Proces wytłaczania jednoślimakowego z zastosowaniem dozownika − zwiększanie skali

• Autorzy: Nastaj Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2021.9.4

Warianty tytułu

EN

Scaling up of starve fed single screw extrusion

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowano metodę zwiększania skali procesu wytłaczania jednoślimakowego z dozowaniem tworzywa przy użyciu dozownika. Badania przeprowadzono na podstawie modelu komputerowego procesu przy zastosowaniu algorytmów genetycznych (technik ewolucyjnych). Podstawę metody stanowi program symulacji procesu wytłaczania GSEM (Global Screw Extrusion Model), który jest źródłem danych do optymalizacji, oraz specjalnie opracowany program zwiększania skali procesu GASES ST (Genetic Algorithm Screw Extrusion Scaling for Starve). Prace dotyczyły zmiany skali z poziomu wytłaczarki o średnicy ślimaka D=45 mm do poziomu wytłaczarki o D=60 mm, przy zachowaniu takiego samego stosunku L/D. Na podstawie symulacji zoptymalizowano szybkość obrotową ślimaka wytłaczarki, temperaturę poszczególnych stref układu uplastyczniającego i szybkość dozowania. Proces przeprowadzono wg kryterium minimalnego jednostkowego zużycia energii, maksymalnej szybkości uplastyczniania i najniższej temperatury tworzywa na wyjściu z głowicy.

EN

A method of scaling up the starve fed single screw extrusion of polymers has been developed. The research was carried out on the basis of a computer model of the process with the use of genetic algorithms (evolutionary techniques). The basis of the method is the GSEM (Global Screw Extrusion Model) extrusion simulation program, which is the source of data for optimization, and the specially developed GASES ST (Genetic Algorithm Screw Extrusion Scaling for Starve) program. The work involved changing the scale from the extruder with the screw diameter D=45 mm to the extruder with D=60 mm, while maintaining the same L/D ratio. Based on the simulation, the rotational screw speed, the temperature of individual zones of the plasticizing unit and the feeding rate were optimized. Scaling up was carried out according to the criteria of energy unit consumption, polymer melting rate and die temperature.

Słowa kluczowe

PL

wytłaczanie jednoślimakowe; zwiększanie skali; modelowanie

EN

single screw extrusion; scaling-up; modeling

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 66, nr 9
• Strony: 472--479
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Nastaj Andrzej

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

• https://orcid.org/0000-0002-5040-6733

Bibliografia

• [1] Covas J.A., Gaspar-Cunha A., Oliveira P.: International Journal of Forming Processes 1998, 1, 323.
• [2] Covas J.A., Gaspar-Cunha A., Oliveira P.: Polymer Engineering and Science 1999, 39, 443. https://doi.org/10.1002/pen.11434
• [3] Covas J.A., Gaspar-Cunha A.: “The Use of an Optimisation Approach to the Design of Extrusion Screw”, Materiały konferencyjne The Polymer Processing Society Sixteenth Annual Meeting (PPS- 16), Shanghai, Chiny 2000.
• [4] Covas J.A., Gaspar-Cunha A.: International Polymer Processing 2001, 16, 229. https://doi.org/10.3139/217.1652
• [5] Nastaj A., Wilczyński K.: Polimery 2018, 1, 38. https://doi.org/10.14314/polimery.2018.1.6
• [6] Nastaj A., Wilczyński K.: Polimery 2018, 4, 297. https://doi.org/10.14314/polimery.2018.4.7
• [7] Covas J.A., Gaspar-Cunha A.: International Polymer Processing 2009, 24, 67. https://doi.org/10.3139/217.2200
• [8] Gaspar-Cunha A., Covas J.A., Vergnes B.: “An Optimisation Methodology for Setting the Operating Conditions in Twin-Screw Extrusion”, Materiały konferencyjne The Polymer Processing Society Eighteenth Annual Meeting (PPS-18), Guimaraes, Portugalia 2002.
• [9] Gaspar-Cunha A., Poulesquen A., Vergnes B., Covas J.A.: International Polymer Processing 2002, 17, 202. https://doi.org/10.3139/217.1701
• [10] Covas J.A., Gaspar-Cunha A., Vergnes B.: Polymer Engineering and Science 2005, 45, 1159. https://doi.org/10.1002/pen.20391
• [11] Gaspar-Cunha A., Covas J.A.: International Journal of Natural Computing Research 2014, 4, 17. https://doi.org/10.4018/ijncr.2014010102
• [12] Denysiuk R., Recio G., Covas J.A., Gaspar-Cunha A.: Polymer Engineering and Science 2018, 58, 493. https://doi.org/10.1002/pen.24732
• [13] Covas J.A., Gaspar-Cunha A.: “A Scaling-up Methodology for Co-rotating Twin-Extruders”, Materiały konferencyjne the 27th Annual Meeting of the Polymer Processing Society (PPS-27), Marrakesh, Maroko, 10–14 maja 2011, str. 1.
• [14] Berzin F., David C., Vergnes B.: International Polymer Processing 2020, 35, 422. https://doi.org/10.1515/ipp-2020-350504
• [15] Nastaj A.: Polimery 2020, 5, 380. https://doi.org/10.14314/polimery.2020.5.6
• [16] Nastaj A.: Polimery 2020, 6, 468. https://doi.org/10.14314/polimery.2020.6.6
• [17] Nastaj A., Wilczyński K.: Polymers 2020, 12, 149. https://doi.org/10.3390/polym12010149
• [18] Wilczyński K., White J.L.: Polimery 2008, 53, 754. https://doi.org/10.14314/polimery.2008.754
• [19] Wilczyński K., Nastaj A., Lewandowski A., Wilczyński K.J.: Polimery 2011, 56, 45. https://doi.org/ 10.14314/polimery.2011.045
• [20] Wilczyński K., Lewandowski A., Wilczyński K.J.: Polymer Engineering and Science 2012, 52, 1258. https://doi.org/10.1002/pen.23076
• [21] Lewandowski A., Wilczyński K.J., Nastaj A., Wilczyński K.: Polymer Engineering and Science 2015, 55, 2838. https://doi.org/10.1002/pen.24175
• [22] Wilczyński K., Lewandowski A., Wilczyński K.J.: Polymer Engineering and Science 2012, 52, 1258. https://doi.org/10.1002/pen.23076
• [23] Wilczyński K., Nastaj A., Wilczyński K.J.: International Polymer Processing 2013, 28, 34. https://doi.org/10.3139/217.2640
• [24] Wilczyński K.J., Nastaj A., Lewandowski A. et al.: Polymer Engineering and Science 2014, 54, 2362. https://doi.org/10.1002/pen.23797
• [25] Gale M.: Advances in Polymer Technology 1997, 16, 251.https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2329
• [26] Thompson M.R., Donoian G., Christiano J.P.: Polymer Engineering and Science 2000, 40, 2014. https://doi.org/10.1002/pen.11334
• [27] Wilczyński K.J., Lewandowski A., Nastaj A. et al.: International Polymer Processing 2016, 31, 82. https://doi.org/10.3139/217.3154
• [28] Wilczyński K.J., Lewandowski A., Nastaj A. et al.: Advances in Polymer Technology 2017, 36, 23. https://doi.org/10.1002/adv.21570
• [29] Wilczyński K.J., Lewandowski A., Wilczyński K.: Polymer Engineering and Science 2016, 56, 1349. https://doi.org/10.1002/pen.24368
• [30] Wilczyński K.J., Nastaj A., Wilczyński K.: Advances In Polymer Technology 2018, 37, 2142. https://doi.org/10.1002/adv.21873
• [31] Wilczyński K., Nastaj A., Lewandowski A. et al.: International Polymer Processing 2015, 30, 113. https://doi.org/10.3139/217.3007
• [32] Wilczyński K., Buziak K., Wilczyński K.J. et al.: Polymers 2018, 10, 295. https://doi.org/10.3390/polym10030295
• [33] Rauwendaal C.: “Polymer Extrusion”, Carl Hanser Verlag, Munich 2014.
• [34] Hensen F., Knappe W., Potente H.: “Handbuch der Kunststoff-Extrusiontechnik. Grundlagen”, Carl Hanser Verlag, Munich 1989.
• [35] McKelvey J.M.: “Polymer Processing”, John Wiley & Sons Inc, New York 1962.
• [36] Stevens M.J., Covas J.A.: “Extruder Principles and Operation”, Springer, Berlin/Heidelberg 1995. 8 POLIMERY 2021, 66, nr 9
• [37] Campbell G.A., Spalding M.A.: “Analyzing and Troubleshooting Single-Screw Extruders”, Carl Hanser Verlag, Munich 2013.
• [38] Chung Ch.I.: “Extrusion of Polymers. Theory and Practice”, Carl Hanser Verlag, Munich 2019.
• [39] Chen B., Zhu L., Zhang F. et al.: “Process Development and Scale-Up. In Developing Solid Oral Dosage Forms”, Elsevier, Amsterdam 2017, str. 821.
• [40] Wilczyński K.: “Rheology in Polymer Processing. Modeling and Simulation”, Carl Hanser Verlag, Munich 2021.
• [41] Wilczynski K., Nastaj A., Lewandowski A. et al.: Polymer-Plastics Technology and Engineering 2012, 51, 626. https://doi.org/10.1080/03602559.2012.659313
• [42] Wilczynski K., Nastaj A., Lewandowski A. et al.: Polymers 2019, 11, 2106. https://doi.org/10.3390/polym11122106
• [43] Nastaj A.: Polimery 2021, 6, 331. https://doi.org/10.14314/polimery.2021.6.1
• [44] Nastaj A., Wilczyński K.: Polymers 2021, 13, 1547. https://doi.org/10.3390/polym13101547

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).