась бла- годаря подаче сжатого воздуха. Рукав расплава поступал в калибратор, где его температура снижалась за счет подачи воды, имеющей температуру 18°C. На- ряду с этим рукав прижимался к стен- ке калибратора вакуумом, созданным с помощью вакуумного насоса CT-200-S производства фирмы Gruber & CO Group GmbH (Гремания), и таким обра- зом проводилась калибровка внешнего диаметра трубы. С помощью гусенич- ного тянущего устройства HO-06 про- изводства Gruber & CO Group GmbH труба перемещалась с постоянной ско- ростью 0,24 м/мин. Сначала производилась оценка уров- ня потери давления для различных ва- риантов конструкции дорнодержателя. Результаты представлены на рис. 3 с указанием распределения по вариантам. Кроме того, на рисунке указан общий объем, занимаемый спицами в канале течения расплава. Вязкость полиэтилена (ПЭНД) выше, чем у полипропилена, и приво- дит к большей потере давления. В со- ответствии с законом Пуазейля можно ожидать корреляции между падением давления расплава и изменением по- перечного сечения канала, вызванного наличием спиц дорнодержателя[4]. Ви- димо, на данный эффект также накла- дывается возникающее поперечное те- чение расплава, так как не наблюдается строгого соответствия между измене- нием давления расплава и изменением проходного сечения. Самые высокие потери давления по сравнению с традиционной конструк- цией спиц были получены для варианта LPD (A), где давление вызросло на 36% для ПЭНД и на 52% для ПП. Для тре- тьей конструкции LPD (C) с четырьмя спицами, а также для дорнодержателя типа Kenics (вариант D) наблюдалась потеря давления до 27% для ПЭНД и 40% для ПП. Следовательно, при ис- пользовании спиц вариантов A, C и D на производственных линиях можно ожидать увеличения энергопотребле- ния для преодоления потери давления. В противоположность этому в варианте конструкции LPD (B) потери давления сравнимы со значениями для спиц тра- диционной геометрии. Кроме потери давления для оконча- тельной оценки эффективности новых конструкций также необходимо оце- нить наличие линия спая и механические свойства труб. Для этого были проведены исследования срезов трубы с помощью Температура, °C ПЭНД ПП 1 зона нагрева экструдера 180 180 2 зона нагрева экструдера 190 190 3 зона нагрева экструдера 190 200 Экструзионная головка 215 220 Рисунок 3. Потеря давления расплава Таблица 1. Распределение температуры по зонам экструдера в зависимости от типа материала Потеря давления, бар Объем, занимаемый спицами, мм 3 Тип конструкции спиц ПП ПЭНД Объем, занимаемый спицами