Vliv tepelných efektů na proces extruze termoplastických materiálů

Abstract

Stabilita toku taveniny je důležitou podmínkou pro dlouhodobou a bezproblémovou produkci během procesu vytlačování. Zmíněná stabilita toku je závislá jak na materiálových vlastnostech (teplota, tlak) ovlivněných procesními podmínkami, tak i na použitých technologických parametrech, jako je design extruzních nástrojů (šnek, hlava). V místech zúžení geometrie či hlavách obsahujících trn je výrazně spotřebováván tlak. Přítomná mechanická energie je pak pomocí disipace přeměněna na tepelnou, což může způsobit nestabilní tok taveniny. Pro pochopení těchto jevů uvnitř vytlačovacích hlav jsou často používány simulace extruzních procesů. Úvod diplomové práce je věnován teoretickému popisu extruzního procesu a designu zpracovatelských nástrojů. Za účelem pochopení chování zpracovatelských materiálů v průběhu extruzního procesu nestačí pouze znalost procesu a extruzních nástrojů, ale i osvojení reologického a tepelného chování polymerních tavenin. Závěr teoretické rešerše je věnován matematickému popisu zmíněných jevů pomocí metody konečných sítí. Experimentální výzkum v předkládané práci je zaměřen na pochopení tepelných jevů vytlačovacích hlav. Za tímto účelem byl tok taveniny danou geometrií simulován 2D a 3D modulem programu Virtual Extrusion LaboratoryTM 6. 9. Simulace je následně ověřena reálným měřením teplotního spádu zvolené vytlačovací hlavy pomocí infračervených detektorů a termočlánku. Měření teploty taveniny uvnitř vytlačovací hlavy pomocí infračervených senzorů je inovativním a rozvíjejícím se nástrojem v online-monitoringu vytlačovacích procesů. Výsledkem práce je návrh nové okrajové podmínky usnadňující a zpřesňující výpočet simulací vytlačovacích hlav s trnem.