1. Одношнековая экструзия: введение и диагностирование неисправностей

1.1. Структура этой книги 

1.2. Неполадки экструзионных процессов 

1.2.1. Проблемы литья под давлением в корпорации «Сатурн» 

1.3. Геометрия шнека

1.3.1. Выбор геометрии шнека

1.4. Производительность зоны дозирования

1.5. Примеры расчетов

1.5.1. Пример 1. Расчет циркуляционной и продольной составляющих потока 

1.5.2. Пример 2. Расчеты потоков для правильно работающего экструдера

1.5.3. Пример 3. Расчеты потоков для неправильно работающего экструдера

1.5.4. Резюме по расчету зоны дозирования 

Условные обозначения 

Литература 

2. Полимерные материалы

2.1. Введение в историю

2.1.1. История природных полимеров

2.1.2. История синтетических полимеров

2.2. Характеристики синтетических полимеров

2.3. Влияние структуры на свойства 

2.3.1. Стереохимия 

2.3.2. Температурные переходы плавления и стеклования

2.3.3. Степень кристалличности

2.4. Технология производства полимеров и реакции

2.4.1. Реакции поликонденсации

2.4.2. Реакции присоединенния

2.5. Деструкция полимеров 

2.5.1. Предельная температура экструзии полимеров

2.5.2. Деструкция виниловых полимеров

2.5.3. Деструкция поликонденсационных полимеров

Литература

3. Введение в реологию полимеров для экструзии

3.1. Введение в деформацию материалов

3.2. Введение в базовое понятие молекулярной массы макромолекулы полимера

3.2.1. Пример распределения по размеру 

3.2.2. Молекулярно-массовое распределение полимеров

3.3. Основные понятия реологии

3.4. Вязкость расплава полимера и молекулярная масса полимера

3.4.1. Пример расчета вязкости расплава

3.5. Введение в вязкоупругость

3.6. Измерение вязкости полимеров 

3.6.1. Капиллярные реометры (вискозиметры) 

3.6.2. Реометры (вискозиметры) «конус–плоскость» 

3.6.3. Индекс расплава и скорость течения расплава

3.7. Вязкость расплавов полимеров как функция молекулярных характеристик,

температуры и давления

3.8. Модели для неньютоновского течения 

Условные обозначения 

Литература 

4. Физические свойства полимеров, относящиеся к переработке 

4.1. Объемная (насыпная) плотность и уплотнение 

4.1.1. Измерение объемной (насыпной) плотности 

4.1.2. Измерение характеристик уплотнения полимера

4.2. Коэффициент нормальных напряжений 

4.2.1. Измерение коэффициента нормальных напряжений 

4.3. Напряжение на границе полосы скольжения 

4.3.1. Имитатор шнека и измерение напряжения на границе раздела

4.4. Поток плавления

4.5. Теплоемкость

4.6. Теплопроводность и теплопередача 

4.7. Плотность расплава

Условные обозначения 

Литература 

5. Работа зоны загрузки одношнекового экструдера 

5.1. Описание процесса транспортирования твердых частиц 

5.2. Литературный анализ моделей транспортирования твердых частиц

в одношнековом экструдере с гладким цилиндром в зоне загрузки 

5.2.1. Модель Дарнелла и Мола 

5.2.2. Модель Тэдмора и Кляйна 

5.2.3. Модели, разработанные в Университете Кларксона

5.2.4. Модель Хена и Спэлдинга 

5.2.5. Модель Моисея и Томпсона 

5.3. Современные экспериментальные устройства для исследования транспортирования твердых частиц 

5.3.1. Устройства для исследования транспортирования твердых частиц

в Университете Кларксона 

5.3.2. Устройство для транспортирования твердых частиц от фирмы Dow

5.4. Сравнение модифицированной модели Кэмпбелла–Донтулы

с экспериментальными данными 

5.4.1. Пример расчета транспортирования твердых частиц 

5.5. Транспортирование твердых частиц в нарезном цилиндре

5.5.1. Модели транспортирования твердых частиц в нарезном цилиндре 

5.6. Примечания к разделу транспортирования твердых частиц 

Условные обозначения 

Литература

6. Процесс плавления 

6.1. Степень сжатия и коэффициент уплотнения 

6.2. Процесс плавления 

6.2.1. Процесс плавления как функция геометрии шнека .

6.2.2. Обзор классической литературы 

6.2.3. Повторный анализ данных плавления, полученных Тэдмором и Клейном

6.3. Развитие теории плавления на основе физики вращения шнека

6.3.1. Модель плавления для обычной зоны пластикации на основе физики

вращения шнека

6.3.2. Модели плавления для зон барьерного шнека 

6.4. Влияние давления на скорость плавления

6.5. Одномерное плавление 

6.5.1. Модель одномерного плавления

6.6. Разрушение твердого слоя 

6.7. Характеристики зоны расплава

Условные обозначения 

Литература

7. Течение жидкости в винтовых каналах зоны дозирования 

7.1. Система координат 

7.2. Лабораторные наблюдения

7.3. Литературный обзор 

7.4. Разработка линеаризованного анализа потока 

7.4.1. Пример расчета потока

7.5. Оценка потока

7.5.1. Моделирование экструдера с диаметром 500 мм, на который подается

расплав 

7.5.2. Переменные параметры экструзии и ошибки 

7.5.3. Поправки к прямому потоку

7.5.4. Моделирование экструдера с диаметром 500 мм и использованием Fc 

7.6. Переменные, зависящие от выбора системы координат

7.6.1. Пример расчета рассеивания энергии 

7.7. Диссипативное рассеивание энергии и температура расплава полимера

в канале

7.7.1. Рассеивание энергии и температура в канале при вращении шнека 

7.7.2. Рассеивание энергии и температура канала при вращении цилиндра 

7.7.3. Пример расчета повышения температуры для шнекового насоса 

7.7.4. Коэффициенты теплопередачи

7.7.5. Расчет температуры методом контрольного объема

7.7.6. Численное сравнение температур для вращения шнека

и для вращения цилиндра

7.8. Характеристики зоны дозирования 

Условные обозначения 

Литература 

8. Процессы смешения в одношнековых экструдерах 

8.1. Общие операции по смешению в одношнековых экструдерах 

8.1.1. Области применения процессов смешения

8.2. Процессы диспергирования и распределения при смешении

8.3. Основы смешения 

8.3.1. Измерение степени смешения

8.3.2. Экспериментальная проверка качества смеси 

8.4. Процесс плавления как основной механизм смешения 

8.4.1. Экспериментальный анализ эффективности плавления и смешения

в шнеке

8.4.2. Барьерно-винтовые секции смешения и плавления 

8.5. Процессы и устройства вторичного смешения

8.5.1. Разновидности смесителей Мэддока

8.5.2. Блистерные смесители кольцевого типа

8.5.3. Винтовые смесители

8.5.4. Шпилечные смесители 

8.5.5. Рукояточные смесители

8.5.6. Передаточные смесители

8.5.7. Динамические смесители

8.5.8. Статические смесители

8.6. Смешение суперконцентратов и чистых полимеров

8.7. Эффективность смешения и плавления как функция лопастного зазора

8.8. Высокое давление при плавлении и агломераты

8.9. Влияние давления нагнетания на смешение

8.10. Оптимизация напряжения сдвига

8.11. Непосредственное смешение одношнековым экструдером

Условные обозначения 

Литература 

9. Моделирование экструзионных процессов

9.1. Правила моделирования

9.2. Инженерные методы проектирования пластицирующих шнеков

9.2.1. Анализ и моделирование процесса

9.3. Моделирование экструдера для изготовления деталей из полиэтилена

9.4. Увеличение производительности экструдера со шнеком диаметром 88,9 мм,

работающим с ударопрочным полистиролом

Условные обозначения 

Литература 

10. Введение в диагностику проблем процесса экструзии

10.1. Диагностика проблем экструзионного процесса

10.2. Выдвижение гипотез и решение проблем

10.2.1. Изучение проблемы на примере разработки нового полимерного

материала 

10.2.2. Поиск причины появления поверхностных дефектов изделия 

10.2.3. Поиск причин проблемы на примере экструзии профиля 

10.3. Оборудование и инструменты, необходимые для диагностики проблем 

10.3.1. Эксперимент Мэддока по охлаждению содержимого шнека

10.4. Общие механические проблемы

10.4.1. Зазор между гребнем витка и поверхностью цилиндра,

упрочнение гребня 

10.4.2. Центрирование цилиндра и шнека

10.4.3. Опорные стойки цилиндра экструдера

10.4.4. Первичная установка шнека

10.4.5. Разрушение шнека

10.4.6. Защита от превышения давления

10.4.7. Система смазки редуктора

10.4.8. Уплотнители для защиты от частиц и вязкостное уплотнение

10.4.9. Чистка шнека

10.5. Общие электрические и сенсорные проблемы

10.5.1. Термопары

10.5.2. Датчики давления

10.5.3. Электронные фильтры и шум

10.6. Двигатели и приводные системы 

10.6.1. Эффективность двигателей и коэффициент использования мощности 

10.7. Типичные размеры каналов шнека

10.8. Общие расчеты 

10.8.1. Энергия, превращаемая шнеком в тепло 

10.8.2. Некоторые характеристики геометрии шнека 

10.9. Оптимизация температур по зонам цилиндра

10.10. Профиль температур по длине шнека

10.11. Изготовление шнеков и процесс их восстановления

10.12. Пластикаторы литьевых машин

10.12.1. Расчеты пластикаторов для литья под давлением

10.13. Установка нового оборудования

10.13.1. Пример: покупка экструдера большого диаметра

10.13.2. Пример покупки линии и экструдера для выпуска нового продукта 

10.13.3. Заключение по установке нового оборудования

Условные обозначения

Литература

11. Примеси в конечном продукте 

11.1. Инородные примеси в экструдате

11.1.1. Фильтрация расплава

11.1.2. Частицы металла в экструдате

11.1.3. Пузырьки газа на новых линиях для обработки тонколистовых

материалов

11.2. Гелеобразование в полиолефинах

11.2.1. Протоколы исследования геля

11.3. Деструкция полимера в участках застоя в технологическом процессе

11.4. Ненадлежащая остановка технологического оборудования

11.5. Очистка технологического оборудования

11.6. Захват кислорода в бункере сырья

11.7. Радиусы витков винта

11.8. Сушка полимеров

11.9. Суперконцентраты красителя

11.10. Практические исследования процессов экструзии с примесями

в конечном продукте 

11.10.1. Периодические сшитые гели в пленочных продуктах 

11.10.2. Мелкие гели в пленочном продукте из ЛПЭНП 

11.10.3. Дегазационные отверстия в бутылках, формованных раздувом

11.11. Загрязнение инжекционно формуемых изделий

11.11.1. Дефекты искажения в инжекционно формуемых изделиях

11.12. Тематические исследования литьевого формования

11.12.1. Искажения и плохая очистка окрашенного полимера в инжекционно

формуемых изделиях

11.12.2. Черные полосы в формованных деталях: первое исследование

11.12.3. Черные полосы в формованных деталях: второе исследование

11.12.4. Серебряные полосы и пятна в инжекционно формованном упаковочном

изделии из непигментированного полистирола общего назначения

11.12.5. Проблема литья под давлением на линии компании «Сатурн» 

Условные обозначения 

Литература

12. Колебание потока

12.1. Обзор общих причин возникновения колебания потока

12.1.1. Связь между давлением нагнетания и скоростью в формующей головке

12.2. Диагностика процессов колебания потока

12.3. Зона цилиндра и температурные режимы шнека

12.3.1. Водное и воздушное охлаждение зоны цилиндра

12.4. Колебания давления, вызванные вращением и геометрией

12.5. Регулирование процесса шестеренным насосом 

12.6. Твердые частицы, блокирующие путь потока

12.7. Тематические исследования для процессов экструзии с колебанием потока

12.7.1. Ненадлежащий температурный режим зоны цилиндра

12.7.2. Оптимизация температур цилиндра для улучшения транспортировки

твердых частиц

12.7.3. Колебание потока из-за высоких температур в питающей зоне шнека

12.7.4. Колебание потока из-за высокой температуры в корпусе зоны подачи

12.7.5. Колебание потока из-за плохо спроектированного входа

в барьерную зону с использованием полистирола общего назначения

12.7.6. Блокировка твердыми частицами на входе в смеситель спирального типа

12.7.7. Колебание потока, вызванное износом корпуса загрузочной зоны

и новым цилиндром 

12.7.8. Процесс экструзии с поликарбонатом с колебанием потока

Условные обозначения 

Литература 

13. Ограничение скорости и экструзии

13.1. Поток расплава через вентиляционное отверстие в многоступенчатых

экструдерах

13.2. Износ шнека 

13.3. Высокопроизводительные и барьерные шнеки для улучшения скорости 

13.4. Тематические исследования процессов с ограниченной скоростью 

13.4.1. Ограничение скорости из-за износа шнека 

13.4.2. Ограничение скорости из-за твердых фрагментов полимера в экструдате

13.4.3. Ограничение скорости температурой нагнетания

для экструдера-гранулятора

13.4.4. Экструдер большого диаметра, работающий с полистиролом 

13.4.5. Ограничение производительности из-за температуры нагнетания

и крутящего момента при экструзии крахмала

13.4.6. Поток через вентиляционное отверстие в двухступенчатом шнеке,

работающем с полистирольным сырьем низкой объемной плотности

13.4.7. Увеличение производительности процесса раздувного формования

большой детали 

Условные обозначения

Литература

14. Барьерные и высокоэффективные шнеки

14.1. Барьерные шнеки

14.2. Волновые диспергирующие шнеки

14.2.1. Шнеки с двойной волной

14.2.2. Энергопередающие шнеки

14.2.3. Барьерные энергопередающие шнеки с переменными параметрами

14.2.4. Шнеки с ламинарным смешением расплава 

14.2.5. Шнеки для плавления 

14.3. Другие высокоэффективные конструкции шнека

14.3.1. Stratablend шнеки

14.3.2. Unimix шнеки

14.4. Расчет удельной скорости вращения

Условные обозначения

Литература 

15. Экструдеры с подачей сырья в расплавленном виде 

15.1. Методы моделирования 

15.2. Процессы компаундирования 

15.2.1. Общие проблемы для экструдеров с подачей расплава на линиях

компаундирования 

15.3. Экструдеры большого диаметра с насосом

15.3.1. Снижение производительности из-за плохого перемещения материала

в зоне подачи экструдера 

15.3.2. Эксплуатация золотникового клапана 

15.3.3. Инертирование азотом камеры дегазационного отверстия 

15.4. Вторичные экструдеры для тандемных линий по производству

листовых пенопластов

15.4.1. Высокопроизводительные охлаждающие шнеки 

Условные обозначения 

Литература