不同进气角度对片材气辅挤出成型的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.07.014

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (7): 80-86.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.07.014

不同进气角度对片材气辅挤出成型的影响

王瑞喆¹, 柳和生¹^,²(), 黄兴元¹, 余忠¹^,³, 江诗雨¹, 刘同科¹

^1.南昌大学江西省轻质高强结构材料重点实验室，南昌 330031
^2.东华理工大学化学生物与材料学院，南昌 330032
^3.上饶师范学院江西省塑料制备成型重点实验室，江西上饶 334001

收稿日期:2021-01-09 出版日期:2021-07-26 发布日期:2021-07-21
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(21664002);江西省重点研发项目(20203BBE53065)

Effect of Different Air Intake Angles on Gas⁃assisted Extrusion of Sheet Polymer

WANG Ruizhe¹, LIU Hesheng¹^,²(), HUANG Xingyuan¹, YU Zhong¹^,³, JIANG Shiyu¹, LIU Tongke¹

^1.College of Mechanical and Electrical Engineering，Nanchang University，Nanchang 330031，China
^2.School of Chemical Biology and Materials，East China University of Technology，Nanchang 330013，China
^3.Jiangxi Province Key Laboratory of Polymer Preparation and Processing，Shangrao Normal University，Shangrao 334001，China

Received:2021-01-09 Online:2021-07-26 Published:2021-07-21
Contact: LIU Hesheng E-mail:hsliu@vip.163.com

摘要/Abstract

摘要：

采用气辅助挤出成型技术，分别以垂直进气和平行进气2种方式进行了片材挤出实验，根据流变学原理建立了片材三维气辅挤出模型，利用有限元方法对0°、15°、30°、45°、60°、90° 6个不同进气角度下熔体在口模内的挤出过程进行了数值模拟。结果发现，改变进气角度对片材挤出制品造成了不同的影响，进气角度为90°时熔体在口模内的变形程度最大，随着进气角度的减小，熔体的变形程度减小；15°~30°的进气角度对聚合物片材气辅挤出成型最有利。

关键词: 气辅助挤出成型, 流变学, 进气角度, 数值模拟

Abstract:

In this work， a sheet polymer extrusion experiment was conducted on the basis of the vertical and parallel air intake separately though a gas?assisted extrusion technology. A three?dimensional model was established based on rheological principles， and a finite element method was applied to the numerical simulation of gas?assisted extrusion molding under the different air intake angles of 0°， 15°， 30°， 45°， 60° and 90°. The experimental results indicated that a change in air intake angle generated different effects on the gas?assisted extruded products. There was a largest degree of deformation in the melt in the die under an air intake angle of 90°. As the air intake angle decreased， the melt deformation was weakened. The air inlet angle of 15°~30° is most beneficial to the gas?assisted extrusion molding of polymer sheets.

Key words: gas?assisted extrusion, rheology, air intake angle, numerical simulation

中图分类号:

TQ320.66⁺3

王瑞喆, 柳和生, 黄兴元, 余忠, 江诗雨, 刘同科. 不同进气角度对片材气辅挤出成型的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(7): 80-86.

WANG Ruizhe, LIU Hesheng, HUANG Xingyuan, YU Zhong, JIANG Shiyu, LIU Tongke. Effect of Different Air Intake Angles on Gas⁃assisted Extrusion of Sheet Polymer[J]. China Plastics, 2021, 35(7): 80-86.

图/表 11

图1 片材挤出各段示意图

Fig.1 Schematic diagram of each sheet extrudate segment

图2 三维进气模型的边界设置示意图

Fig.2 Boundary setting of 3D gas intake model

图3 有限元网格划分模型

Fig.3 FEM for mesh model

样品	$η 0$ /Pa·s	$λ$ /s	$ε$	$ξ$	s
PP	4 688	0.1	0.15	0.44	0.111 1
气体	26.36 $× 10 - 6$	0	0	0	0

样品	$η 0$ /Pa·s	$λ$ /s	$ε$	$ξ$	s
PP	4 688	0.1	0.15	0.44	0.111 1
气体	26.36 $× 10 - 6$	0	0	0	0

表1 聚合物熔体与气体的物性参数

Tab.1 Material parameters of polymer melt and gas

表1 聚合物熔体与气体的物性参数

Tab.1 Material parameters of polymer melt and gas

图4 气辅挤出实验过程

Fig.4 Gas assisted extrudate experimental process

图5 片材挤出制品

Fig.5 Sheet polymer products of GAE

图6 熔体内外压力差变化

Fig.6 Variation of pressure difference between the surface and center of polymer melt

图7 交界面上x方向分速度分布云图

Fig.7 vx distribution of the interface between melt and gas

图8 交界面上y方向分速度分布云图

Fig.8 vy distribution of the interface between melt and gas

图9 交界面上z方向分速度分布云图

Fig.9 vz distribution at the center of polymer melt and gas

图10 交界面上剪切速率分布云图

Fig.10 Shear rate distribution of the interface between melt and gas

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Effect of Different Air Intake Angles on Gas⁃assisted Extrusion of Sheet Polymer

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