Uogólniony model uplastyczniania tworzyw polimerowych w procesie wytłaczania

• Autorzy: Lewandowski A. , Wilczyński K.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2018.6.5

Warianty tytułu

EN

General model of polymer melting in extrusion process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono uogólnioną metodę modelowania uplastyczniania tworzyw polimerowych w procesie wytłaczania, niezależną od sposobu wytłaczania i niewymagającą znajomości mechanizmu uplastyczniania. Proponowana metoda polega na modelowaniu przepływu dwufazowego (płyn/ciało stałe) jako przepływu jednofazowego, w którym materiał występuje w stanie stałym lub płynnym, w zależności od warunków przepływu. Zastosowano równanie reologiczne Crossa-WLF (Williamsa-Landela-Ferry’ego), umożliwiające zdefiniowanie tworzywa w stanie stałym jako płynu o dużej lepkości, natomiast tworzywa w stanie uplastycznionym jako płynu o małej lepkości. Zagadnienie rozwiązywano w odniesieniu do wytłaczania jednoślimakowego, z założeniem przepływu nienewtonowskiego, trójwymiarowego, nieizotermicznego, z zastosowaniem narzędzi obliczeniowej mechaniki płynów (ang. CFD, Computational Fluid Dynamics). Przebieg uplastyczniania był definiowany przez rozkład temperatury płynu, wyznaczający obszar ciała stałego i obszar płynu.

EN

A procedure of general modeling of polymer melting in extrusion process has been presented. The procedure is independent on the type of extrusion, and does not require any knowledge of melting mechanism. The procedure involves modeling the two-phase flow (fluid/solid) as a single-phase flow in which the material, depending on the flow conditions, is solid or fluid. Cross-WLF rheological model has been used, which defines the solid polymer as a high viscosity fluid, while the polymer melt as a low viscosity fluid. The problem has been solved for single screw extrusion process as a three-dimensional, non-isothermal, non-Newtonian flow using CFD (Computational Fluid Dynamics) software. Melting progress is defined by the temperature distribution which determines the regions of solid and fluid.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie; wytłaczanie; uplastycznianie tworzywa

EN

modeling; extrusion; polymer melting

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 63, nr 6
• Strony: 444--452
• Opis fizyczny: Bibliogr. 43 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Lewandowski A.

• Politechnika Warszawska, Instytut Technik Wytwarzania, ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa

autor

Wilczyński K.

• Politechnika Warszawska, Instytut Technik Wytwarzania, ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa

Bibliografia

• [1] Carley J.F., Mallouk R.S., McKelvey J.M.: Industrial and Engineering Chemistry 1953, 45, 974. http://dx.doi.org/10.1021/ie50521a032
• [2] Maddock B.H.: SPE Journal 1959, 15, 383.
• [3] Street L.F.: International Plastics Engineering 1961, 1, 289.
• [4] Wilczyński K., Lewandowski A., Wilczyński K.J.: Polymer Engineering and Science 2012, 52, 1258. http://dx.doi.org/10.1002/pen.23076
• [5] Tadmor Z.: Polymer Engineering and Science 1966, 6, 185. http://dx.doi.org/10.1002/pen.760060303
• [6] Tadmor Z., Duvdevani I.J., Klein I.: Polymer Engineering and Science 1967, 7, 198. http://dx.doi.org/10.1002/pen.760070313
• [7] Tadmor Z., Klein I.: “Engineering Principles of Plasticating Extrusion”, Van Nostrand Reinhold, New York 1970.
• [8] Agur E.E., Vlachopoulos J.: Polymer Engineering and Science 1982, 22, 1084. http://dx.doi.org/10.1002/pen.760221706
• [9] Potente H., Hanhart W., Schoppner V.: International Polymer Processing 1993, 8, 335. http://dx.doi.org/10.3139/217.930335
• [10] Wilczyński K.: Polymer-Plastics Technology and Engineering 1999, 38, 581. http://dx.doi.org/10.1080/03602559909351602
• [11] White J.L., Chen Z.: Polymer Engineering and Science 1994, 34, 229. http://dx.doi.org/10.1002/pen.760340309
• [12] Bawiskar S., White J.L.: International Polymer Processing 1995, 10, 105. http://dx.doi.org/10.3139/217.950105
• [13] Bawiskar S., White J.L.: International Polymer Processing 1997, 12, 331. http://dx.doi.org/10.3139/217.970331
• [14] Bawiskar S., White J.L.: Polymer Engineering and Science 1998, 38, 727. http://dx.doi.org/10.1002/pen.10238
• [15] Potente H., Ansalh J., Klarholz B.: International Polymer Processing 1994, 9, 11. http://dx.doi.org/10.3139/217.940011
• [16] Potente H., Melish U.: International Polymer Processing 1996, 11, 101. http://dx.doi.org/10.3139/217.960101
• [17] Potente H., Bastian M., Flecke J.: Advances in Polymer Technology 1999, 18, 147. h t t p : / / d x . d o i . o r g / 1 0 . 1 0 0 2 / ( S I C I ) 1 0 9 8 -2329(199922)18:2<147::AID-ADV5>3.0.CO;2-X
• [18] Vergnes B., Della Valle G., Delamare L.: Polymer Engineering and Science 1998, 38, 1781. http://dx.doi.org/10.1002/pen.10348
• [19] Hong M.H., White J.L.: International Polymer Processing 1998, 13, 342. http://dx.doi.org/10.3139/217.980342
• [20] Hong M.H., White J.L.: International Polymer Processing 1999, 14, 136. http://dx.doi.org/10.3139/217.1538
• [21] Wilczyński K., White J.L.: International Polymer Processing 2001, 16, 257. http://dx.doi.org/10.3139/217.1645
• [22] Wilczyński K., White J.L.: Polymer Engineering and Science 2003, 43, 1715. http://dx.doi.org/10.1002/pen.10145
• [23] Wilczyński K., Jiang Q., White J.L.: International Polymer Processing 2007, 22, 198. http://dx.doi.org/10.3139/217.2001
• [24] Wilczyński K., Nastaj A., Lewandowski A., Wilczyński K.J.: Polimery 2011, 56, 45.
• [25] Wilczyński K., Lewandowski A., Wilczyński K.J.: Polymer Engineering and Science 2012, 52, 449. http://dx.doi.org/10.1002/pen.22103
• [26] Lewandowski A., Wilczyński K.J., Nastaj A., Wilczyński K.: Polymer Engineering and Science 2015, 55, 2838. http://dx.doi.org/10.1002/pen.24175
• [27] Thompson M.R., Donoian G., Christiano J.P.: Polymer Engineering and Science 2000, 40, 2014. http://dx.doi.org/10.1002/pen.11334
• [28] Wilczyński K., Nastaj A., Wilczyński K.J.: International Polymer Processing 2013, 28, 34. http://dx.doi.org/10.3139/217.2640
• [29] Wilczyński K.J., Nastaj A., Lewandowski A., Wilczyński K.: Polymer Engineering and Science 2014, 54, 2362. http://dx.doi.org/10.1002/pen.23797
• [30] Potente H., Schulte H., Effen N.: International Polymer Processing 1993, 8, 224. http://dx.doi.org/10.3139/217.930224
• [31] Potente H., Bornemann M.: International Polymer Processing 2008, 23, 345. http://dx.doi.org/10.3139/217.2159
• [32] Steller R., Iwko J.: International Polymer Processing 2008, 23, 252. http://dx.doi.org/10.3139/217.2041
• [33] Iwko J., Steller R.: International Polymer Processing 2008, 23, 263. http://dx.doi.org/10.3139/217.2042
• [34] Iwko J., Steller R., Wróblewski R., Kaczmar J.: Polimery 2015, 60, 644. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2015.644
• [35] Altinkaynak A., Gupta M., Spalding M.A., Crabtree S.L.: International Polymer Processing 2011, 26, 182. http://dx.doi.org/10.3139/217.2419
• [36] Wilczyński K., Nastaj A., Lewandowski A., Wilczyński K.J.: Polymer-Plastics Technology and Engineering 2012, 51, 626. http://dx.doi.org/10.1080/03602559.2012.659313
• [37] Wilczyński K., Nastaj A., Lewandowski A. i in.: International Polymer Processing 2015, 30, 113. http://dx.doi.org/10.3139/217.3007
• [38] Wilczyński K.J., Buziak K.: Polimery 2017, 62, 680. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2017.680
• [39] Wilczyński K.J., Nastaj A.: Polimery 2015, 60, 199. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2015.199
• [40] Wilczyński K.J., Lewandowski A., Wilczyński K.: Polymer Engineering and Science 2016, 56, 1349. http://dx.doi.org/10.1002/pen.24368
• [41] www.ansys.com
• [42] Wilczyński K., Tyszkiewicz A.: Polimery 1996, 41, 107.
• [43] Wilczyński K.: „Reologia w przetwórstwie tworzyw sztucznych”, WNT, Warszawa 2001.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).