聚合物双层微管单双侧气体辅助微挤出成型差异性研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.008

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (8): 55-60.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.008

聚合物双层微管单双侧气体辅助微挤出成型差异性研究

邓小珍(), 刘彪, 肖兵, 江诗雨, 陈天荣

南昌工程学院机械工程学院，南昌 330099

收稿日期:2023-02-06 出版日期:2023-08-26 发布日期:2023-08-21
作者简介:邓小珍（1977—），女，副教授，从事聚合物加成型新技术、新方法研究，Pearl617@163.com
基金资助:
江西省自然科学基金面上项目(20202BABL204025);江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ190950)

Study on difference of single⁃side and double⁃side gas⁃assisted technology in polymer microtubule co⁃extrusion molding

DENG Xiaozhen(), LIU Biao, XIAO Bing, JIANG Shiyu, CHEN Tianrong

School of Mechanical Engineering，Nanchang Institute of Technology，Nanchang 330099，China

Received:2023-02-06 Online:2023-08-26 Published:2023-08-21

摘要/Abstract

摘要：

将气体辅助技术应用于空心双层微管挤出成型，利用有限元方法进行分析研究，建立传统微管共挤、气辅微管共挤、单内腔壁面气辅微管共挤、单外腔壁面气辅微管共挤4种不同的挤出成型模型，研究其在挤出胀大率、速度、压力、剪切速率等方面的差异性。结果表明，在空心微管双层共挤过程中，空心双层微管双侧均使用气体辅助技术对挤出过程中产生的挤出胀大、速度分布不均、剪切速率分布不均、压降过大等问题均具有良好的改善作用；而单内腔壁面气辅微共挤并不能对传统微共挤所产生的问题起到改善作用，其挤出胀大率为105.41 %，单外腔壁面气辅微共挤会出现挤出收缩现象，在剪切速率分布和压降等方面也无改善作用。

关键词: 双层微管共挤成型, 气体辅助技术, 单侧气辅挤出, 挤出胀大

Abstract:

The gas⁃assisted technology was applied for the polymer extrusion molding of a hollow double⁃layer microtubule， and the finite element method was used to analyze and study the microtubule co⁃extrusion molding process. Four different co⁃extrusion numerical models were established， which included the traditional microtube co⁃extrusion， gas⁃assisted microtube co⁃extrusion， single inner wall gas⁃assisted microtube co⁃extrusion， and single outer wall gas⁃assisted microtube co⁃extrusion. The differences in die swell rate， velocity distribution， pressure distribution， and shear rate distribution were studied. The results indicated that the double⁃side gas⁃assisted technology effectively improved the extrusion swell， uneven velocity distribution， uneven shear rate distribution， excessive pressure drop， and other problems during the hollow double⁃layer microtube extrusion process. However， the gas⁃assisted micro co⁃extrusion with a single inner wall cannot resolve the problems caused by the traditional micro co⁃extrusion， and its extrusion expansion rate was 105.41 %. The gas⁃assisted micro co⁃extrusion with a single outer wall can lead to extrusion shrinkage， and there is no improvement effect on the shear rate distribution and pressure drop.

Key words: double?layer microtubule co?extrusion molding, gas?assisted technology, single side gas?assisted extrusion, die swell

中图分类号:

TQ320.66

邓小珍, 刘彪, 肖兵, 江诗雨, 陈天荣. 聚合物双层微管单双侧气体辅助微挤出成型差异性研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(8): 55-60.

DENG Xiaozhen, LIU Biao, XIAO Bing, JIANG Shiyu, CHEN Tianrong. Study on difference of single⁃side and double⁃side gas⁃assisted technology in polymer microtubule co⁃extrusion molding[J]. China Plastics, 2023, 37(8): 55-60.

图/表 9

图1 双层圆柱状微管几何模型和有限元模型

Fig.1 Geometric model of double⁃layer cylindrical microtubule and finite element model

材料

无穷剪切

黏度/Pa·s

零切黏度/

Pa·s

松弛

时间/s

非牛顿

指数

材料

参数

表1 熔体参数及Bird⁃Carreau模型参数

Tab.1 Melt parameters and Bird⁃Carreau model parameters

图2 不同挤出方式下的挤出结果

Fig.2 Extrusion results from different extrusion modes

图3 口模出口处沿z轴切面图

Fig.3 Section view along z⁃axis at the die outlet

图4 口模出口端速度分布

Fig.4 Velocity distribution at the die exit outlet

图5 z轴5.5 mm处x方向速度分布

Fig.5 Velocity distribution in x direction at 5.5 mm of z⁃axis

图6 沿z轴流动速度分布

Fig.6 Flow velocity distribution along z⁃axis

图7 沿x轴方向剪切速率分布

Fig.7 Shear rate distribution along x⁃axis

图8 熔体外层压力分布

Fig.8 Pressure distribution of outer layer of the melt

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聚合物双层微管单双侧气体辅助微挤出成型差异性研究

Study on difference of single⁃side and double⁃side gas⁃assisted technology in polymer microtubule co⁃extrusion molding

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