Stopieñ uplastycznienia wyt³oczyny uzyskiwanej w warunkach autotermicznej pracy wyt³aczarki œlimakowo-tarczowej

Podobne dokumenty
Porównanie ujednorodniania tworzywa w trakcie wyt³aczania

W³aœciwoœci mieszanin recyklatów otrzymanych w procesie wyt³aczania œlimakowo-tarczowego

Badania efektywnoœci dzia³ania wyt³aczarki nowej generacji

Badania efektywnoœci dzia³ania wyt³aczarki nowej generacji

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

VRRK. Regulatory przep³ywu CAV

SVS5. Dysze nawiewne. SMAY Sp. z o.o. / ul. Ciep³ownicza 29 / Kraków tel / fax /

Charakterystyka procesu wyt³aczania z tulej¹ obrotow¹ cylindra )

Wp³yw procesu starzenia na w³aœciwoœci mechaniczne PE-LD poddanego wielokrotnej recyrkulacji w uk³adzie œlimakowym i œlimakowo-tarczowym

Efektywnoœæ procesu wyt³aczania a charakterystyka dyszy sto kowo-walcowej g³owicy wyt³aczarskiej

SVS6. Dysze nawiewne. SMAY Sp. z o.o. / ul. Ciep³ownicza 29 / Kraków tel / fax /

Gruntowy wymiennik ciepła PROVENT- GEO

DWP. NOWOή: Dysza wentylacji po arowej

Modelowanie przep³ywu tworzyw w procesie wyt³aczania dwuœlimakowego przeciwbie nego

KVD. Regulatory sta³ego przep³ywu powietrza

Automatyzacja pakowania

NS8. Anemostaty wirowe. z ruchomymi kierownicami

Zawory elektromagnetyczne typu PKVD 12 20

TURBOWENT TULIPAN HYBRYDOWY - STANDARD

NTDZ. Nawiewniki wirowe. z si³ownikiem termostatycznym

KOMPAKTOWE REKUPERATORY CIEP A

NSDZ. Nawiewniki wirowe. ze zmienn¹ geometri¹ nawiewu

CZUJNIKI TEMPERATURY Dane techniczne

NS4. Anemostaty wirowe. SMAY Sp. z o.o. / ul. Ciep³ownicza 29 / Kraków tel / fax /

Wyt³aczanie dihelikoidalne. Podstawy i realizacja )

INSTRUKCJA OBS UGI KARI WY CZNIK P YWAKOWY

Steelmate - System wspomagaj¹cy parkowanie z oœmioma czujnikami

TURBOWENT HYBRYDOWY - obrotowa nasada kominowa

Karta katalogowa wentylatorów oddymiających

Zawory specjalne Seria 900

3.2 Warunki meteorologiczne

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

SRC. Przepustnice systemu ró nicowania ciœnienia. Przeznaczenie

Nasze produkty. Obrotniki rolkowe rur, walczaków oraz arkuszy blachy. Urz¹dzenie do spawania rur, walczaków oraz arkuszy blachy.

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

Doœwiadczalna weryfikacja komputerowego modelu procesu uplastyczniania polimerów przy wtryskiwaniu czêœæ 2. Badania porównawcze

Elektryczne ogrzewanie podłogowe fakty i mity

Nawiewnik NSL 2-szczelinowy.

OZNACZENIE: Pow. czynna [m 2 [mm] 0,005 0,008 0,011 0,013 0,020 0,028 0,032 0,045 0,051 0,055 0,048 0,063

NWC. Nawiewniki wirowe. ze zmienn¹ geometri¹ nawiewu

PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE Z OTWOREM OKRĄGŁYM TYPU ASR PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE NA SZYNÊ SERII ASK PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE Z UZWOJENIEM PIERWOTNYM TYPU WSK

NS9W. NOWOή: Anemostaty wirowe. z ruchomymi kierownicami

gdy wielomian p(x) jest podzielny bez reszty przez trójmian kwadratowy x rx q. W takim przypadku (5.10)

NAGRZEWNICE ELEKTRYCZNE DO KANA ÓW OKR G YCH, BEZ AUTOMATYKI - TYP ENO...A

Powszechność nauczania języków obcych w roku szkolnym

Modelowanie procesu wyt³aczania jednoœlimakowego z dozowanym zasilaniem mieszanin tworzyw termoplastycznych

UJEDNORODNIANIE TWORZYWA W PROCESIE WYTŁACZANIA. Emil Sasimowski

Nawiewnik NSAL 2-szczelinowy.

2.Prawo zachowania masy

Napêdy bezstopniowe pasowe

1. Wstêp Charakterystyka linii napowietrznych... 20

Promocja i identyfikacja wizualna projektów współfinansowanych ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego

Wentylatory dachowe FEN -160

Zbiorniki dwuœcienne KWT

Badanie przep³ywu kompozytów polimerowo-drzewnych w procesie wyt³aczania jednoœlimakowego

Elektronicznie sterowany zawór ciœnienia parowania, typu KVQ

Badanie silnika asynchronicznego jednofazowego

wentylatory kana³owe TD

N O W O Œ Æ Obudowa kana³owa do filtrów absolutnych H13

PROCEDURA OCENY RYZYKA ZAWODOWEGO. w Urzędzie Gminy Mściwojów

Rodzaje i metody kalkulacji

wentylatory kana³owe TD

Termometry bimetaliczne

Techniki korekcyjne wykorzystywane w metodzie kinesiotapingu

ZRASZACZ TURBINOWY S45 3 LATA GWARANCJI. Dane techniczne

Innowacja. Bezpieczeñstwo INSTRUKCJA ZABUDOWY ZAWÓR PRZEKA NIKOWY

TAH. T³umiki akustyczne. w wykonaniu higienicznym

Przetwornica napiêcia sta³ego DC2A (2A max)

wentylatory kana³owe TD SILENT

STOISKA - spis treœci STOISKA stoiska PROMOCYJNE stoiska SPRZEDA OWE stoiska TARGOWE stoiska SKLEPOWE / zabudowy

i elektromagnetyczne ISO 5599/1 Seria

Zawory elektromagnetyczne serii 300 (elektropiloty)

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

1. Wstêp... 9 Literatura... 13

Ethernet VPN tp. Twój œwiat. Ca³y œwiat.

ALDA SDA. Anemostaty prostok¹tne

Wytyczne Województwa Wielkopolskiego

Zap³on elektroniczny z baterii. Oszczêdna praca ze wzglêdu na wyeliminowanie œwieczki dy urnej. atwa i przyjazna u ytkownikowi obs³uga

SYMULACJA STOCHASTYCZNA W ZASTOSOWANIU DO IDENTYFIKACJI FUNKCJI GÊSTOŒCI PRAWDOPODOBIEÑSTWA WYDOBYCIA

4. OCENA JAKOŒCI POWIETRZA W AGLOMERACJI GDAÑSKIEJ

TURBOWENT TULIPAN - obrotowa nasada kominowa

THE MOVEMENT TRAJECTORIES OF PARTICLES OF MATERIAL IN DISC ZONE OF SCREW-DISC TYPE EXTRUDER

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 14/14

Use of the computational fluid dynamics in a numerical analysis of molecular motion and polymer material pattern of flow in screw-disk extruder zone

OSTRZA LUTZ DO CIÊCIA FOLII SPECJALISTYCZNE OSTRZA DO SPECJALNEJ FOLII

SPAWANIE KATALOG PRO ESIONALNY. Iskra VARJENJE

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

ALDA SDA. Anemostaty prostok¹tne

Badania (PN-EN A1:2010) i opinia techniczna drzwi zewnętrznych z kształtowników aluminiowych z przekładką termiczną systemu BLYWEERT TRITON

Projektowanie procesów logistycznych w systemach wytwarzania

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W PILE INSTYTUT POLITECHNICZNY. Zakład Budowy i Eksploatacji Maszyn PRACOWNIA TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ INSTRUKCJA

Odpowiedzialnoœæ buduje zaufanie ZNOR-2. Album projektów typowych rozdzielnic elektrycznego ogrzewania rozjazdów i oœwietleniowych

CENTRALE WENTYLACYJNE NAWIEWNO WYWIEWNE Z ODZYSKIEM CIEPŁA ORAZ WILGOCI

Zawory i rozdzielacze sterowane pneumatycznie i elektromagnetycznie z systemem grzybkowym serii 700

UCHWAŁA Nr 217 RADY MINISTRÓW. z dnia 24 grudnia 2010 r. w sprawie Krajowego planu gospodarki odpadami 2014

Szczegółowe informacje na temat gumy, rodzajów gumy oraz jej produkcji można znaleźć w Wikipedii pod adresem:

Przedmowa Czêœæ pierwsza. Podstawy frontalnych automatów komórkowych... 11

TAP TAPS. T³umiki akustyczne. do prostok¹tnych przewodów wentylacyjnych

Zasilacz hydrauliczny typ UHKZ

Pneumatyczny si³ownik obrotowy typu SRP i DAP firmy Pfeiffer typu BR 31a

Transkrypt:

POLIMERY 09, 54,nr5 377 TOMASZ RYDZKOWSKI Politechnika Koszaliñska Katedra In ynierii Spo ywczej i Tworzyw Sztucznych ul. Rac³awicka 15 17, 75-6 Koszalin e-mail: tomasz.rydzkowski@tu.koszalin.pl Stopieñ uplastycznienia wyt³oczyny uzyskiwanej w warunkach autotermicznej pracy wyt³aczarki œlimakowo-tarczowej Streszczenie Omówiono genezê i teoretyczne podstawy w³asnej konstrukcji autotermicznej wyt³aczarki œlimakowo-tarczowej, charakteryzuj¹c przy tym cechy geometryczne oraz mo liwoœci przetwórcze takiego urz¹dzenia, wykorzystanego w opisywanej pracy doœwiadczalnej. Przedstawiono wnioski z wyników badañ symulacyjnych dotycz¹cych pomiarów ciœnienia i temperatury tworzywa (polietylenu ma³ej gêstoœci, PE-LD) na powierzchniach œlimaka (aktywnej, biernej, rdzenia) oraz wewn¹trz tworzywa, generowanych na d³ugoœci kana³u œlimaka. Wyniki te potwierdzi³y s³usznoœæ teorii aktywnej strefy zasilania udowodniono mianowicie wystêpowanie efektu autotermicznego wyt³aczania w warunkach ma³ej szybkoœci obrotowej œlimaka. Uzyskiwana wówczas wyt³oczyna charakteryzuje siê interesuj¹cymi w³aœciwoœciami, odmiennymi od w³aœciwoœci wyt³oczyny otrzymywanej w klasycznej wyt³aczarce. echy te mog¹ predestynowaæ badane urz¹dzenie do przetwarzania materia³ów pochodz¹cych z recyklingu. S³owa kluczowe: wyt³aczanie autotermiczne, wyt³aczarka œlimakowo-tarczowa, polietylen ma³ej gêstoœci, uplastycznianie, charakterystyka wyt³oczyny. PLASTIIZATION DEGREE OF EXTRUDATE OBTAINED DURING AUTOTHERMAL WORK OF SREW-DIS EXTRUDER Summary The genesis and theoretical fundamentals of the own construction of autothermal screwdisc extruder are discussed. The geometrical features and processing possibilities of such equipment, used in experimental work (Fig. 2) are described. The conclusions drawn from simulations concerning pressure and temperature of polymer (PE-LD) on screw surfaces (active, passive and core ones) and inside the polymer, generated along the screw channel length (Fig. 1), are given. The results confirmed the wisdom of a theory of active feeding zone as it was proved that autothermal effect occurred during extrusion at low rotational speed of screw (Fig. 3). Extrudate obtained in such conditions shows interesting properties, differing from those shown by extrudate obtained in classical extruder. All this can predestine the equipment to use in recycled materials processing. Key words: autothermal extrusion, screw-disc extruder, PE-LD, plasticization, characteristics of extrudate. OGÓLNA HARAKTERYSTYKA PROESU WYT AZANIA AUTOTERMIZNEGO Metoda wyt³aczania, bêd¹ca obok wtryskiwania najpowszechniejszym klasycznym sposobem przetwarzania tworzyw wielkocz¹steczkowych, wci¹ jeszcze wzbudza ywe zainteresowanie badaczy (por. np. [1 3]). Oko³o po³owy ubieg³ego wieku stwierdzono, e wyt³aczanie polimerów mo e odbywaæ siê bez koniecznoœci doprowadzania do uk³adu uplastyczniaj¹cego energii w postaci ciep³a. Zagadnieniem tym zajmowali siê wówczas przede wszystkim McKelvey [4, 5], Beck [6, 7] i Aida [8]. Stwierdzili oni, e strumieñ ciep³a generowany wskutek tarcia wewn¹trz tworzywa oraz tarcia tworzywa o elementy uk³adu uplastyczniaj¹cego mo e, z zachowaniem pewnych warunków, wystarczyæ do poprawnego uplastycznienia polimeru. Proces taki nazywany jest wyt³aczaniem autotermicznym; stosuje siê go sporadycznie, zwykle tylko do powlekania przewodów izolacj¹ lub wytwarzania folii. Jego realizacja z wykorzystaniem nieautotermicznych klasycznych wyt³aczarek wymaga jednak znacznej szybkoœci obrotowej œlimaka odpowiadaj¹cej liniowej prêdkoœci obwodowej w przedziale 0,8 1,5 m/s [9 12]. W literaturze podkreœla siê nastêpuj¹ce zalety wyt³aczania autotermicznego w porównaniu z wyt³aczaniem konwencjonalnym [9, 10]: du ¹ sprawnoœæ energetyczn¹, ma³e jednostkowe zu ycie energii, du ¹ wydajnoœæ, równomierne nagrzewanie ca³ej masy tworzywa (ciep³o powstaje bezpoœrednio w tym materiale), zwiêkszenie jednorodnoœci uplastycznienia, dobr¹ homogenizacjê

378 POLIMERY 09, 54,nr5 a) b) T, p,mpa 1 140 1 45 100 80 30 40 0 15 0,72 T=113 o 0,74 0,76 p w =53MPa T a =112 o T r =81 o T c =55 o T b =45 o T w =23 o 0,10 0, 0,30 0,40 0,50 0, 0,70 0,80 l,m T, p, MPa 1 140 1 100 80 40 0 15 10 5 0,64 0,66 0,68 p w =80MPa T a =122,2 o T b =132,4 o T r =126,3 o T c =129,3 o T w =112,1 o 0,10 0, 0,30 0,40 0,50 0, 0,70 Rys. 1. Wyniki obliczeñ symulacyjnych ciœnienia (p) i temperatury tworzywa (T) na powierzchniach: œlimaka (aktywnej T a ; biernej T b ; rdzenia T r ), cylindra (T c ), oraz wewn¹trz tworzywa (T w ), generowanych na d³ugoœci kana³u œlimaka (l) w przypadku: a) konstrukcji standardowej, b) konstrukcji optymalnej [17] Fig. 1. Results of simulation calculations of polymer pressure (p) and temperature (T) on the surfaces of: screw (active one T a ; passive one T b ; core T r ), cylinder (T c ) and inside the polymer (T w ), generated along the screw channel length (l) in case of a) standard construction, b) optimal construction [17] l, m tworzywa, krótki czas przebywania materia³u w uk³adzie uplastyczniaj¹cym, korzystny stosunek ciê aru odpowiedniego urz¹dzenia do jego wydajnoœci, a tak e niewielkie wymiary takiej instalacji. Niestety, ten typ wyt³aczania ma równie powa ne wady [9, 10], mianowicie trudnoœci w sterowaniu generowaniem ciep³a oraz zwiêkszony rozrzut w³aœciwoœci wyt³oczyny. Jedynym czynnikiem, poprzez który mo na wp³ywaæ na przebieg procesu, jest szybkoœæ obrotowa œlimaka, nale y jednak przy tym uwzglêdniæ fakt, e dodatkowo œlimak jest poddawany dzia³aniu du ego momentu skrêcaj¹cego, który mo e doprowadziæ nawet do jego zniszczenia. J. Diakun opracowa³ teoriê aktywnej strefy zasilania, uwzglêdniaj¹c¹ mechanizm oddzia³ywania rowków oraz opisuj¹c¹ kompleksowo procesy cieplne zachodz¹ce w tej strefie [13]. Teoria ta zosta³a wykorzystana przez Diakuna i Bila do obliczeñ optymalizacyjnych oraz symulacji komputerowej procesu. Na podstawie analizy uzyskanych wyników wybrali oni zespó³ optymalnych cech geometryczno-konstrukcyjnych wyt³aczarki œlimakowo-tarczowej [14 16] i przeprowadzili w odniesieniu do tych czynników obliczenia symulacyjne okreœlaj¹ce temperaturê i ciœnienie panuj¹ce na poszczególnych powierzchniach uk³adu uplastyczniaj¹cego [17]. Dla porównania wykonano te symulacje dotycz¹ce uk³adu uplastyczniaj¹cego o klasycznych cechach geometryczno-konstrukcyjnych. Wyniki obu symulacji przedstawiono graficznie na rys. 1. Jak widaæ, w uk³adach klasycznych wystêpuj¹ du e ró nice temperatury na poszczególnych powierzchniach (rys. 1a), zatem konieczne jest istnienie strefy przemiany, gdzie nastêpuje ujednorodnienie temperatury i pe³ne przetopienie tworzywa. W przypadku uk³adów uplastyczniaj¹cych o optymalnych cechach [14 17] obliczone wartoœci temperatury s¹ do siebie zbli one (linie obrazuj¹ce przebiegi temperatury w poszczególnych miejscach le ¹ w niewielkiej od siebie odleg³oœci) a temperatura wewn¹trz tworzywa szybko uzyskuje wartoœæ temperatury topnienia (rys. 1b). Tymi symulacjami T. Bil i J. Diakun potwierdzili, e mo liwa jest budowa uk³adów uplastyczniaj¹cych, w których dziêki zbli onym wartoœciom temperatury na poszczególnych powierzchniach uk³adu œlimakowego i wewn¹trz tworzywa pe³ne uplastycznienie mo e nast¹piæ ju na koñcu strefy zasilania. Stwierdzono, e wyt³aczarki dzia³aj¹ce autotermicznie mo na konstruowaæ z wykorzystaniem dwóch wariantów. Mo liwe jest wiêc po pierwsze skrócenie d³ugoœci uk³adu uplastyczniaj¹cego o strefê stapiania, gdzie, zgodnie z klasycznymi rozwi¹zaniami, nastêpowa³oby powolne stapianie tworzywa. Inn¹ mo liwoœæ stanowi odejœcie od klasycznych cech geometrycznokonstrukcyjnych i zaprojektowanie oryginalnej wyt³aczarki charakteryzuj¹cej siê krótkim œlimakiem du ej œrednicy i o skoku zwoju znacznie mniejszym od œrednicy œlimaka. Zgodnie z powy szymi rozwa aniami opracowano i opatentowano koncepcjê budowy autotermicznego uk³adu uplastyczniaj¹cego œlimakowo-tarczowego [18]. Wykonano równie odpowiadaj¹cy tej koncepcji prototyp eksperymentalnej, autotermicznej wyt³aczarki œlimakowo-tarczowej z takim w³aœnie uk³adem uplastycz-

POLIMERY 09, 54,nr5 379 8 1 2 7 5 Rys. 2. Przekrój uk³adu uplastyczniaj¹cego wyt³aczarki œlimakowo-tarczowej: 1 lej zasypowy, 2 zimna strefa œlimaka i cylindra, 3 gor¹ca strefa œlimaka i cylindra, 4 szczelina, 5 przek³adki izolacyjne, 6 grzejniki elektryczne, 7 izolacja termiczna, 8 wa³ napêdowy Fig. 2. Longitudinal section of the plasticizing system of screw-disc extruder: 1 charging hopper, 2 cold zone of the screw and cylinder, 3 hot zone of the screw and cylinder, 4 gap, 5 insulating separators, 6 electric heaters, 7 thermal insulation, 8 drive shaft 6 3 4 niaj¹cym (rys. 2). harakteryzuje siê ona szeregiem nastêpuj¹cych oryginalnych cech: stosunek d³ugoœci œlimaka do jego œrednicy wynosi 2 (w wyt³aczarkach klasycznych mieœci siê w przedziale 25 30); rowki skrêtne s¹ obecne na ca³ej d³ugoœci wewnêtrznej powierzchni cylindra; pomiêdzy czo³em œlimaka i pokryw¹ cylindra wystêpuje sto kowa szczelina, której szerokoœæ mo na zmieniaæ za pomoc¹ specjalnie zaprojektowanego mechanizmu; zastosowano podzia³ œlimaka oraz cylindra na strefê gor¹c¹ i zimn¹, poprzez wprowadzenie warstwy izolacji termicznej pomiêdzy tymi strefami. Podzia³ na strefy wynika tu z przewidywanego modelem symulacyjnym rozk³adu temperatury tworzywa na d³ugoœci cylindra (rys. 1b). Szybkoœæ obrotow¹ œlimaka mo na nastawiaæ w zakresie od 12 do 40 obrotów na minutê, co odpowiada liniowej prêdkoœci obwodowej mieszcz¹cej siê w przedziale 0,08 0,27 m/s. Wartoœci te s¹ wiêc znacznie mniejsze ni wspomniany ju uprzednio zakres prêdkoœci wyt³aczania autotermicznego w klasycznych wyt³aczarkach i odpowiadaj¹ konwencjonalnemu dzia³aniu wyt³aczarek œlimakowych. Niniejsza publikacja powsta³a w rezultacie zrealizowania cyklu badañ procesu autotermicznego wyt³aczania œlimakowo-tarczowego i dotyczy jakoœci wyt³oczyny uzyskiwanej w takim procesie. Stanowi ona wprowadzenie do kolejnych artyku³ów przedstawiaj¹cych szczegó³owe wyniki przeprowadzonych badañ. ZÊŒÆ DOŒWIADZALNA Zastosowany w opisywanej pracy materia³ stanowi³ polietylen ma³ej gêstoœci (PE-LD) Malen E FABS produkcji firmy BasellOrlen Polyolefins. Uplastycznione tworzywo kszta³towano za pomoc¹ g³owicy wyt³aczarskiej z dysz¹ ko³ow¹, uzyskuj¹c prêt œrednicy 15 mm. Pomimo wspomnianej ju ma³ej, nietypowej dla badanego procesu autotermicznego wyt³aczania szybkoœci obrotowej œlimaka (12 40 obr./min) w ca³ym badanym jej zakresie uzyskano efekt wyt³aczania bez dostarczania ciep³a z zewnêtrznych grzejników. Wyt³aczanie zrealizowano w szerokim przedziale zmian pozosta³ych parametrów: szerokoœci szczeliny od 0,5 mm do 6 mm, rozruchowej temperatury strefy gor¹cej od 90 o do 150 o oraz stopnia d³awienia wyp³ywu poprzez zastosowanie dysz o nastêpuj¹cych œrednicach otworów: 3,5; 5,0; 7,0; 10 lub 14 mm. Jakoœæ wyt³oczyn oceniano wizualnie. WYNIKI I IH OMÓWIENIE W zale noœci od parametrów procesu wyt³aczania autotermicznego uzyskuje siê wyt³oczyny, których jakoœæ przypisuje siê jednej z trzech poni szych klas: Klasa pierwsza obejmuje w³aœciw¹, poprawn¹ wyt³oczynê (rys. 3a), charakteryzuj¹c¹ siê w pe³ni przetopionym tworzywem oraz g³adk¹ i równ¹ powierzchni¹. Taka postaæ wyt³oczyny potwierdza wystêpowanie efektu autotermicznoœci. Klasa druga to równie w pe³ni uplastyczniony polietylen, ale w postaci wyt³oczyny o powierzchni nieco pokarbowanej (rys. 3b). W wyt³oczynie opuszczaj¹cej dyszê g³owicy obserwuje siê niekiedy zanikaj¹ce pojedyncze granulki PE-LD, które ulegaj¹ stopieniu i po chwili nie s¹ ju widoczne. Na podstawie wygl¹du wyt³oczyny mo na stwierdziæ, e wyt³aczanie odbywa siê na granicy stanu autotermicznoœci, kiedy to niewielka korekta parametrów pracy wyt³aczarki pozwala na osi¹gniêcie stanu autotermicznoœci. Klasa trzecia, w przypadku której s¹ mo liwe w zasadzie dwie sytuacje: b¹dÿ znaczn¹ czêœæ przekroju wyt³oczyny stanowi uplastyczniony polietylen (rys. 3c, fragment dolny), b¹dÿ te poza rdzeniem i cienk¹ warstw¹ zewnêtrzn¹ ca³a reszta przekroju wyt³oczyny to ledwie nadtopione i zlepione granulki tworzywa (rys. 3c, fragment górny), co œwiadczy o braku efektu dostatecznego samonagrzewania polimeru, a wiêc braku zjawiska autotermicznoœci. Powi¹zanie wygl¹du wyt³oczyny z kierunkiem zmian temperatury (wzrost, stabilizacja, spadek) w strefie tarczowej sta³o siê podstaw¹ opracowanej w naszym zespole oœmiopunktowej skali oceny stanu autotermicznoœci [19], która pozwoli³a na ustalenie przedzia³u dzia³ania urz¹dzenia bez ogrzewania z zewn¹trz.

380 POLIMERY 09, 54,nr5 Rys. 3. Jakoœæ wyt³oczyn uzyskiwanych w badaniach procesu wyt³aczania autotermicznego z zastosowaniem eksperymentalnej wyt³aczarki œlimakowo-tarczowej: a) klasa I, b) klasa II, c) klasa III (por. tekst) Fig. 3. Quality of extrudates obtained during investigations of autothermal extrusion with use of experimental screw-disc extruder: a) class I, b) class II, c) class III (see text) Wyt³oczynê I klasy uzyskiwano, gdy nastawiano œrednie wartoœci szerokoœci (0,5 1,5 mm) szczeliny czo³owej i œlimak obraca³ siê w zakresie œrednich lub ma³ych wartoœci szybkoœci obrotowych (12 25 obr./min). Gdy szerokoœæ szczeliny by³a mniejsza ni 0,5 mm iloœæ generowanego ciep³a stawa³a siê zbyt du a i uk³ad uplastyczniaj¹cy, pomimo ch³odzenia, rozgrzewa³ siê nadmiernie. Podobnie, nie uda³o siê uzyskaæ pracy autotermicznej w warunkach du ej szybkoœci obrotowej œlimaka. Generowana iloœæ ciep³a równie przekracza³a wówczas iloœci potrzebne do uplastycznienia polimeru, zatem nastêpowa³o podgrzewanie œlimaka i cylindra. Ponadto, wskutek przewodzenia ciep³a nadmiernie podgrzewa³a siê zimna strefa cylindra i œlimaka tworzywo zbyt szybko zaczyna³o siê uplastyczniaæ, a œlimak nie by³ w stanie wytworzyæ ciœnienia niezbêdnego do w³aœciwego uplastycznienia w strefie tarczowej. Omówione wyniki doœwiadczalne potwierdzi³y wiêc teoretycznie przewidywan¹ mo liwoœæ uzyskania autotermicznego wyt³aczania PE-LD w obszarze ma³ych wartoœci szybkoœci obrotowej œlimaka. Ustalono zakres nastaw badanych parametrów (szybkoœæ obrotowa, szerokoœæ szczeliny czo³owej i œrednica otworu dyszy) zapewniaj¹cych, e wyt³aczanie mo e byæ realizowane z zachowaniem warunków autotermicznoœci [19]. W celu poznania w³aœciwoœci przetwórczych badanego procesu wyt³aczania œlimakowo-tarczowego oceniono jego wp³yw na destrukcjê tworzywa poddanego wielokrotnemu wyt³aczaniu w takich warunkach. Okreœlono mianowicie w³aœciwoœci uzyskanych w ten sposób wyt³oczyn i porównano je z odpowiednimi w³aœciwoœciami otrzymywanych za pomoc¹ klasycznej wyt³aczarki [ 22]. Przeprowadzono te porównawcze badania stopnia zdyspergowania sk³adników podczas wyt³aczania [23 25]. Stwierdzono, e omawiana tu wyt³aczarka œlimakowo-tarczowa charakteryzuje siê bardzo interesuj¹cymi, odró niaj¹cymi j¹ od wyt³aczarek klasycznych, w³aœciwoœciami przetwórczymi. Aby wyjaœniæ przyczyny tych ró nic, Diakun i Michalska-Po oga przeprowadzili symulacje komputerowe ruchu ³añcuchów uplastycznionego polietylenu w strefie tarczowej wyt³aczarki [26]. Analizie poddano trajektorie, po których przemieszczaj¹ siê koñce ³añcucha modelowej makrocz¹steczki PE-LD w modelu tej strefy. Koñce sk³êbionego ³añcucha pocz¹tkowo znajduj¹ siê tam blisko siebie, lecz ruch tworzywa w strefie tarczowej powoduje znaczne oddalenie od siebie wspomnianych koñcówek. Na tej podstawie przyjêto, e uplastycznianie w strefie tarczowej mo e powodowaæ rozprostowywanie siê naturalnie sk³êbionych makrocz¹steczek. Wskutek tego, w odpowiednich warunkach pracy wyt³aczarki, mo e nastêpowaæ wzrost uporz¹dkowania ³añcuchów polimeru, a co potwierdzi³y badania stopnia krystalicznoœci proste ³añcuchy sprzyjaj¹ tworzeniu krystalitów. Tworzywo uplastyczniane w strefie tarczowej charakteryzuje siê mianowicie wy szym stopniem krystalicznoœci od uplastycznianego klasycznie i ma odmienne w³aœciwoœci wytrzyma³oœciowe [22]. PODSUMOWANIE I ZAMIERZONE KIERUNKI DALSZYH BADAÑ Doœwiadczalnie potwierdzono s³usznoœæ teorii aktywnej strefy zasilania sformu³owanej przez Diakuna. Uzyskano poprawn¹ wyt³oczynê w warunkach pracy autotermicznej. Ustalono zakresy nastaw parametrów procesu pozwalaj¹ce na uzyskiwanie poprawnej wyt³oczyny bez dostarczania do uk³adu energii cieplnej; w tych zakresach uplastycznianie w strefie tarczowej mo e odbywaæ siê autotermicznie. Badania procesu wyt³aczania œlimakowo-tarczowego s¹ w naszym zespole kontynuowane. Obecnie ocenia siê mo liwoœci zastosowania tego urz¹dzenia do przetwórstwa tworzyw pochodz¹cych z recyklingu. Stwierdzono ju, na przyk³ad, e dziêki szczelinie strefy tarczowej mo na uzyskaæ lepsz¹ homogenizacjê uplastycznione-

POLIMERY 09, 54,nr5 381 go, wielosk³adnikowego recyklatu [27, 28]. Dalsze zaplanowanepracebadawczeobejm¹swoimzakresem równie doœwiadczalne potwierdzenie wniosków wynikaj¹cych z analizy wyników symulacji komputerowych. LITERATURA 1. Sasimowski E.: Polimery 08, 53, 47. 2. Wilczyñski K., White J. L.: Polimery 08, 53, 754. 3. Maridas B., Grupta B. R.: Polimery 07, 52, 456. 4. McKelvey J. M., Bernhart E..: Soc. Plast. Eng. J. 1954, 10, Nr 3, 22. 5. McKelvey J. M.: Ind. Eng. hem. 1954, 46, 6. 6. Beck H.: Papier Kunstst. Verarbeiter. 1970, 5, nr 7, 28. 7. Beck H.: Brit. Plast. 1957, 27, nr 10, 441. 8. Aida F.: Jap. Plast. 1975, 9, nr 3, 18. 9. Sikora J. W.: Polimery 1994, 39, 7. 10. Sikora R.: Przetwórstwo tworzyw wielkocz¹steczkowych, Wydawnictwo Edukacyjne ak, Warszawa 1993 r. 11. Sikora J. W.: Studium autotermicznoœci procesu wyt³aczania i strefy rowkowanej wyt³aczarki, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Lubelskiej, Lublin 00. 12. Stasiek J.: In. Aparat. hem. 1976, 15, 24. 13. Diakun J.: Podstawy uaktywnienia strefy zasilania w konstrukcji wyt³aczarki œlimakowej, Monografie Wydz. Mech. nr 30, Wydawnictwo Uczelniane WSIn., Koszalin 1991 r. 14. Diakun J.: Eksperymentalna, autotermiczna wyt³aczarka œlimakowo-tarczowa jako wynik obliczeñ optymalizacyjnych i symulacyjnych, Zeszyty Naukowe Politechniki Krakowskiej VIII Seminarium Tworzywa sztuczne w budowie maszyn, Kraków 1997, str. 75 81. 15. Diakun J.: Ewolucja i nowa koncepcja konstrukcji uk³adu uplastyczniaj¹cego wyt³aczarki œlimakowej, w ramach VII Seminarium Tworzywa sztuczne w budowie maszyn, Kraków 1994. 16. Diakun J., Bil T.: Kunststoffberater 1997, nr 8, 43. 17. Diakun J., Bil T.: Polimery 1996, 41, 53. 18. Pat. pol. 174 623 (1998). 19. Rydzkowski T., Diakun J.: Range of autothermal operation of an experimental screw-disc-type extruder, Proceedings of 21 Annual Meeting of Polymer Processing Society, Niemcy, Lipsk 05.. Rydzkowski T., Michalska-Po oga L.: Wp³yw wielokrotnego wyt³aczania na w³aœciwoœci konstrukcyjne PE w pracy zbiorowej Nowe kierunki modyfikacji i zastosowañ tworzyw sztucznych (red. Jurga J.), Wydawnictwo Politechniki Poznañskiej, Poznañ 04. 21. Rydzkowski T.: Wp³yw wielokrotnego wyt³aczania na wartoœæ wskaÿnika szybkoœci p³yniêcia LDPE, w pracy zbiorowej Materia³y polimerowe i ich przetwórstwo (red. Koszkul J., Boci¹ga E.), Wydawnictwo Politechniki zêstochowskiej, zêstochowa 04. 22. Rydzkowski T., Michalska-Po oga I.: Zmiana w³aœciwoœci LDPE w wyniku wielokrotnego wyt³aczania na podstawie badañ DS, w pracy zbiorowej [21]. 23. Radomski G.: In. Aparat. hem. 03, 42, nr 3, 132. 24. Radomski G.: Polimery 05, 50, 374. 25. Rydzkowski T.: Porównanie ujednorodnienia mieszaniny pierwotnego LD-PE, z ró nym udzia³em recyklatu, wyt³aczanej w klasycznym œlimakowym i eksperymentalnym œlimakowo-tarczowym uk³adzie uplastyczniaj¹cym, zasopismo Techniczne M-Mechanika, Rok 103, Nr 6-M/06, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 06. 26. Diakun J., Michalska-Po oga I.: Polimery 04, 49, 42. 27. Rydzkowski T., Radomski G.: Mixing ratio obtained using screw-disc-type and screw extruders; selected properties of regranulate and the original material mixtures w ramach Europa/Africa Meeting of the Polymer Processing Society, Pretoria, South Africa, paÿdziernik 06. 28. Michalska-Po oga I., Rydzkowski T.: Selected rheological and mechanical properties of PE recyclate mixture with different concentration of original LD-PE obtained by screw-disc extrusion, VII Miêdzynarodowa Konferencja APT 07 Advances in Plastics Technology, Katowice 07. Otrzymano 22 II 08 r.