Розроблення плоскощілинних головок для екструзійного формування листових та плівкових виробів із полімерних композицій - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана в Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України на кафедрі хімічного, полімерного та силікатного машинобудування Сівецький Володимир Іванович, Національни технічний університет України "Київський політехнічний інститут", кафедра хімічного, полімерного та силікатного машинобудування, профессор Пєтухов Аркадій Демянович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, кафедра хімічної технології композиційних матеріалів, профессор кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Захист відбудеться "18" _квітня__ 2005 р. о 1430 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.05 в Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут" за адресою: 03056, м. З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут", за адресою: 03056, м.У той же час розплави композицій, з яких формують мікропористі полімерні матеріали (МПМ), можуть мати властивості, змінні як в просторі, так і в часі, що ускладнює моделювання процесів їх приготування та формування виробів з них і унеможливлює чисто аналітичне розглядання цих процесів. У відповідності з метою поставлено такі задачі: розробити математичну модель, що допускає аналітичне розвязання, для профілювання формуючих каналів плоскощілинних екструзійних головок, яка враховує залежність реологічних параметрів полімерів та термонестабільних ПОК від форми каналів, часу перебування розплаву в них, температурних, деформаційних та інших параметрів процесу формування; розробити експериментальне обладнання та методики для дослідження процесів змішування, формування та перевірки адекватності математичних моделей; розплав полімерний матеріал екструзійний провести експериментальні та чисельні дослідження впливу конструктивних та технологічних параметрів процесу формування ПОК, встановити допустимі діапазони їх зміни за умови забезпечення рівномірності виходу розплаву по ширині головки; розробити методику автоматизованого профілювання плоскощілинної екструзійної головки для реалізації процесу формування плівок і листів з полімерів та композицій на їх основі. Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що: розроблено варіант моментної схеми універсальної змішаної 9-точкової скінченноелементної математичної моделі, що дозволяє здійснювати автоматизований чисельний розрахунок параметрів течії розплавів полімерів та композицій на їх основі в формуючих каналах полімерного устаткування.У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету досліджень, визначено основні завдання і методи їх розвязання, викладені наукова новизна та практичне значення результатів роботи. Проведений огляд методів отримання МПМ показав необхідність розроблення нового апаратурного та технологічного оформлення процесів виготовлення листових матеріалів з розплаву ПОК, для чого необхідним є розроблення вточненої аналітичної моделі розрахунку профілів каналів та методики її поєднання з ефективною чисельною моделлю течії неньютонівських рідин в каналах змішуючого та формуючого обладнання. Витрата рідини у колекторі не є постійною по довжині, оскільки останній має змінну геометрію, а також відбувається витік рідини у щілину. Це дає можливість встановити залежність зміни довжини щілини по ширині головки: , (2) де Q - витрата; RB - радіус колектора на вході; Н - висота щілини; W - напівширина щілини, n та m - реологічні константи в колекторі та щілині на поточній відстані z від краю. Розроблена методика поєднує наближену аналітичну та вточнену скінченноелементну моделі, дозволяє здійснювати проектний розрахунок конфігурації каналів плоскощілинних екструзійних головок для формування виробів з полімерних матеріалів та термонестабільних композицій на їх основі з врахуванням залежності реологічних властивостей від часу та зміни швидкості зсуву на різних ділянках.Встановлено, що моделі течії розплаву полімерів в формуючих каналах екструзійних головок для виробництва плоских листів та плівок недостатньо враховують зміну реологічних параметрів полімерів, обумовлену змінами форми каналів, температури та інших факторів. Наявні на цей час чисельні методи дозволяють досить точно врахувати ці зміни, але проектний розрахунок здійснюють шляхом багаторазового підбору геометричних параметрів з повним прорахунком на кожному кроці, що потребує великих обчислювальних ресурсів та машинного часу. Розроблено математичну модель течії розплаву полімерів в формуючих каналах плоскощілинних екструзійних головок, яка враховує залежність реологічних параметрів полімерів від форми каналів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ