Методи регулювання якості змішування при переробці полімерів на дисковому екструдері
Анотація
DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2024-34-10
Станом на сьогодні ринок диктує потребу в екструзійних установках, здатних переробляти широкий спектр різноманітних полімерів з максимальною ефективністю. Одним з варіантів таких установок є ресурсо-енергоощадний каскадний дисково-шестеренний екструдер, що складається з дискового екструдера з дозованим живленням та шестеренного насоса. Дисковий екструдер відзначається високою змішувальною здатністю і добре зарекомендував себе як розплавлювач-гомогенізатор. Однак, на даний момент не існує уніфікованої методики підбору технологічних параметрів процесу дискової екструзії залежно від якості змішування матеріалу на виході, що значно ускладнює впровадження даного обладнання в технологічні схеми сучасних виробництв. На основі аналізу останніх наукових публікацій створено систему рівнянь, яка описує рух матеріалу у дисковому зазорі і дозволяє визначити час перебування матеріалу, а також довжину траєкторії руху матеріалу у дисковому зазорі. Наведено графіки залежності довжини траєкторії та тривалості перебування матеріалу у дисковому зазорі від відстані до рухомого диска. З урахуванням раніше отриманих емпіричних даних та використовуючи кореляцію між критерієм якості змішування та величиною накопиченої деформації, було розроблено комп’ютерну програму здатну підібрати технологічні параметри дискової екструзії залежно від необхідної якості змішування. На основі розробленої системи рівнянь були побудовані графіки, що показують залежність величини накопиченої деформації від розміру дискового зазору та частоти обертання робочого органа. Залежно від необхідної якості змішування та продуктивності екструдера, програма надає значення оптимального розміру дискового зазору та частоти обертання робочого органа, що значно спрощує процес налаштування обладнання для конкретних виробничих умов та типів матеріалів.
Як цитувати: Trachuk, Y. V. & Shved M. P. (2024). Methods of mixing quality control during polymer processing on a disk extruder. Машинобудування. 2024. Вип. 34 С. 104-115. DOI: https://doi.org/10.26565/2079-1747-2024-34-10
Завантаження
Посилання
United Nations Environment Programme (2021). From Pollution to Solution: A global assessment of marine litter and plastic pollution. Nairobi.
Plastics Europe (2023) Plastics – the fast Facts 2023. Available at: https://plasticseurope.org/knowledge-hub/plastics-the-fast-facts-2023/ (Accessed: 29 September 2024).
Renewable Carbon News (2024). New Market Analysis: Bio-based and Biodegradable Plastics Industries in China. Available at: https://renewable-carbon.eu/news/new-market-analysis-bio-based-and-biodegradable-plastics-industries-in-china/ (Accessed: 29 September 2024).
American Chemistry Council (2023). U.S. Plastics By The Numbers Available at: https://www.americanchemistry.com/content/download/14802/file/U.S.-Plastics-By-The-Numbers-2023.pdf (Accessed: 29 September 2024).
Statista (2024) Total plastics production in the United States from 2010 to 2023. Available at: https://www.statista.com/statistics/203398/total-us-resin-production/ (Accessed: 29 September 2024).
European bioplastics (2020) Bioplastics facts and figures. Available at: https://www.scribd.com/document/457418595/M6-EUBP-Facts-and-figures?language_settings_changed=English (Accessed: 29 September 2024).
Mikulonok, I. O. (2020) Tekhnolohichni osnovy pereroblennia polimernykh materialiv [Technological bases of processing of polymeric materials]. 2nd edn. Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute.
Mikulonok, I. O., Murdid, N. V., Shved, D. M., Shved, M. P. (2009) 'Kaskadnyi dyskovo-shesterennyi ekstruder dlia pererobky polimernykh materialiv' [Cascade disk-gear extruder for processing polymeric materials], Naukovi visti NTUU «KPI» [KPI Science News], 2(64), рр. 74–77.
Shved, M. P., Shved, D. M., Keba, O.V. (2017) Vyznachennia dovzhyny zavantazhuvalno-plastykuvalnoi zony dyskovoho ekstrudera pry kaskadnii ekstruzii' [Determination of the length of the loading and plasticizing zone of a disk extruder during cascade extrusion], Molodyi vchenyi [Young Scientist], 3(43), рр. 772–775.
Shved, M. P., Shved, D. M., Velykoivanenko, S. P. (2018) Novyi resursoenerhooshchadnyi protses ekstruzii polimeriv ' [New resource- and energy-saving polymer extrusion process], Molodyi vchenyi [Young Scientist], 1(53), рр. 447–450.
Shved, M. P., Shved, D. M., Petrenko, O.V. (2012) Vykorystannia kaskadnykh skhem i dozuiuchykh shesterennykh nasosiv v ekstruzii polimeriv' [Use of cascade circuits and metering gear pumps in polymer extrusion], Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu Ukrainy «Kyivskyi politekhnichnyi instytut» [Bulletin of the National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”], 1(9), рр. 28–30.
Shved, M. P., Shved, D. M., Novodvorskyi, V. V., Kovba, A.M. (2019) Protses kaskadnoi dyskovo-shesterennoi ekstruzii ta yoho analiz ' [The process of cascade disk-gear extrusion and its analysis], Ekolohichni nauky [Ecological Sciences], 4(27), рр. 28–32. DOI: http://dx.doi.org/10.32846/2306-9716-2019-4-27-5
Shved, D. M (2017) Protses ekstruzii polimeriv na kaskadnomu dyskovo-shesterennomu ekstruderi [Polymer extrusion process on a cascade gear-disk extruder]. PhD thesis. Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute. Available at: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/19317 (Accessed: 01⠀October⠀2024).
Mikulonok, I. O., Radchenko, L. B. (2015) Modeliuvannia dyskovykh ekstruderiv dlia pereroblennia polimernykh materialiv [Modeling of disk extruders for processing polymeric materials] Kyiv, Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute. Available at: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/37523 (Accessed: 02⠀October⠀2024).
Shved, M. P., Shved, D. M., Novodvorskyi, V. V. (2021) Otsiniuvannia yakosti rozplavu pry ekstruzii polimeriv [Evaluation of melt quality during polymer extrusion], Visnyk NTUU “KPI imeni Ihoria Sikorskoho”. Seriia: Khimichna inzheneriia, ekolohiia ta resursozberezhennia [Bulletin of NTUU «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Series «Chemical engineering, ecology and resource saving»], 4(20), рр. 9–14. DOI: https://DOI.org/10.20535/2617-9741.4.2021.248854
Rydzkowski, T., Michalska-Pożoga, I. (2014). 'A Study on Polymer Particle Flow in a Disk Zone of a Screw-Disk Extruder'. Chemical and Process Engineering, 1(35), рр.121–135. DOI: http://dx.doi.org/10.2478/cpe-2014-0009
Rydzkowski, T., Michalska-Pożoga, I. (2003). 'Simulation of polyethylene macromolecules shifting in a disc zone of an extruder'. Polimery, 1(49), рр.42–48. DOI: http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2004.042
Rydzkowski, T., Michalska-Pożoga, I. (2015). 'Effective screw-disc extrustion in processing of recycled polymers and its composites'. In Vijay K. Thakur (ed.) Recycled Polymers: Chemistry and Processing. Shawbury: Smithers Rapra Technology Ltd, рр. 115–131.
Michalska-Pożoga, I., Diakun, J. (2014), The influence of the disc zone of a screw-disc extruder on the structure and properties of low-density polyethylene (PE-LD) extrudate, Polimery, 11-12(59), рр. 845–850. DOI: http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2014.845
Shved, N. P (1983) Razrabotka protsessov ekstruzyy termoplastov na kaskadnykh ekstruderakh [Development of thermoplastic extrusion processes on cascade extruders]. PhD thesis.
