狭缝初始高度对共挤出吹膜机头的影响

共挤出技术可使产品同时具有阻隔性、透明性、印刷性、热封性等特殊性能,并使其成本费用得到大幅度的降低,因而其应用价值得到了越来越广泛的关注。以LDPE/HDPE/LDPE三层共挤出薄膜为例,确定了三层共挤出吹膜机头的流道结构和狭缝流道结构,对三层共挤出吹膜机头的流道进行全六面体网格划分,采用有限元方法对流体在共挤出流道内的等温流动过程进行了求解,分析了狭缝初始高度对机头流道的压力场、速度场以及界面位置的影响。研究表明,随着狭缝初始高度的增大,第一、二和三层的层分配流道压力降减小,共挤出流道压力降变化较小,出口速度分布越来越不均匀;减小狭缝初始高度有利于各层出口速度分布的均匀性,降低界面波动,有利于第一、三层层厚分布的均匀性。     

机头流道压缩段过渡形状对管材挤出成型的影响

在分析了塑料熔体经过机头流道的流动过程与流变学特性基础上，将机头流道压缩段的过渡形状设计为直线型和圆弧型。利用Ployfow软件对直线型和圆弧型过渡压缩段的机头流道进行数值模拟，分析不同压缩段过渡形状对流道压力场、速度场和剪切速率场的影响。结果表明，流道压缩段过渡形状设计为圆弧型后，增大了熔体在成型段内的压力降、流动速度几流道出口速度均匀性，提高了管材的密实度、壁厚均匀性和力学强度，减少了熔体在流道内的停留时间。改进后的流道成型段最大壁面剪切速率从99.6 s^-1降低至76.3 s^-1,远低于硬质聚氯乙烯(PVC-U)管材表面出现鲨鱼皮现象的临界剪切速率，流道出口壁面剪切速率均匀性与管材表面质量均得到显著提高。     

PVC–U管材挤出机头流道优化设计

为提高管材挤出机头的加工性能,加强机头流道的塑化作用,以挤出机头中直通式管材挤出机头作为研究对象,建立其挤出加工过程的数学模型,利用ANSYS Fluent软件对管材挤出机头流道的流动过程进行模拟研究,用CFD-post对模拟结果进行分析,并根据模拟结果对管材挤出机头流道的结构进行优化设计。模拟结果表明:优化后的管材挤出机头流道增加了熔体的流动速度,减少了熔体在机头流道内的停留时间,提高了流动性能;并降低了压缩段末端的压力降,提高了成型段上的压力降,增强了熔体的塑化性能,使制品变得更加紧密。     

挤出机头内流场对玻纤取向和分布的影响

本文分析了平直和发散两种挤出机头内的流场,推得发散流道内熔体周向拉伸应变速率的表达式;研究了两种挤出流率下由这两种机头挤出的制品壁内玻纤的取向和分布,并通过流道内的剪切和周向拉伸应变速率,对玻纤取向和分布的形成机理进行解释。结果表明：经平直机头挤出的制品内,玻纤在剪切作用下基本沿流动方向排列。发散机头内熔体受剪切和周向拉伸的共同作用,使制品壁厚方向形成了“表层-次表层-芯层-次表层-表层”的五层结构,并首次发现芯层呈“W”形排列。玻纤的排列不仅受流动过程中的应变影响,更取决于应变速率的大小。     

挤出流道在UHMWPE挤出过程中的优化分析

在超高分子量聚乙烯柱塞式挤出成型过程中,运用Polyflow软件对挤出流道内熔体流动进行模拟分析,研究了不同几何尺寸流道对熔体的压力场及剪切速率场的影响。结果表明:在挤出流道内,熔体压力降和剪切速率随着缓冲段横截面尺寸和过渡段坡度的减小而减小。因此,设计针对超高分子量聚乙烯在柱塞式挤出过程中的挤出流道时,为了能够减低能耗、增加制品表面质量,应尽量减小缓冲段横截面尺寸和过渡段坡度。     

钢塑复合异型材共挤流道内熔体流动特性的数值模拟

结合钢塑复合共挤工艺特点,建立了复合共挤出流动的数学模型。采用有限元分析软件Ansys对钢塑复合中空异型材共挤流道内熔体的三维等温非牛顿流动进行了数值模拟;讨论了内部芯材以不同速率移动时,流道内熔体压力、速度和粘度的分布特点及变化规律,并与普通异型材挤出进行了对比。结果表明:随着芯材移动速率的提高,流道内压降减小;在熔体与芯材接触结合区域,压力和速度梯度明显增加,粘度减小,易出现不稳定流动;流道内熔体有较高的轴向速率,径向速率对称分布,其流动特征为典型的收敛流动;由于芯材在牵动,熔体最大流速出现在口模成型段,即挤出熔体与芯材的会合处。     

多层共挤出塑料薄膜机头的结构改进与发展

介绍了多层共挤出薄膜机头--多层共挤出流延薄膜机头（平膜法）和多层共挤出吹塑薄膜机头（管膜法）的结构、优缺点及其最近10年来的发展状况。在平膜法机头中主要介绍了多流道式机头和喂料块式机头及供料块与多流道组合式狭缝式机头;管膜法机头中主要介绍了套管式圆柱体多层共挤出机头和叠加型圆柱体多层共挤出机头。多层共挤出薄膜机头的发展主要体现在共挤出机头结构上的不断创新以及物料的适应性不断增强和薄膜层数的不断增加等方面。     

一种新型多流道分配机头的设计及其流场分析

本文涉及一种新型的多流道熔体分配机头,其分配流道的设计能够尽可能保证熔体流动路径的一致性。运用基于有限元的CFD分析软件Polyflow对熔体进行了模拟计算,并运用后处理软件Fieldview,对三种不同流道的分配机头模型的压力场、速度场及黏度场进行了分析比较,得出了一些有关该新型分配机头的设计要点。     

PE–HD/GF复合带共挤数值模拟与实验制备

基于复合共挤成型原理,建立了高密度聚乙烯(PE–HD)/玻璃纤维(GF)复合共挤有限元模型,采用有限元软件Polyfl ow对流道内熔体的三维等温非牛顿流动行为进行了数值模拟,给出了GF以不同速度移动时流道内熔体压力和速度的分布特点及变化规律。根据数值模拟结果确定了挤出工艺参数,研制了共挤模具,制备了PE–HD/GF复合带,并进行了力学性能测试。结果表明,随着GF移动速度的提高,流道内压力减小,熔体在复合成型段挤出速度明显增加;GF移动速度达到一定值时熔体挤出速度均匀,移动速度过大则导致熔体速度分布不均匀。研制的PE–HD/GF复合带拉伸强度保留率可达GF的82%。     

超声波对微流道中聚合物流动性能的影响研究

为了研究超声波作用下的聚合物材料流动性能及其影响因素,利用自主开发的聚合物超声波辅助挤出测试系统,进行了超声波作用下聚合物熔体在微流道管壁的剪切力、剪切速率和表观黏度的测试,并在与传统稳态挤出相比较基础上,分析了超声波对微流道中聚合物熔体流动性能的影响。实验结果表明,引入超声振动后,微流道的入口压力降有明显降低,并且随着熔体剪切速率的增加而增大;超声振动作用下聚合物熔体剪切速率存在临界值,当剪切速率小于临界值时,超声下聚合物黏度小于传统稳态挤出聚合物黏度,反之,超声聚合物黏度大于传统挤出聚合物黏度。     

管壁厚度对微挤出成型的影响分析

基于Bird-Carreau黏度模型,运用有限元方法对三维等温微管挤出成型流动模型进行了数值分析,主要研究了管壁厚度对微管挤出成型过程中挤出胀大、速度分布、剪切速率和口模压降等重要指标的影响。结果表明,当熔体入口体积流率相等时,随着管壁厚度的增大,挤出物挤出胀大率和横截面尺寸变化量增大;口模出口端面上熔体的二次流动增强,但挤出速度和剪切速率减小;熔体在口模内的压力降明显下降;适当增加管壁厚度,有利于提高微管挤出质量。     

物性参数对三层共挤出机头流道流场的影响

以PP/RPP/PP三层共挤出板材为例,采用有限元方法对非牛顿流体在共挤出流道内的等温流动过程进行了三维数值模拟。重点分析了三层复合共挤出板材机头流道中每层物料黏度比和松弛时间比对出口界面位置偏移的影响。数值模拟分析结果表明:随着物料黏度比的增大,出口界面越来越稳定。熔体层间物料黏度差异越小,界面位置越接近理想界面。随着物料松弛时间比的增大,出口界面越来越稳定;熔体层间物料松弛时间差异越小,界面位置越接近理想界面位置。     

对顶式内衬层生产线挤出机机头流道优化分析

采用Ansys-polyflow软件对对顶式内衬层生产线挤出机机头流道流场进行优化分析。机头流道结构直接影响挤出出口断面宽度方向胶料流速、温度、压力和剪切速率分布的均匀性。减小机头流道中部区域的阻尼,可有效解决半成品中间壁厚偏小和两边壁厚偏大的问题;增大机头流道分散角有助于优化胶料流动,有效减小出口断面宽度方向不同部位胶料流速、压力、温度和剪切速率差值。优化设计挤出机机头流道呈鱼尾状,流经流道的胶料呈压缩式层流流动,基本实现了出口断面宽度方向胶料流速、压力、温度和剪切速率分布均匀。     

层叠流道中天然高分子挤压流动过程的数值模拟

为探究层叠流道中天然高分子材料挤压流动过程与混合特性，建立层叠流道的三维物理模型和有限元网格模型，利用POLYFLOW软件计算了食品熔体在不同的入口流量，挤压过程中的压力、速度、剪切速率分布。结果表明，压力沿着挤出方向呈梯度递减，随着入口流量增大中间位置压力差增大；剪切速率在流道中变化明显，剪切速率从流道中间位置向四周递减，从壁面到流道内部递减；速度在流道内沿着挤出方向先增大后减小，靠近壁面速度小；层叠扭转流道的结构和尺寸设计，有助于提高天然高分子物料的混合效果，并且第1、4层流道混合效果优于第2、3层流道，提高入口流量也有利于提高物料的混合效果。     

通过挤出机头强剪切制备LDPE/PET原位微纤复合材料

通过自主设计制造的强剪切机头试验挤出并采用扫描电子显微镜(SEM)对挤出产物微观形态进行观察,研究了低密度聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(LDPE/PET)共混物在挤出过程中原位成纤情况。结果表明:提高分散相PET用量,缩小强剪切机头中的走料间隙、增大转子的转速和提高牵引切粒速度,都会降低挤出产物的熔体流动速率(MFR);用SEM观察正向刻蚀和反向刻蚀产物低温脆断面的微观形态表明,共混物中有大量的微纤形成,微纤的直径在3~5μm,平均长径比超过10。     

高分子材料动态成型过程中熔体非线性行为的研究

借助流变测量和连续介质理论,不依赖已有的本构关系,对平行叠加正弦振动条件下高分子熔体经毛细管的动态挤出过程进行了理论分析。以低密度聚乙烯(LDPE)为原材料,实验测量LDPE熔体在一定振动频率和振幅下毛细管入口压力、体积流量和挤出胀大的瞬态值,即可得到动态成型过程中高分子熔体剪切应力、剪切速率和表观粘度的变化规律:随振幅和频率的变化,LDPE熔体的表观粘度呈非线性变化趋势;在不同的振幅和频率下动态挤出LDPE熔体,跟稳态挤出时一样,壁面剪切应力与壁面剪切速率也成非线性比例关系。     

气辅技术在微孔塑料连续挤出中的应用研究

微孔塑料连续挤出成型需要有更大的压力降速率,文章通过对毛细管口模的传统挤出和气辅挤出两种挤出进行模拟,对两种挤出中的压力场和剪切速率进行分析比较,研究气辅技术在微孔塑料连续挤出中对压力降速率的影响,从气泡成核和气泡核长大方面分析气辅技术在微孔塑料连续挤出中的应用价值。研究发现,口模内熔体的压力降取决于无滑移段长度,无滑移段和气辅段均对压力降速率无影响;气辅段熔体没有气泡核生成,气辅段气泡核只进行长大,气体的快速流动可以加快熔体的冷却,有利于控制气泡的长大,而且气辅技术可以减小挤出胀大,气辅技术在微孔塑料连续挤出中有一定的应用价值。     

螺旋式管材机头内熔体流动的计算机模拟

介绍了用于生产管材的螺旋机头及其主要设计方法和有限元建模方法,并用有限元软件POLYFLOW对机头内的熔体流动进行了三维模拟,分析了流道内的速度分布,压力分布和剪切速率分布,并指出了现有文献对螺旋机头的分析的某些不当之处。     

螺杆机头内分配螺杆转速对流场的影响

采用ANSYS软件和三维有限元法对螺杆分配机头流道内的压力场和速度场进行三维模拟分析。结果表明，分配螺杆转速越高，其入口和末端的压力越大，且增大分配螺杆转速有助于机头内压力分布均匀，同时挤出速度也随着螺杆转速的增大而增大。     

芯棒式管材挤出机头的流动模拟分析

以实测高密度聚乙烯(HDPE)的性能参数为基础,提出了以挤出口模壁面附近的剪切速率、壁面附近的熔体流动速度与管中心熔体流动速度之比值来描述速度变化、用压力梯度描述压力变化的观点,采用Ansys、Matlab软件对芯棒式管材机头中挤出HDPE薄壁管的成型过程进行了模拟,并系统地描述、分析了成型段的长度及入口压力、入口速度发生变化时对成型段上的速度分布和压力分布的影响,得到了成型段长厚比与入口压力的优化值。