مقاله بررسی تئوری و تجربی فشار دای در فرآیند اکستروژن کامپوزیت چوب -پلاستیک

word قابل ویرایش
10 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

بررسی تئوری و تجربی فشار دای در فرآیند اکستروژن کامپوزیت چوب -پلاستیک
چکیده
در این مقاله به مطالعه تئوری و تجربی فشار دای در فرآیند اکستروژن کامپوزیت چوب -پلاستیک پرداخته شده است . فشار دای، یکی از پارامترهای مهم فرآیند است که بطور مستقیم ظرفیت دستگاه اکسترودر و کی یت و خواص محصول نهایی را تحت تاثیر قرار میدهد. در این تحقیق در چندین حالت فشار آزمایش اندازه گیری شده اس . با استفاده از روابط جریان غیر نیوتنی و روابط اکستروژن گرم ، مقادیر فشار تئوری محاسبه گردیده و بین فشارهای تئوری و تجربی مقایسه به عمل آمده است .نتایج نشان می دهند که فشار دای در فرآیند اکستروژن چوب -پلاستیک مابین حالت های جریان مذاب غیر نیوتنی و اکستروژن گرم قرار دارد و با در نظر گرفتن ضریب تصحیح ، فشار تئوری حاصل از روابط اکستروژن گرم با فشار تجربی مطابقت پیدا میکند.
واژه های کلیدی: دای- فشار- اکستروژن – کامپوزیت چوب پلاستیک

١- مقدمه
یکی از متداول ترین روش های شکل دهی پلاستیک ها، فرآیند اکستروژن میباش . در انتهای محفظه اکسترودر، مواد مذاب با عبور از دای به شکل مورد نظر محصول نهایی در میآیند [١]. پارامترهای اصلی که در فرآیند اکستروژن تاثیرگذارند، شامل درصد وزنی مواد اولیه ، دور دستگاه اکسترودر، دمای هیترهای دستگاه ، دمای دای و فشار دای می باشن . فشار دای به پروفیل و سطح مقطع خروجی دای، سطح مقطع آداپتور دستگاه ، دمای مذاب ، دمای دای ، دور دستگاه و ویسکوزیته مواد وابسته است .
تحقیقات ارزشمندی در خصوص فرآیند اکستروژن ، دای و کامپوزیت چوب -پلاستیک انجام پذیرفته است . Sander و Pittman به شبیه سازی Slit Die و مطالعه اثر متقابل فشار مذاب پلیمر و تغییر شکل دای پرداخته اند [٢]. JI-Zhao Liang
اثر زاویه ورودی دایرا بر روی افت فشار فرآیند اکستروژن بررسی کرده است و مقدار زاویه ب ینه به منظور حصول حداقل افت فشار را پیدا نموده است [٣]. مطالعه تغییرات و خوردگی سطح دای و افت فشار فرآیند اکستروژن PVC توسط Szarvasy و Pittman انجام گرفته است [۴]. Brown و همکاران ، نشان داده اند که زاویه ورودی دای تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی استحکام مکانیکی پلیمر ندارد، ولی طول Land دای بر روی خواص مکانی ی محصول موثر است [۵]. اندازه گیری خواص PVT پلیمر مذاب با استفاده از پمپ دنده ای، توسط Park و همکاران [۶] و اندازه گیری خواص PVT کامپوزیت چوب -پلاستیک توسط Sadeghian و Golzar انجام پذیرفته است [٧]. کنترل فشار دای موجب بکارگیری دستگاه اکستروژن در شرایط بهینه فرآیندی و دستیابی به محصول سالم و با کیفیت می گرد . ضمن آنکه نشان داده شده است که در خصوص محصولاتی نظیر کامپوزیت چوب -پلاستیک ، با افزایش فشار دای استحکام مکانیکی ارتقا مییابد [٨]. لذا در این تحقیق ، مطالعه تئوری و تجربی فشار دای در فرآیند اکستروژن کامپوزیت چوب -پلاستیک مورد توجه قرار گرفته است .
٢- مطالعه تئوری
برای حالت مواد درون دای در فرآیند اکستروژن کامپوزیت چوب -پلاستیک ، میتوان ٣ وضعیت را متصور شد:
٢-١ حالت اول : جریان مواد درون دای ، بصورت کاملاً مذاب است
در این حالت فرض می شود که کامپوزیت چوب -پلاستیک ، درون دای به حالت مذاب است و مدل قانون توان برای آن برقرار است [٧]. با توجه به شکل ٢، فشار دای حاصل جمع فشارهای قسمت های دایروی و مخروطی آن است :

٢-٢ حالت دوم : مواد تا قسمتی از دای بصورت مذاب و بعد از آن بصورت کاملاً جامد است در این حالت ، در بخشی از دای جریان غیر نیوتنی بر قرار است و بعد از آن مواد به حالت جامد در می آیند و تحت اکستروژن گرم قرار میگیرند. بنابراین فشار کلی ، حاصل جمع فشار جریان غیر نیوتنی و فشار اکستروژن گرم می باش . روابط موجود برای محاسبه فشار اکستروژن گرم ، عبارتند از [١٠-٩]:

٢-٣ مواد درون درون دای کاملاً به حالت جامد در آمده انددر این حالت دیگر روابط جریان غیر نیوتنی برقرار نمی باشند و چون مواد به حالت جامد در آمده اند، فرض می شود که مواد تحت اکستروژن گرم قرار می گیرند. بناب این فشار منحصرًا از روابط اکستروژن گرم محاسبه می گردد.
٣-تجهیزات آزمایش
٣-١ دای
با توجه به روابط مکانیک سیالات و جریان مذاب پلیمری، تغییر سطح مقطع عبوری جریان با دبی ثابت ، منجر به تغییر فشار آن می گردد [١]. بنابراین سعی گردیده است که با تغییر قطر مجرای عبوری جریان ، فشار دای تغییر داده شود و دای بدین صورت طراحی گردیده است که دارای یک بدنه خارجی بوده که بر روی آداپتور دستگاه اکستروژن نصب می شود و ۴ اینسرت داخلی که قادرند محصولاتی با قطرهای مختلف تولید نمایند، درون بدنه خارجی جای می گیرند (شکل ١). مشخصات دای و اینسرت های آن در شکل ٢ و جدول ١ آمده است .

٣-٢ دستگاه اکستروژن
آزمایشات با استفاده از دستگاه اکسترون دو ماردونه (Twin Screw) ناهمسوگرد که نسبت طول به قطر آن ٢٢ و قطر ماردون آن mm۶٢۵ میباشد، انجام شده است (شکل ٣). ٣ المنت صفحه ای و یک المنت فشنگی دستگاه اکسترودر و المنت صفحه ایدای، تامین حرارت مورد نیاز را بر عهده دارند. برای اندازه گیری فشار دای، یک لوله رابط بر روی آداپتور نصب شده است . این لوله رابط حاوی گریس نسوز و روغن هیدرولیک بوده و فشارسنج بر روی آن نصب گردیده است [٧](شکل ۴).

٣-٣ مواد
پلیمر مصرفی در فرآیند، HDPE۵۶٢٠ با درصد وزنی۶۵% محصول شرکت پتروشیمی اراک است . برای پر کننده از چوب به صورت خاک اره با درصد وزنی٣۵% با اندازه ذرات کوچکتر از ۵٠٠ میکرون استفاده شده اس . به منظور کاهش درصد رطوبت و پیشگیری از تاثیر مخرب آن برفرآیند تولید، تمامی مواد اولیه به مدت ٢۴ ساعت داخل دستگاه خشک کن قرار گرفته اند.
۴- آزمایشات
آزمایشات در ۴ حالت (۴ قطر دای) انجام شده است .به منظور دستیابی به محصول سالم و با کیفیت ، دمای دای نزدیک به دمای انجماد کامپوزیت (oC١۴٠)تنظیم گردیده است و برای هر حالت تولید محصول ، مقدار فشار اندازه گیری شده است .
محصولات تولیدی در شکل ۵ نمایش داده شده اند [٨]. دبی حجمی تولید، ١٨ سانتیمتر مکعب بردقیقه میباشد.

۵- بحث و بررسی نتایج
۵-١ نتایج تجربی اندازه گیری فشار
فشار تجربی حاصل از اکستروژن کامپوزیت چوب -پلاستیک و نتایج استحکام تسلیم حاصل از تست کشش نمونه ها با دستگاه

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 10 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد