Теоретические основы переработки полимеров (механика процессов)
..pdf
|
|
Следовательно, |
суммарная |
|||||
|
|
удельная |
деформация |
сдвига |
||||
|
|
определяется |
выражением: |
|||||
|
|
Ye = |
Yi (О |
|
|
|
(IX. 105) |
|
|
|
Полученные |
выражения |
|||||
|
|
позволяют |
оценить реализуе |
|||||
|
|
мое |
в |
процессе |
вальцевания |
|||
|
|
смесительное |
воздействие. При |
|||||
|
|
этом |
предполагается, |
что бла |
||||
|
|
годаря наличию зоны циркуля |
||||||
|
|
ционного |
течения |
за |
каждый |
|||
|
|
проход |
производится |
необхо |
||||
|
|
димая |
для оптимального сме |
|||||
|
|
шения |
переориентация |
поверх |
||||
Рис. IX. 13. Зависимость |
индекса смешения |
ностей |
раздела. Следователь |
|||||
ог удельной деформации |
сдвига. |
но, по |
известным |
параметрам |
||||
|
|
процесса, |
полученным |
в лабо |
раторных условиях, можно рассчитать смесительное воздействие, обеспечивающее достижение нужной степени гомогенизации, и затем, приняв достигнутую величину за эталонную, рассчитать режим вальцевания на производственном оборудовании.
Экспериментальная проверка существования корреляции между смесительным воздействием и удельной деформацией сдвига была предпринята в работе [39]. На вальцах различных конструкций изготавливались модельные системы (полиэтилен низкой плотно сти с добавкой 2% масс, вольфрама) и вводилась сера в саже наполненные резиновые смеси на основе каучуков СКН-3 и СКН-26. Распределение вольфрама контролировали по микротомным сре
зам. Распределение |
серы определялось |
химическим |
методом. Ка |
|||||||
|
|
|
чество смешения |
оценивали по |
||||||
£,% fi |
6, мпа |
|
величине |
индекса |
смешения /, |
|||||
|
определяемого |
выражением |
||||||||
|
- 35- |
|
(V II.11). |
|
|
|
|
|
||
- |
|
Полученные результаты по |
||||||||
900 -4,0 -30 - |
|
зависимости |
индекса смеше |
|||||||
800 - 3,5- 25- |
|
ния |
от удельной |
деформации |
||||||
|
сдвига |
представлены |
на |
|||||||
700 -з,о - 20- |
|
рис. IX. 13. Из рисунка видно, |
||||||||
600 -2,5 - 15- |
|
что |
при увеличении |
деформа |
||||||
|
ции |
сдвига |
до значений |
у = |
||||||
|
|
J ___ L |
= 2500 -I- 2600 индекс смеше |
|||||||
|
|
|
ния |
возрастает, достигая |
пре |
|||||
|
|
|
дельного |
значения |
I = |
0,68. |
||||
Рис. IX. 14. Зависимость коэффициента дина |
Дальнейшее |
увеличение |
де |
|||||||
формации |
сдвига |
не |
вызывает |
|||||||
мической |
выносливости р, предела разрывной |
|||||||||
прочности о и относительного удлинения при |
заметного |
роста |
индекса |
сме |
||||||
разрыве |
е от деформации |
сдвига при смеше |
шения. |
|
|
|
|
|
||
нии на вальцах. |
|
|
|
|
|
|
Из сопоставления значений разрывной прочности, динамиче ской выносливости и остаточного удлинения при разрыве в зави симости от удельной деформации сдвига (рис. IX. 14) также сле дует, что их оптимум достигается при деформации сдвига, равной 2500—2600.
ВЫВОДЫ
Гидродинамический подход к описанию процесса вальцевания позволяет установить качественные и количественные зависимо сти между геометрическими характеристиками рабочего простран ства (зазора), свойствами полимера и технологическим режимом. Разработанные в настоящее время математические модели изотер мического вальцевания учитывают аномалию вязкости и дают воз можность рассчитывать все кинетические характеристики процесса (давление, распорные усилия, напряжение сдвига, вращающие мо менты).
Разработаны приближенные методы расчета смесительного воз действия, основанные на замене реального полимера модельной ньютоновской жидкостью. Эти методы позволяют использовать результаты лабораторных исследований для расчетов режимов высокопроизводительного производственного оборудования.
Литература
1. Зильверст Я. Я., Синцов А. А. Машины резинового производства. М. — Л., Госхимиздат, 1946. 407 с.
2. Торнер Р. В. Энциклопедия полимеров. М., «Советская энциклопедия», 1971,
с. 1224.
3.Машины и аппараты резинового производства. Под ред. Д. М. Барскова. М., «Химия», 1975. 600 с.
4.Торнер Р. В. Основные процессы переработки полимеров. М., «Химия», 1972. 453. с.
5. Козулин Н. А Ш апиро А. Я Г а в у р и н П. К. Оборудование |
заводов для |
||
производства пластических масс. Л., Госхимиздат, 1963. 783 с. |
с. 662—665. |
||
6. Каргин В. А., Соголова Т. А., ДАН СССР, |
1956, т. 108, № |
4, |
|
7. Торнер Р. В., Добролюбов Г. В., «Каучук и |
резина», 1958, |
№ |
4, с. 6—9. |
8. Bergen /. 7., Scott G. W.t J. Appl. Meehan., |
1951, v. 18, № |
1, p. 101—109. |
9.Красовский В. И. и др. В кн.: Машины и технология переработки полимеров. Л., ЛТИ им. Ленсовета, 1972, с. 3—10.
10.Бенин Н. Г., Немытков В. А., «Каучук и резина», 1966, № 10, с. 31—33.
11.Мещерский И. В. Гидродинамическая аналогия прокатки. Т. XXVIII. Петро град, Первый петроград. политехи, ин-т, 1919.
12.Тарг С. М. Основные задачи теории ламинарных течений. М., Гостехиздат, 1951. 156 с.
13.Acdichmlli <3., «Kautschuk», 1938, Bd. 14, № 1, S. 23—29.
14.Gaskell R. E., J. Appl. Meehan., 1950, v. 17, № 2, p. 334—349.
15.Маршалл Д. И. В кн.: Переработка термопластичных материалов. Под ред.
Э.Бернхардта. М., Госхимиздат, 1965, с. 428—456.
16.Pearson J. R. A., J. Fluid. Meehan., 1960, v. 7, № 4, р. 481—492.
17.Мак-Келви Д. М. Переработка полимеров. М., «Химия», 1965. 442 с.
18.Noboru Tokita, White /. L., J. Appl. Polymer Sci., 1966, v. 10, № 7, p. 1011— 1026.
19. Кузнецов Л. Я., «Каучук и резина», 1939, № 3, с. 70—78.
20. Торнер Р. В., Гудкова Л. Ф., ЖВХО .ш. Д. И. Менделеева, 1965, т. 10, № 2, е. 122—130.
21. Козачек А. А. Полимерное и резинообрабатывающее оборудование. ЦИНТИХИМНЕФТЕМЛШ, 1966, вып. 1, с. 61—65
22.Маленко К. С., Уласенко В. Ф., «Каучук и резина», 1965, № 2, с. 31; в кн.: Оборудование цля переработки полимеров». Киев, «Техника», 1964, с. 112—
120.
23.Buldgin D., Rubb. Plast. Age, 1961, v. 42, № 6, p. 715—722.
24.Bianchi Я., Bianchi Rubb. Chem. Technol., 1965, v. 38, № 2, p. 343—346.
25.Bianchi U., Pedemonte £., Rubb. Chem. Technol., 1965, v. 38, № 2, p. 347—351.
26. |
White |
J L., Metzner A. £., AIChE Journal, 1965, v. 11, № 3, p. 324—330. |
27. |
White 7. £., Tokita N., J. Appl. Polymer Sci., 1967, v. 11, № 2, p. 321—335. |
|
28. |
Rivlin |
R. S., Ericksen 7. £., J. Rational Meehan. Anal., 1955, v. 4, № 2, p. 323— |
29. |
329. |
|
Tordella /. £., J. Appl. Polymer Sci., 1963, v. 7, № 1, p. 215—222. |
||
30. |
Bartos O., J. Appl. Phys., 1964, v. 35, № 9, p. 2767—2772. |
|
31. |
White |
J. L., J. Appl. Polymer Sci, 1964, v. 8, № 11, p. 2339—2351. |
32.Розе H. £., Красовский В. Я., Мирзоев Р. Г. В кн.: Машины и технология переработки полимеров. Материалы конференции. Л., ЛТИ им. Ленсовета, 1967 с 25_35
33.Розе Я. В., ИФЖ, 1970, т. 13, № 2, с. 237—242.
34.Бекин Я. Г Валковые машины для переработки резиновых смесей (основы теории работы). Ярославль, Яросл. технол. ин-т, 1964. 28 с.
35. |
Балашов |
М. |
М.у Нефт. и |
хим. машиностроен., 1969, № 4, |
с. |
6—10. |
36. |
Скробин |
Ю. |
£., Тябин Я. |
£., Прикл. механ., 1969, т. 5, № |
5, |
с. 130—133. |
37.Pearson 7. R. A. Mechanical Principles of Polymer Melt Processing. London, Pergamon Press, 1966. 139 p.
38.Мирзоев P. Г., Красовский В. Я., Богданов В. В. В кн.: Машины и техноло гия переработки полимеров. Л., ЛТИ им. Ленсовета, 1969, с. 62—68.
39.Коротышев Е. В. Исследование процесса смешения на валковых машинах. Автореф. канд. дис. Л., ЛТИ им. Ленсовета, 1974.
КАЛАНДРОВАНИЕ
X. 1. ОПИСАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И КОНСТРУКЦИИ КАЛАНДРА
Каландрование можно определить, как непрерывное продавливание полимерного материала через зазор между вращающимися друг другу навстречу обогреваемыми полыми цилиндрами, при котором образуется бесконечный тонкий лист или пленка. В отли чие от вальцевания при каландровании полимерный материал про ходит через каждый зазор только один раз. Поэтому для получе ния листа или пленки с гладкой поверхностью приходится пропу скать ее через несколько (обычно два или три) зазоров. Каланд рование широко применяется в резиновой промышленности и про мышленности переработки пластмасс для изготовления тонких пленок и листов из полимерного материала, а также для наложе ния слоя полимерного материала на ткань.
Обычно каландрование производят на специализированных установках — каландровых агрегатах, главной частью которых яв ляется каландр [1, с. 374; 2, с. 39; 3; 4, с. 65; 7]. Схема типичного агрегата для изготовления пленки из ПВХ приведена на рис. X. 1. Приготовление композиции осуществляется в смесителе закрытого типа 1 (или смесителе непрерывного действия 1а). Готовая смесь выгружается из смесителя на валки питательных вальцов 2\ сре заемая с валков лента направляется в верхний зазор каландра. По пути к каландру лента проходит мимо головки детектора металла, прекращающего подачу массы в случае присутствия в ней круп ных металлических включений. Этим предотвращается возмож ность повреждения поверхности валков попадающими в полимер металлическими предметами. Если питание каландра осуществ ляется от экструдера, на нем устанавливаются стрейнирующая го ловка, решетка которой не пропускает никакие твердые предметы. Поэтому необходимость в установке детектора металла отпадает.
Выходящая из каландра 3 пленка поступает на охлаждающие барабаны 4, а затем пленка проходит через толщиномер 5, приспо собление для обрезки кромки 6 и принимается на бобину закаточ
ного устройства 7. |
двухвалко |
По числу валков каландры подразделяются на |
|
вые, трехвалковые, четырехвалковые и пятивалковые. |
Наиболее |