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Chemical Engineering

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押し出しによる力法律モデルのデモ
 

押し出しによる力法律モデルのデモ

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押出成形、チューブ用自動車部品、玩具など、さまざまなパイプなどの定義済み図形高分子と他の材料に変換する工業プロセスです。産業機械の設計前に小規模で検討されています。押出成形用の一般的な材料は、共重合体、ポリエチレン、ポリオレフィンです。押出中に、は、固体フィードとして知られている熱のプラスチック材料が運ばれ、混合、溶融は。物質は、死ぬ、それが冷却し、非柔軟なプロパティへの再開後と呼ばれる金型を通して渡されます。簡単なラボの押出機は、力法律モデルを用いた高分子の出力に影響するさまざまなパラメーターを調査する使用ことができます。さらに、条件と押し出し形状だけでなく、理論的な行動からの偏差を動作間の関係を確立できます。このビデオでは、押出機のしくみ、それを操作する方法および力法律モデルを使用して、プロセスを評価する方法を説明します。

押出機は、異なる温度帯と中心線を中心に回転するスクリュを制御する抵抗加熱要素を持つ円筒容器から成る、バレルを高分子ペレットでフィード ホッパーで構成されています。ネジのチャネルは、混合、溶解を促進するフィーダーで広い。しかし、チャンネルになりますます狭い、ねじの長さに沿って浅い。ネジは、フィードを溶かすボリュームとビルドアップと圧力の低減のため経理フィーダーから安定した輸送を確保する設計されています。溶融高分子の挙動は、温度、圧力、粘度はずり速度、剪断応力の比は、によって異なります。ほとんどのポリマーのために温度およびせん断率、それら非ニュー トン流体粘度が低下します。具体的には、高分子の溶融は、通常、粘弾性との流れが力法律モデルによって記述されます。べき乗則には、2 つの経験的な定数が含まれています。M は粘度と強く温度依存している係数です。N も温度と異なる場合があります。力法律の定数は、体積流量、圧力、およびジオメトリから計算できます。流量は、ダイ出力以上の 2 つの時間間隔の計量で確立されます。今、あなたは押出機のしくみを知って、実際の実験で力法律モデルを適用してみましょう。

この実験で使用されている熱可塑性の素材は、高密度ポリエチレン共重合体、エチレンと長鎖オレフィンの両方のリンクを含む。開始に排気を有効にします。高分子ペレットを取るし、押出機のホッパーを入力します。モーターのスイッチがオフであることを確認し、メイン スイッチの電源を入れます。温度設定は、使用材料に調整必要があります。約 5 に 20 ° c の融点以上約 200 ° c である高分子のゾーンの 1 つの温度を設定します。円筒金型、220 や 250 の摂氏温度間の温度は、3 つのゾーンの温度を設定します。最後に、ゾーンでゾーン 1 と 3 の間にある 2 つの温度を設定します。目的のセット ポイントを迎えるかどうかを参照してくださいすべての加熱ゾーンの温度を確認してください。セット ポイントに達すると、最低 1 時間、熱の浸透と呼ばれる位相を待ちます。それ以外の非定常流れの結果として死亡に過度に高い圧力をかけることができますが、残留固体高分子の融解熱の浸透が保証されます。

モーターをオンにします。低回転から始まるスイッチを使用して希望の速度を設定します。ポリマーは最低必要な速度に到達するまでに金型を終了するよう、徐々 に速度を上げます。3,000 psi 死ぬ圧力を超えないようにします。所望の速度に達した後、10 分の押出機を実行します。十分な樹脂ペレット、ようにホッパーを定期的にチェックします。事前サンプル コレクションに使用する鍋の重量を量る。安全手袋を入れてください。はさみを使って、慎重に前加重パンに非常に熱い押し出しをカット、流量を算出する測定された時間間隔の押し出された高分子の質量をはかります。マイクロメータをもつ押し出しリボンの直径を測定します。スピード コント ローラーを使用すると、新しい設定にセット ポイントを調整し、10 分待ちます。以前に実行のサンプルとデータを収集します。異なる温度でのデータ セットを取得するには、速度を下げるし、ゾーンのセット ポイントを調整する温度コント ローラーを使用します。サンプルを収集する前に 15 分間待ちます。

押出機モーター スイッチ、メイン スイッチの両方の電源を切ります。質量率とポリマーの溶融密度を使用して、体積流量、粘度、m と力法インデックス、n, 特定の金型温度で物質の特徴を最高の弾性率を決定するため Q. 使用電力法を計算します。これら 2 つの式の間の要は、バレルの圧力損失にせん断応力を関連する運動量バランスです。体積流量を得ることができる解決微分方程式にこれらの 3 つの方程式を組み合わせます。この方程式を線形化し、m と n を検索し、結果を比較する線形および非線形回帰を使用します。今、データを分析し、どれだけそれは力法律モデルによる装着は、かどうかそれがすべてでモデルと一貫性を確認しましょう。

圧力, P、Q 流量の関係を示しています。 このグラフで力法律モデルへの回帰が見られます。決定係数は、よい適合を示しています。パワー指数、n、および粘度、弾性係数 m、ことを示す、擬は、せん断率増加、粘度減少として。常温では、水より粘度 10 百万倍以上、グリセリンより粘度 10,000 回です。流量は、高分子の滑りではなく死ぬうねり比率のいくつかのわずかな影響があるように見えた。要約すると、それは運動量方程式と組み合わせて力法律モデルを示す、スクリュー回転数と温度の応答の流量と粘度の変化を示す、この非ニュー トン流体の流れを適切に記述します。

様々 な押出成形技術は、製品、パイプ、プラスチックから生体に至るまでの様々 なタイプを作成する産業技術プロセスとベンチトップ型研究の両方で使用されている存在します。押出機は、ポリマーを単純な図形に変換します。彼らは、非高分子添加ポリマー ブレンドを混在させることも。添加剤は、しばしばより靭性を付与、最終製品の機械的性質を変更するために追加されます。例として、可塑剤、酸化防止剤、炎の抑制剤。彼らは溶けないのでタルクやカーボンなどの無機添加物が限定使用です。押し出しも 3 D プリント、熱可塑性のインクがノズルから終了しては三次元のマテリアルを作成する多くの層の表面上に堆積プロセスのための基礎です。この汎用性の高い手法は、バイオ プリント組織固有のセル構造にバイオ エンジニア リング アプリケーションで探求されています。押出機のための別のキーの使用は、圧力を使用して金型に材料を強制射出金型に製品を供給することです。ダイカストに似ています。このプロセスより特化した製品を作成し、したがってアプリケーションの範囲は限られます。配管、チューブ、および包装材料、以外にも押出、食品加工の使用もされます。パン、パスタ、菓子、穀物、またはペット食品などの製品は大量に押し出されます。澱粉含量の高い製品は、水分、粘度のプロファイルのため食品押出成形で一般的処理されます。

ゼウスのポリマー押出し加工入門を見てきただけ。今、押出プロセス、流れ、温度、速度がプロセスに与える影響とそれを評価する力法律モデルを適用する方法を理解する必要があります。見ていただきありがとうございます。

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