Effectiveness of polyethylene extrusion in a single-screw grooved feed extruder

• Autorzy: Sasimowski E. , Sikora J. W. , Królikowski B.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2014.505

Warianty tytułu

PL

Efektywność wytłaczania polietylenu przy użyciu wytłaczarki jednoślimakowej ze strefą rowkowaną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a description of a modern direct screw drive carried out by a torque motor of a torque 300 Nm, maximum rotational speed 500 rpm and power 15.7 kW. The operation of the torque, its advantages and disadvantages were described. In the extruder plasticizing system in the feed opening zone and part of the feed zone, an exchangeable smooth sleeve and a grooved sleeve with 6 or 8 longitudinal grooves were used. For research, low density polyethylene of the commercial name Malen E and symbol FGNX 23-D006 was used. In the extruder barrel, a special screw was mounted 25 mm in diameter and L/D = 24, with elements of intensive shearing and mixing, constructionally adapted to the grooved section. The research was conducted in the wide range of rotational screw speeds from 1.67 to 8.33 rps.

PL

Badano proces wytłaczania polietylenu małej gęstości z zastosowaniem wytłaczarki, w której ślimak był napędzany bezpośrednio za pomocą silnika momentowego o momencie obrotowym 300 Nm, maksymalnej szybkości obrotowej 500 obr/min i mocy 15,7 kW. W układzie uplastyczniającym wytłaczarki, w strefie zasypu i części strefy zasilania zastosowano wymienną tuleję gładką oraz tuleję rowkowaną z 6 oraz 8 rowkami wzdłużnymi. W cylindrze wytłaczarki zamontowano ślimak specjalny o średnicy 25 mm i stosunku L/D = 24, z elementami intensywnego mieszania i ścinania, przystosowany konstrukcyjnie do strefy rowkowanej. Badania prowadzono w szerokim zakresie szybkości obrotowej ślimaka, od 1,67 do 8,33 s^-1. Dla różnych rozwiązań konstrukcyjnych strefy rowkowanej wyznaczono zależności: masowego natężenia przepływu tworzywa, mocy pobieranej przez wytłaczarkę oraz jednostkowego zużycia energii, od szybkości obrotowej ślimaka. Stwierdzono, że zastosowanie tulei z 6 rowkami skutkuje zwiększeniem masowego natężenia przepływu tworzywa (odpowiednio, 17,5 %; 8,6 %; 5,5 %; 3,2 % oraz 5,7 %) w porównaniu z wartością uzyskiwaną w przypadku wykorzystania tulei z powierzchnią wewnętrzną jednolitą geometrycznie. Zastosowanie tulei z ośmioma rowkami wpływa na dalsze zwiększenie natężenia przepływu, jednak tylko w ograniczonym zakresie szybkości obrotów ślimaka. Obliczone wartości jednostkowego zużycia energii są bardzo obiecujące. Wyniki wskazują, iż wykorzystanie we współczesnych wytłaczarkach silnika o stałym, dużym momencie obrotowym, niezależnym od szybkości obrotowej i przenoszącym napęd bez przekładni redukcyjnej, jest uzasadnione ekonomicznie.

Słowa kluczowe

EN

single screw extruder; grooved feed extruder; grooved sleeve; direct screw drive; low-density polyethylene

PL

wytłaczarka jednoślimakowa; wytłaczarka ze strefą rowkowaną; tuleja rowkowana; napęd bezpośredni ślimaka; polietylen małej gęstości

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 59, nr 6
• Strony: 505--510
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys.

Twórcy

autor

Sasimowski E.

• Lublin University of Technology, Department of Polymer Processing, Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

autor

Sikora J. W.

• Lublin University of Technology, Department of Polymer Processing, Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland
• [e-mail]

autor

Królikowski B.

• Institute for Engineering of Polymer Materials and Dies, M. Skłodowskiej-Curie 55, 87-100 Toruń, Poland

Bibliografia

• [1] Darnell W.H., Mol E.A.J.: Soc. Plast. Eng. J. 1956, 1, 20.
• [2] Boes D.: Kunststoffe 1970, 5, 294.
• [3] Knights M.: Plast. Technol. 1996, 10, 46.
• [4] Sikora J.W.: Polimery 1997, 42, 565.
• [5] Yun K.S., Spalding A.: „An experimental investigation of solids conveying in smooth and grooved barrel single-screw plasticating extruders”, The Polymer Processing Society, 14th Annual Meeting, Yokohama, Japan 1998.
• [6] Maddock B.H.: SPE Journal 1967, 7, 23.
• [7] Menges G., Hegele R.: Kunstoffberater 1970, 11, 1071.
• [8] Stasiek J.: „Układy uplastyczniające wytłaczarek jednoślimakowych”, OBR Metalchem, Toruń 1994.
• [9] Boes D., Kramer A., Lohrbacher V., Schneiders A.: Kunststoffe 1990, 6, 659.
• [10] Krueger L.W.: „Grooved feed extrusion”, 39th ANTEC, Boston, USA 1981.
• [11] Stasiek J.: „Wytłaczanie tworzyw polimerowych. Zagadnienia wybrane”, Publisher of University of Technology and Life Science, Bydgoszcz 2008.
• [12] Rauwendaal Ch., Sikora J.W.: Int. Polym. Proc. 2000, 15, 133.
• [13] Samujło B., Sikora J.W.: Przetwórstwo Tworzyw 2012, 5 (149), 511.
• [14] Sasimowski E.: Polimery 2008, 53, 47.
• [15] Sikora J.W., Sasimowski E.: Kunststoffe International 2006, 7, 104.
• [16] Sikora J.W., Sasimowski E.: Kunststoffe International 2006, 9, 89.
• [17] Sikora J.W.: Polimery 2006, 51, 285.
• [18] Polish pat. 199 018 (2008).
• [19] Sikora J.W.: „Selected problems of polymer extrusion”, Lublin University of Technology, WNGB, Lublin 2008.
• [20] Polish pat. 199 019 (2008).
• [21] Sikora J.W.: „Chapter 5 Screw extrusion” in „Advances in Polymer Processing” (Ed. Sabu T., Yang W.), Woodhead Publishing Limited, Oxford — Cambridge — New Delhi 2009, pp. 106—142.
• [22] Sikora J.W, Samujło B.: „The Effectiveness of The Single Screw Extrusion of Selected Thermoplastic Polymers” in „New materials and it technologies in production engineering” (Ed. Świæ A., Lipski J.), Lublin Scientific Society, Lublin 2011, pp. 7—17.
• [23] Polish pat. appl. 383 596 (2008).
• [24] http://www.basellorlen.pl/inside.php?pg=c1f00a592ecfd2edb8dd3ae3230588ac (accessed May 2013).
• [25] Rauwendaal Ch.: „Polymer Extrusion”, Carl Hanser Verlag, Munich 2001.
• [26] Sikora R.: „Przetwórstwo tworzyw wielkocz¹steczkowych”, Educational Publishing, Warsaw 1993.
• [27] Tadmor Z., Gogos C.G.: „Principles of polymer processing”, J. Wiley and Sons Publishers, USA—Canada 2006.
• [28] White J.L., Potente H.: „Screw extrusion”, Carl Hanser Verlag, Munich 2003.