Эксперименты
Серия экспериментов проводились с использованием семи(7) винтов конструкции и четыре(4) материала. Эта работа будет сосредоточена на трех винтах и двух материалов, ПВД и ПП.
Габаритные размеры единицы пластифицирования являются следующие:
диаметр шнека 36 мм
L/D=22:1
четыре зоны нагрева
Винты используемые в этом исследовании являются:
обычные три стадии винта с длиной секции 10D, 8D и 4D. Канал глубиной в секции корма и дозирования 6,4 мм и 2,3 мм, соответственно. Шаг винтовой резьбы равен диаметру. Полет(!) шириной 4 мм.
Винт, который имеет опять три зоны 11D, 6.5D и 4.5D. Имеет твердые передачи зоны с глубинной 7,2 мм. Вторая зона сжатия; конец глубины 3 мм. В этой секции следует «Мейлефер» стиль барьера секции с постоянным зазором. Шаг первичного полета постоянно везде и равен диаметру. Вторичный полет путешествует линейно по первичному каналу на расстояние в 4,5D. Его шаг 41,1 мм. Зазор барьера 0,75 мм.
Третий винт это «барьер» винт с тремя секциями. Первая секция это транспортировка твердых веществ(6,5D), вторая это Эффективный барьер(9,7D) и последний из которого является еще одна секция барьера(5,8D), но с различной глубиной канала вверх и вниз(так называемые «волны» секции). Периодичность колебаний составляет 1D. Профиль детали подробного описания является собственностью и не могут быть предоставлены.
Зона температур были установлены до 190 °С, 200 °С, 210 °С, 210 °С для ПВД и 221 °С, 227 °С, 232 °С, и 232 °С для ПП. Винт оборотов в минуту были установлены в 100, 125, и 150 1/мин. Контрольные анализы, которые были пресс-формы для литья под давлением по существу плоскими коробками.
Изучено значения времени восстановления для винтов для 100, 125 и 150 оборотов в минуту и объемная температура расплава при 100 оборотов в минуту. Температура была измерена в конце каждого испытания ручным зондом(датчиком).
После выполнения предварительных испытаний, красный цвет концентрата был добавлен в ПП материал на 1% смеси. Это обеспечило качественную оценку возможностей смешивание цветов каждого дизайна винта. Пример смешивание цветов для всех винтов показано на рисунке 3. Видно, что качестве смешивания цветов(однородность) улучшается с увеличением числа винтов.
Для каждого эксперимента, машины литья под давлением действующие полчаса, чтобы достичь температурного баланса.
Материал используемые для экспериментов ПВД 12 МФО и ПП 4 МФО.
винт 1
винт 2
винт 3
Рисунок 3. Цвет для смешивания изученных винтов
Моделирование
Моделирование было сосредоточено на двух аспектах. Первый это предсказывание и сравнение измеримых переменных, время восстановления и температура материала. Второй аспект заключается, чтобы найти какое-то представление материала смешивание, чтобы получить по крайней мере качественное соответствие образцов на рисунке 3.
Моделирование было выполнено коммерчески доступными программами; модуль «Compuplast ® литье под давлением пластификации». Процесс условия и размер винта были взяты, как описано в экспериментальных условиях выше.
Расчетное время восстановления и его сравнение с измеренным значением представлены в таблице 1 и таблице 2. Видно, что сравнение достаточно близко; максимальная разница составляет 0,3 сек.
Таблица 1. Сравнение времени восстановления для ПВД; MRT-измереямое время восстановления, CRT-рассчитанное время восстановления
Винт |
100 обор в мин |
125 обор в мин |
150 обор в мин |
|||||
|
MRT (s) |
CRT (s) |
MRT (s) |
CRT (s) |
MRT (s) |
CRT (s) |
||
#1 |
5,3 |
5,6 |
4,5 |
4,8 |
3,8 |
4,1 |
||
#2 |
6,5 |
6,7 |
5,1 |
5,3 |
4,4 |
4,6 |
||
#3 |
5,1 |
5,3 |
4,2 |
4,4 |
3,5 |
3,8 |
Таблица 2. Сравнение времени восстановления для ПП; MRT-измеряемое время восстановление, CRT-рассчитанное время восстановления.
Винт |
100 обор в мин |
125 обор в мин |
150 обор в мин |
|||||
|
MRT (s) |
CRT (s) |
MRT (s) |
CRT (s) |
MRT (s) |
CRT (s) |
||
#1 |
5,4 |
5,3 |
4,9 |
4,7 |
4,4 |
4,3 |
||
#2 |
6,4 |
6,3 |
5,1 |
4,9 |
4,4 |
4,2 |
||
#3 |
5,3 |
5,1 |
4,7 |
4,6 |
4,3 |
4,2 |
Конечная температура на 100 оборотах в минуту и для обоих материалов приведены в таблице 3 и 4. Видно, что это соответствие также весьма хорошее.
Таблица 3. Сравнение окончательных температур для ПВД; MT – измеряемая температура, CT – рассчитанная температура
Винт |
100 обор в мин |
|
|
MT (°C) |
CT (°C) |
#1 |
208 |
211 |
#2 |
206 |
209 |
#3 |
206 |
208 |
Таблица 4. Сравнение окончательных температур для ПП; MT – измеряемая температура, CT – рассчитанная температура
Винт |
100 обор в мин |
|
|
MT (°C) |
CT (°C) |
#1 |
231 |
230 |
#2 |
230 |
228 |
#3 |
228 |
227 |
Последнее сравнение сосредоточено на винт смешивания. Материал смешивания производится со сдвигом и удлинением. Так как это не сто процентов ясно, какая переменная отвечает за смешивание, мы покажем, для каждого винта, что мы считаем, имеет важное значение; максимальная скорость сдвига на винт корня и высокая скорость удлинения вдоль винта. Эти значения приведены для 100 оборотов в минуту в таблице 5. Образцы на рисунке 3 были готовы к таким же оборотам в минту.
Таблица 5. Максимальная скорость сдвига корня(ССК) для каждого винта и максимальная скорость удлинения(МСУ)
Винт |
RSr (1/с) |
MEl (1/с) |
|
#1 |
65 |
< 1 |
|
#2 |
457 |
< 2 |
|
#3 |
662 |
42 |
Значения в таблице 5 показывают, что винт #1, который не имеет поток сокращений, обладает низкой скорости сдвига на поверхности основание винта. Она также практически не удлиняет поток, поскольку нет ограничений потока и профиль винта изменяется очень постепенно.
Винт #2 имеет секцию барьера в конце. Скорость сдвига через барьер составляет около 450 с-1; намного выше, чем в первом винте. Поскольку секция барьера используется для смешивания только сдвига, полностью используется для смешивания. Даже тогда, когда винт барьера, и ограничение расхода, удлинение потока слаб здесь, потому что материал охватило барьер вращения винта и не слишком много материала испытывает удлинение деформации.
Винт #3 имеет секцию барьера, используемая для плавления и еще одна секция барьера с различной глубиной винта. Поскольку барьер разрыв малый, чем для второго винта скорость сдвига здесь выше. Что вероятно, более важным является то, что материал опыта более удлиненной деформации из-за изменения глубины профиля винта. Удлинение составляет около 40 с-1.
Рисунок 3 показывает, что худшее смешивание достигается на винте №1, где мы можем наблюдать линии разных цветов. Это означает, что красный цвет концентрата не очень хорошо перемешивается. Цвет концентрата в пример подготовленного винта №2 смешивается лучше, но мы все еще можем видеть некоторые неоднородности. Лучший цвет смешивания концентрата достигается с помощью винта #3; пример, казалось, совершенно однородный по цвету. Сравнение этих наблюдений со значениями в таблице 5 показывает, что когда материал характеризуется высокой скоростью сдвига, улучшается смешивание цветов. В то же время, если очень хорошее перемешивание необходимо, лучше всего создать сильное удлинение потока. Видно, что значение удлинения показатель вытягивания с винтом #3 примерно на порядок величины ниже, чем скорость сдвига достигнуто барьером, но эффект смешивание выше.
Общая постановка для литьевого формования и экструзии в том, что в области смешивания, больше усилий должно быть направлено на лучшее понимание взаимосвязи между скоростью деформации компонентов и качество смешивания, потому что это представляет ключ к преобразованию слова «качество» и «хорошее перемешивание» в более и лучшем количественных переменных.