Modelowanie procesu wytłaczania jednoślimakowego z dozowanym zasilaniem polimerowych kompozytów drzewnych

• Autorzy: Wilczyński K. J. , Nastaj A. , Buziak K.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2018.7.9

Warianty tytułu

EN

Modeling of starve-fed single screw extrusion of wood-polymer composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono zagadnienie modelowania wytłaczania jednoślimakowego polimerowych kompozytów drzewnych z dozowanym zasilaniem wytłaczarki. Wykonano badania symulacyjno-doświadczalne wytłaczania kompozytu drzewnego na osnowie polipropylenu. Zastosowano klasyczny ślimak trójstrefowy. Na podstawie modelu komputerowego wytłaczania z dozowanym zasilaniem wykonano obliczenia symulacyjne uplastyczniania kompozytu, rozkładu ciśnienia i temperatury kompozytu oraz stopnia wypełnienia ślimaka. Wyniki symulacji potwierdzono doświadczalnie. Stwierdzono, że ślimak wypełnia się całkowicie tworzywem jedynie w końcowej części wytłaczarki, przed głowicą wytłaczarską, i tylko wtym obszarze jest generowane ciśnienie. Wielkość obszaru całkowitego wypełnienia ślimaka zależy od stosunku natężenia przepływu do prędkości obrotowej ślimaka. Wypełnienie ślimaka się zwiększa, gdy rośnie natężenie przepływu tworzywa (przy stałej prędkości obrotowej ślimaka) lub gdy maleje prędkość obrotowa ślimaka (przy stałym natężeniu przepływu tworzywa). Ciśnienie rośnie ze wzrostem natężenia przepływu tworzywa, a profil ciśnienia jest dobrze przewidywany.

EN

The paper discusses the numerical modeling of starve-fed single screw extrusion of wood-polymer composites. Simulation and experimental studies on the extrusion of wood-polypropylene composite have been performed using classical three-zone screw. Using a computer model of the process, the simulation calculations of polymer plasticization, pressure and temperature profiles as well as screw filling have been carried out and validated experimentally. It was found that the screw is fully filled with the polymer only in the end part of the extruder, before the extrusion die, and the pressure is generated only in this region. The size of the fully filled region of the screw depends on the ratio of the flow rate to the screw speed. The screw filling increases with an increase in the polymer flow rate (at the constant screw speed) or with a decreasein the screw speed (at the constant flow rate). The pressure increases with increasing flow rate, and the pressure profile is well predicted.

Słowa kluczowe

PL

wytłaczanie jednoślimakowe; kompozyty polimerowo-drzewne; modelowanie

EN

single screw extrusion; wood-polymer composites; modeling

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 63, nr 7-8
• Strony: 542--548
• Opis fizyczny: Bibliogr. 47 poz., rys.

Twórcy

autor

Wilczyński K. J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania, Zakład Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych, ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa

autor

Nastaj A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania, Zakład Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych, ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa

autor

Buziak K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania, Zakład Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych, ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa

Bibliografia

• [1] Bledzki A.K., Reihmane S., Gassan J.J.: Polymer-Plastics Technology and Engineering 1998, 37, 451. http://dx.doi.org/10.1080/03602559808001373
• [2] Oksman Niska K., Sain M.: “Wood-Polymer Composites”, Woodhead Publishing Limited, Abington Hall, Cambridge 2008.
• [3] Zajchowski S., Ryszkowska J.: Polimery 2009, 54, 674.
• [4] Li T.Q., Wolcott M.P.: Polymer Engineering and Science 2005, 45, 549. http://dx.doi.org/10.1002/pen.20308
• [5] Li T.Q., Wolcott M.P.: Polymer Engineering and Science 2006, 46, 114. http://dx.doi.org/10.1002/pen.20432
• [6] Li T.Q., Wolcott M.P.: Polymer Engineering and Science 2006, 46, 464. http://dx.doi.org/10.1002/pen.20505
• [7] Xiao K., Tzoganakis C.: ANTEC Plastics Annual Technical Conference, Conference Proceedings 2002, 38, 252.
• [8] Xiao K., Tzoganakis C.: ANTEC Plastics Annual Technical Conference, Conference Proceedings 2003, 39, 197.
• [9] Xiao K., Tzoganakis C.: ANTEC Plastics Annual Technical Conference, Conference Proceedings 2004, 40, 448.
• [10] Hristov V., Takács E., Vlachopoulos J.: Polymer Engineering and Science 2006, 46, 1204. http://dx.doi.org/10.1002/pen.20592
• [11] Santi R.C., Hage E.Jr., Vlachopoulos J., Correa C.A.: International Polymer Processing 2009, 24, 346. http://dx.doi.org/10.3139/217.2238
• [12] Lewandowski K., Piszczek K., Zajchowski S., Mirowski J.: Polymer Testing 2016, 51, 58. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2016.02.004
• [13] Wilczyński K.J.: Polimery 2018, 63, 213. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2018.3.5
• [14] Wilczyński K., Nastaj A., Lewandowski A. i in.: International Polymer Processing 2015, 30, 113. http://dx.doi.org/10.3139/217.3007
• [15] Wilczyński K., Buziak K., Bartnik M.: Polimery 2016, 61, 195. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2016.195
• [16] Ariffin A., Ahmad M.S.B.: Polymer-Plastics Technology and Engineering 2011, 50, 395. http://dx.doi.org/10.1080/03602559.2010.543228
• [17] 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
• [18] Tadmor Z.: Polymer Engineering and Science 1966, 6, 185. http://dx.doi.org/10.1002/pen.760060303
• [19] Tadmor Z., Duvdevani I., Klein I.: Polymer Engineering and Science 1967, 7, 198. http://dx.doi.org/10.1002/pen.760070313
• [20] Tadmor Z., Klein I.: “Engineering Principles of Plasticating Extrusion”, Van Nostrand Reinhold, New York 1970.
• [21] Acur E.E., Vlachopoulos J.: Polymer Engineering and Science 1982, 22, 1084. http://dx.doi.org/10.1002/pen.760221706
• [22] Potente H., Hanhart W., Schöppner V.: International Polymer Processing 1993, 8, 335. http://dx.doi.org/10.3139/217.930335
• [23] Wilczyński K.: Polymer-Plastics Technology and Engineering 1999, 38, 581. http://dx.doi.org/10.1080/03602559909351602
• [24] Altinkaynak A., Gupta M., Spalding M.A., Crabtree S.L.: International Polymer Processing 2011, 26, 182. http://dx.doi.org/10.3139/217.2419
• [25] Bawiskar S., White J.L.: International Polymer Processing 1995, 10, 105. http://dx.doi.org/10.3139/217.950105
• [26] Bawiskar S., White J.L.: International Polymer Processing 1997, 12, 331. http://dx.doi.org/10.3139/217.970331
• [27] Bawiskar S., White J.L.: Polymer Engineering and Science 1998, 38, 727. http://dx.doi.org/10.1002/pen.10238
• [28] Potente H., Melish U.: International Polymer Processing 1996, 11, 101. http://dx.doi.org/10.3139/217.960101
• [29] Potente H., Bastian M., Flecke J.: Advances 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
• [30] Vergnes B., Della Valle G., Delamare L.: Polymer Engineering and Science 1998, 38, 1781. http://dx.doi.org/10.1002/pen.10348
• [31] Hong M.H., White J.L.: International Polymer Processing 1999, 14, 136. http://dx.doi.org/10.3139/217.1538
• [32] Wilczyński K., White J.L.: International Polymer Processing 2001, 16, 257. http://dx.doi.org/10.3139/217.1645
• [33] Wilczyński K., White J.L.: Polymer Engineering and Science 2003, 43, 1715. http://dx.doi.org/10.1002/pen.10145
• [34] Wilczyński K., Jiang Q., White J.L.: International Polymer Processing 2007, 22, 198. http://dx.doi.org/10.3139/217.2001
• [35] Wilczyński K., Nastaj A., Lewandowski A., Wilczyński K.J.: Polimery 2011, 56, 45.
• [36] Wilczyński K., Lewandowski A., Wilczyński K.J.: Polymer Engineering and Science 2012, 52, 449. http://dx.doi.org/10.1002/pen.22103
• [37] Lewandowski A., Wilczyński K.J., Nastaj A., Wilczyński K.: Polymer Engineering and Science 2015, 55, 2838. http://dx.doi.org/10.1002/pen.24175
• [38] Wilczyński K., Lewandowski A., Wilczyński K.J.: Polymer Engineering and Science 2012, 52, 1258. http://dx.doi.org/10.1002/pen.23076
• [39] Wilczyński K., Nastaj A., Wilczyński K.J.: International Polymer Processing 2013, 28, 34. http://dx.doi.org/10.3139/217.2640
• [40] Wilczyński K.J., Nastaj A., Lewandowski A., Wilczyński K.: Polymer Engineering and Science 2014, 54, 2362. http://dx.doi.org/10.1002/pen.23797
• [41] Wilczyński K.J., Lewandowski A., Nastaj A., Wilczyński K.: International Polymer Processing 2016, 31, 82. http://dx.doi.org/10.3139/217.3154
• [42] Wilczyński K.J., Lewandowski A., Nastaj A., Wilczyński K.: Advances in Polymer Technology 2017, 46, 23. http://dx.doi.org/10.1002/adv.21873
• [43] Wilczynski K.J., Nastaj A.: Polimery 2015, 60, 199. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2015.199
• [44] Wilczyński K.J., Lewandowski A., Wilczyński K.: Polymer Engineering and Science 2016, 56, 1349. http://dx.doi.org/10.1002/pen.24368
• [45] Wilczyński K.J., Lewandowski A., Nastaj A., Wilczyński K.: Advances in Polymer Technology 2017, 36, 23. http://dx.doi.org/10.1002/adv.21570
• [46] Wilczyński K., Tyszkiewicz A.: Polimery 1996, 41, 107.
• [47] Lewandowski A., Wilczyński K.: Polimery 2018, 63, 444. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2018.6.5

Uwagi

PL

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