автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Совершенствование процесса формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера

На правах рукописи

Пермяшкина Ольга Ивановна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ПОТОКА ВСПЕНИВАЕМОГО ПОЛИМЕРА НА ВЫХОДЕ ИЗ

ЭКСТРУДЕРА

Специальность 05.17.08 - Процессы и аппараты химических

технологий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 /> ЙЮН 2010

Бийск-2010

004605711

Работа выполнена в Бийском технологическом институте (филиале) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова».

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Куничан Владимир Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Овчаренко Александр Григорьевич

кандидат технических наук Литвинов Андрей Владимирович

Ведущая организация

Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН

Защита состоится «11» июня 2010 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.004.08 в Бийском технологическом институте (филиале) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» по адресу: 659305, Алтайский край, г. Бийск, ул. Трофимова, 27.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бийского технологического института (филиала) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» по адресу: 659305, Алтайский край, г. Бийск, ул. Трофимова, 27.

Автореферат разослал « 6 » мая 2010 года.

Ученый секретарь //у

диссертационного совета Светлов С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Применение изделий из вспененных полимерных материалов непрерывно расширяется в таких отраслях как химическая, пищевая промышленность, строительство, медицина и других.

Одним из основных способов формования изделий из вспениваемых полимеров является экструзия. Экструдирование сырья - экологически безопасный, ресурсосберегающий и универсальный процесс. Существующие промышленные экструдеры позволяют перерабатывать широкий спектр полимеров, что является основой для получения вспененных изделий, обладающих различными свойствами.

Для получения вспененных полимерных изделий, заданных параметров, важно правильно формировать поток вспениваемого полимера на выходе из экструдера. На данный процесс влияют характеристики используемого сырья, технологические параметры и конструкция формующих устройств.

В настоящее время отсутствуют надежные инженерные методики расчета формующих устройств для получения вспененных экструдатов требуемой структуры и заданных размеров. Поэтому при внедрении в производство разработанные устройства формования вспененных изделий требуют длительной и дорогостоящей доводки.

Данная работа посвящена исследованию процесса формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера, разработке методов проектирования и расчета формующих устройств экструдеров для получения вспененных изделий, обладающих заданными свойствами и формой, на основе исследования продольного профиля потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера.

Цели и задачи исследования. Цель исследований -выявить закономерности процесса формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера и на их основе разработать подход к конструированию и расчету формующих устройств для получения вспениваемых изделий с заданными параметрами. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать математическую модель для определения продольного профиля потока вспениваемого полимера,

содержащего жидкий порообразователь, на выходе из экструдера;

- экспериментально определить основные характеристики используемого в эксперименте материала, необходимые для реализации моделирования, и проверить адекватность разработанной модели;

- разработать конструкцию устройства, позволяющего совершенствовать процесс формования вспениваемого экструзией полимера;

- разработать инженерную методику расчета формующих устройств дня производства изделий из вспениваемых полимеров на основе моделирования продольного профиля потока на выходе из экструдера;

- провести проверку разработанных устройств формования изделий из вспениваемого полимера и методов их расчета в опытно-промышленных условиях.

Объект, предмет и методы исследования. В качестве объекта исследований выбраны процесс формования вспениваемых изделий из полимеров методом экструзии. Предметом исследования в настоящей работе служит поток вспениваемого полимера на выходе из экструдера.

Для достижения поставленной цели используются теоретический и экспериментальный методы исследований. Теоретический метод исследований позволяет выполнить математическое описание процесса формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера. Эмпирический метод необходим для определения реологических и структурных характеристик выбранного материала, проверки правильности использования предложенных теоретических зависимостей и для определения эмпирических постоянных коэффициентов, входящих в эти зависимости.

Достоверность и обоснованность результатов представленной работы обеспечивается:

- адекватностью используемых модельных представлений реальным рассматриваемым физическим процессам;

- корректностью использования математического аппарата, фундаментальных принципов гидродинамики, современных методов численного решения;

- соответствием аналитических выводов результатам экспериментальных исследований.

Научная новизна:

- установлено, что процесс формирования пористого изделия при экструдировании полимера, содержащего жидкий порообразователь, можно рассматривать как процесс пенообразования за счет превращения жидкости в пар на основе роста одиночных пузырей в вязкой жидкости;

- показано решающее влияние реологических свойств высоковязкого полимера на формирования вспененного потока на выходе из экструдера;

- разработана математическая модель формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера, учитывающая потери пара, и подтверждена ее адекватность.

Практическая ценность н реализация работы.

Представленный в диссертации подход к описанию формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера и проведенные экспериментальные исследования позволили:

- сформировать подход к разработке устройств для формирования изделий из вспениваемого полимера при формовании методом экструзии;

- создать устройство для формирования изделий из вспениваемого полимера, учитывающее продольный профиль потока (патент на полезную модель 89019), и разработать методику расчета данного устройства.

Результаты работы по расчету профиля потока вспениваемого полимера и проектированию формующих устройств были использованы в ООО «Квантсервер» (г.Бийск), ООО «Полимер Проект» (г.Новосибирск). Это позволило стабилизировать процесс получения продукции с заданными параметрами, снизить потери на некондиционную продукцию при отработке процесса, получать изделия с большим коэффициентом вспенивания, расширить возможности использования сырья, снизить влияние температуры окружающей среды на производственный процесс, снизить затраты электроэнергии, повысить конкурентоспособность изделий, что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и отдельные её результаты обсуждались на научно-технических конференциях:

- «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды» (Бийск, 2006);

- «Новые химические технологии: производство и применение» (Пенза, 2008);

- «Технология и оборудование химической, биологической и пищевой промышленности» (Бийск, 2008);

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе две статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК, и одно свидетельство на полезную модель.

На защиту выносятся:

- математическая модель формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера;

- результаты исследований процесса формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера;

- конструкция формующих устройств изделий из вспениваемого полимера на выходе из экструдера;

- методика инженерного расчёта формующих устройств изделий из вспениваемого полимера на выходе из экструдера;

- результаты промышленного применения устройств формирования изделий из вспениваемого полимера методом экструзии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 154 наименований, приложения и содержит 114 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведено обоснование необходимости усовершенствования методов расчета и конструирования устройств для формирования потока вспененного полимера на выходе из экструдера.

В первой главе проведен анализ существующих технологий и оборудования для экструдирования полимеров, и в частности различные конструкции формующих устройств. Указаны основные недостатки существующей технологии формования изделий из вспениваемых полимеров методом экструзии. Рассмотрены теоретические и экспериментальные исследования потока полимеров на выходе из экструдера. Проанализированы свойства полимеров, пен и вспениваемых

полимеров. Указаны общие закономерности. В результате аналитического обзора литературы выбраны цели исследований и намечены пути их реализации.

Во второй главе приведены теоретические исследования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера.

На основе изучения результатов предварительных экспериментов и исследований различных авторов для построения математической модели данного процесса можно сделать следующие допущения:

- образование пористой структуры в полимере, содержащем жидкий порообразователь, происходит в результате процесса вспенивания полимера из-за вскипания жидкости при резком перепаде давления;

- процесс ценообразования рассматривается на основе механизма независимого роста отдельных пузырьков;

- пузырьки рассматриваются как сферические частицы с равными радиусами, равномерно распределенные по всему сечению потока;

- поток вспениваемого полимера на выходе из экструдера имеет готовые микропузыри газа (центры порообразования), которые образуются на имеющихся в материале дисперсных включениях, количество и начальные размеры которых зависят от индивидуальных характеристик продукта;

- силы инерции и поверхностное натяжение на границе полимер -пар не учитываются;

- процессы коалесценции не учитываются;

- температуры всех фаз в каждый момент времени равны между собой;

- процесс формирования пористой структуры происходит в адиабатических условиях.

Моделирование продольного профиля потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера проводится на основе решения системы уравнений:

<

_ Я-АР (1)

с1т 4ц

"и _ _ <* "ж

¿Г ¿Т

с1т с1т

ж (}*>„ (1„ ~ сж0

<*х Лх (у»псж-ся-мгжсж)

(4)

1 (Рж,-™*) 4яИ3ед

Кг = Р" Рж Ър" (5) 1 ,

Рп Рж

т

г = Ь-г0' Кт

1/3

1/3

(6)

V А яВ рс

Начальные условия для решения системы при т=0: К=Ыв;; 1=1,; ; = 0; Р=РН

Уравнение (1) - частный случай уравнения Релея и описывает рост газового пузырька радиуса Я в вязкой жидкости. Уравнение (2) - уравнение материального баланса влаги в материале. Уравнение (3) - уравнение скорости образования паровой фазы в материале. Уравнение (4) - уравнение теплового баланса. Уравнение (5) служит для определения коэффициента вспенивания полимера с учетом потерь пара. Уравнение (6) - для расчета радиуса потока вспененного полимера на выходе из экструдера с учетом коэффициента вспенивания. Уравнение (7) -для расчета координаты сечения потока от выхода из фильеры.

В предложенную модель входят как справочные данные (давление, плотность и энтальпия насыщенного пара в пузырьках), так и параметры, требуемые экспериментального определения (вязкость материала, количество и начальный

радиус пузырей, коэффициент использования пара, поправочный коэффициент эффективного радиуса).

В третьей главе представлены экспериментальные исследования процесса вспенивания полимера на выходе из экструдера. Приведено описание экспериментальной установки, изготовленной на базе промышленного экструдера Штак-50, схема которой показана на рисунке 1.

Для исследования профиля потока полимера, вспененного методом экструзии, был использован - модельный крахмалосодержащий биополимер с жидкостью-порообразователем - дистиллированной водой. В экспериментальных исследованиях были определены реологические свойства исследуемого материала, параметры потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера, необходимые для моделирования, и проведена проверка адекватности разработанной модели.

Границы диапазонов изменения параметров для проведения исследований были выбраны на основании технических характеристик экспериментальной установки и режимов реальных технологических процессов, которые обеспечивают требуемое качество экструдата.

I - пульт управления; 2 - экструдер; 3 - электронагреватели; 4 - насос дозатор с баком воды; 5 - блок подачи сырья; 6 - капиллярный вискозиметр; 7 - фильера; 8 - датчик давления; 9 - измеритель-регулятор; 10 - датчик температуры;

II - фотоаппарат; 12 - весы

Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки

Анализ результатов исследований реологических свойств полимера выявил снижение эффективной вязкости расплава

полимера при постоянной скорости сдвига с ростом температуры и влажности, что соответствует результатам, полученным другими исследователями. Это соответствует наиболее часто используемым полимерам, содержащим жидкий порообразователь, которые применяют для получения вспененных изделий методом экструзии.

Проведение экспериментов при различных скоростях сдвига показало, что с увеличением скорости сдвига эффективная вязкость исследуемого материала нелинейно понижается для всех значений влажности и температуры материала. Полученные данные показывают, что исследуемый материал имеет свойства неньютоновской псевдопластической жидкости, поведение которой может быть описано степенным уравнением:

(8)

В результате обработки экспериментальных данных были определены коэффициенты и индексы степенного реологического уравнения, которые зависят от влажности и температуры экструдируемого материала:

* = 60552,56-60159,9^-125* (9)

п — 0,623026—0,601 6уу — 0,00157

При сравнении коэффициентов вспенивания (рисунок 2) фактического Кф и расчетного Кр без учета потерь пара были выявлены расхождения между данными.

50 -i К , 50-

40 ■ SS 40 ■

30 ■ .¿S 3».

20 ■ ¿r 20 -

10 • t.»C 10 "

0 ■ —-,-, о •

110 120

а)

130 110

120 130 110 120 130 б) в) влажность: а) 15%; 6) 17%; в) 19%;

коэффициент вспенивания:— фактический,---расчетный

Рисунок 2 - Сравнение коэффициентов вспенивания без учета потерь пара: начальная влажность полимера

При анализе фотографий срезов готового продукта (рисунок 3) выявлено, что в периферических частях изделия крупных пузырьков нет, имеющиеся пузырьки деформированы. На поверхности продукта видны сквозные отверстия и трещины. Это подтверждает наличие потерь пара в окружающую среду, которые могут оказывать влияние при экструзии на коэффициент вспенивания, и, следовательно, на профиль потока продукта.

Рисунок 3 - Образцы изделий из вспениваемого полимера

Данные о количестве потерянного пара в окружающую среду при вспенивании были определены в ходе экспериментов. Результаты зависимости коэффициента использования пара от температуры и влажности полимера на выходе из экструдера представлены на рисунке 4.

1,00 0,75 -0,50 0,25 -0,00

*----*----

"—К

t,°C

105 110 115 120 125 130 135

влажность «♦--15% 17% —А—19%

Рисунок 4 - Зависимость коэффициента использования пара от температуры при различной влажности

Для оценки влияния потерь пара на коэффициент вспенивания было произведено сравнение коэффициентов вспенивания фактического Кф и расчетного Кр с учетом потерь пара, рисунок 5.

Рисунок 5 - Сравнение коэффициентов вспенивания с учетом потерь пара

Расхождение между данными незначительно. Следовательно, объем вспениваемого изделия, полученного методом экструзии, с большой точностью можно определять через объем образовавшегося пара с учетом потерь. Аналогично произведена сверка коэффициентов вспенивания полимера на выходе экструдера для других режимов.

Для расчета продольного профиля потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера необходимо учитывать эффект капиллярного расширения невспененного продукта с применением в расчетах математической модели эффективного радиуса выходного отверстия фильеры. В результате обработки экспериментальных данных поправочный коэффициент Ь, необходимый для расчета эффективного радиуса, составил 1,5.

Для моделирования продольного профиля потока вспениваемого полимера необходимы данные о количестве пузырей в единице массы твердой фазы и их начальном радиусе. Для определения количества пузырей в единице массы твердой фазы были использованы данные, полученные при анализе фотографий разрезов средней части продукта. Количество пузырей колеблется 7-10 - 9-10бшт./кг твердой фазы во всем диапазоне режимов..

Для определения начального радиуса пузырьков перед вспениванием были исследованы образцы невспененного

продукта под микроскопом. Были выявлены инородные включения, которые, как отмечено в исследованиях ряда авторов, являются центрами порообразования. На основе анализа данных среднего размера включений начальный радиус пор был принят Ю^м.

На основании всех полученных данных, произведено моделирование продольного профиля потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера в математическом редакторе МаШСАО. Примеры сравнения расчетных и фактических профилей потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера, полученных при различных условиях процесса (температуре и влажности экструдируемой массы, радиусе выходного отверстии фильеры) и одинаковой приведенной скорости потока, представлены на рисунке 6. Проверка адекватности предложенной модели произведена для потоков вспениваемого полимера на выходе из фильер с диаметром отверстий 2, 3, 4 мм в диапазоне температур 110-130°С и начальной влажности 15 - 21 %.

г,м

1 - температура 130°С и влажность 15%;

2 - температура 130°С и влажность 19%;

3 - температура 110°С и влажность 15%;

4 - температура 110°С и влажность 19%. Рисунок 6 - Сравнение продольных профилей потока

вспениваемого полимера расчетного (штриховая линия) с фактическим (сплошная линия) на выходе из экструдера с диаметром выходного отверстия фильеры 4 мм при различных

условиях

На рисунке 7 представлено фото потока вспениваемого полимера на выходе из отверстия фильеры диаметром 4 мм, экструдированного при 130°С и начальной влажности 15%.

Рисунок 7 - Фото потока вспененного полимера на выходе из экструдера

Проверка на адекватность модели формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера проведена по значению критерия Фишера. Расчетное значение критерия Фишера Бр =3,54, критическое значение критерия Фишера Ркр=3,63 при вероятности ошибки а=0,05 (Бр <Ркр), что допустимо для инженерных расчетов.

Таким образом, анализ полученных данных подтверждает возможность использования предложенной модели для инженерных расчетов формирования профиля вспененного полимера на выходе из экструдера в исследуемом диапазоне параметров.

В четвертой главе представлены устройства для формирования потока вспениваемого полимера требуемых параметров, разработанные на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований, с применением предложенной математической модели, и методика их расчета.

Наблюдение в промышленных условиях за процессом формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера позволило установить, что при пониженной температуре помещения (менее 21°С) и влажности (менее 60%) поток быстро охлаждается, вспенивание ухудшается, пористость становится неравномерной, количество неотработавшего пара

увеличивается. Применяемые в формовании экструзионных вспениваемых полимеров устройства не решают указанную проблему. Поэтому возникла необходимость разработать устройство для формирования вспениваемых полимерных изделий, которое бы способствовало защите потока продукта от влияния негативных факторов.

Для снижения влияния выше перечисленных отрицательных факторов на процесс вспенивания полимера была предложена конструкция устройства для формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера, состоящего из стандартной фильеры, которая обеспечивает получение изделий заданных параметров, и специальной насадки, которая обеспечивает улучшение условий процесса вспенивания на выходе из фильеры. Насадка выполнена в виде цилиндра, с внутренней поверхностью, которая подобна профилю потока вспененного изделия на выходе из экструдера. Для снижения потерь тепла в окружающую среду при вспенивании внутренняя поверхность насадки отполирована, наружная поверхность насадки покрыта термоизоляционным слоем.

Схема устройства для формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера с насадкой представлена на рисунке 8.

1- корпус фильеры, 2 - насадка, 3 - внутренняя поверхность, 4 - термоизоляция Рисунок 8 - Схема устройства для формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера

Для определения геометрической формы и размеров устройства для формирования потока вспениваемого полимера на

1 2

3 4

выходе из экструдера была разработана методика инженерных расчетов, которая состоит из следующих этапов:

- определение геометрических размеров фильеры;

- определение геометрических размеров насадки;

- определение частоты работы режущего устройства.

Методика расчета устройства для формирования потока вспененного полимера на выходе из экструдера позволяет существенно сократить объем экспериментальных исследований при разработке конструкции, что дает возможность значительно снизить затраты материальных ресурсов, денежных средств и времени на отработку процесса производства изделий. Исходные данные для инженерных расчетов:

- плотность сырья рс (кг/м3);

- влажность сырья и», кг/кг;

- плотность изделия р„ (кг/м3);

- диаметр изделия Д (м);

- длина изделия £„ (м);

- производительность экструдера Q (кг/с);

- давление полимера на входе в фильеру р (Па);

- реологические свойства сырья р(<3у/^х, Па-с;

- количества центров порообразования в единице массы твердой фазы е, (пгг/кг);

- начальный радиус пор Л<? (м);

- коэффициент использования пара ц.

Методика расчета параметров устройства для формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера. Определяющие геометрические размеры фильеры:

- диаметр выходного отверстия <} (м);

- длина канала I (м);

- угол входного конуса р (°).

Исходя из заданных значений плотности, определяем фактический коэффициент вспенивания:

Так как процесс вспенивания происходит во всех направлениях равномерно, то исходя из заданного диаметра готового изделия, можно определить диаметр выходного отверстия фильеры:

К=рс/рп

(И)

Для расчета диаметра выходного отверстия фильеры эффективный диаметр должен быть скорректирован с учетом поправочного коэффициента Ь, который зависит от свойств материала и определен экспериментально: ¿=1,5

Длину канала определяем по методике Каплуна Я.Б.:

1= а)— (13)

128/42

Определение угла входной зоны по методике Каплуна Я.Б. из формулы:

и.и3 ,м

(14)

320

Определяющие геометрические размеры насадки:

- продольный профиль внутренней поверхности насадки

- гв =/(Х(1);

- длина насадки Ъ„ (м).

Для определения геометрических размеров внутренней поверхности сначала необходимо определить продольный профиль потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера с использованием предложенной модели.

В случае экструзии полимера, содержащего растворитель, реологические коэффициенты определяют на основе эмпирических зависимостей. Для полимеров эти параметры зависят от температуры и влажности: к

Профиль внутренней поверхности насадки рассчитывают по формуле:

ги=гЩ-кп (15)

На основе данных моделирования профиля потока, полученных в результате решения предложенной системы уравнений, можно определить длину участка вспенивания, которая является определяющей для выбора длины насадки.

Получение изделия заданной длины обеспечивается частотой реза V (с-1). Исходя из заданных значений плотности продукта, производительности экструдера и заданной длины, определяем частоту работы режущего устройства:

V =-

4 Q-K я-D2-pc-L

(16)

По предложенной методике были рассчитаны и изготовлены устройства для формирования изделий из вспениваемого полимера с диаметрами выходного отверстия фильеры 2,3 и 4 мм.

Оценку эффекта использования предложенной конструкции проводили путем сравнения образцов продукции, полученных при одинаковых параметрах процесса с закрепленной насадкой и снятой при температуре производственного помещения 12°С. Данные представлены на рисунке 9.

50 40 -30 -20 -10 • 0

К

/

/

/

-1-г—

105 115 125 а)

teC

—I

50 40 30 20 Ю \ 0

х?с

50 40 30 ^ 20 Ю

о

Л

/

135

105 115 125 135 105 115 125 135

6) в) влажность: а) 15%; $17%; в; 19%; без насадки: - 24°С; — 12°С; с насадкой: - - 24°С; — 12°С Рисунок 9 - Коэффициент вспенивания, полученный при диаметре выходного отверстия фильеры 4мм и различной

влажности

На основании анализа полученных данных можно сделать вывод, что образцы, полученные с применением насадки, имеют больший коэффициент вспенивания. Применение устройства для формирования вспениваемых изделий с насадкой позволяет получать изделия заданных параметров независимо от влияния окружающей среды. Аналогичные результаты получены при применении набора формующих устройств, рассчитанных по предложенной методике с другими заданными параметрами.

Разработанная методика расчета параметров устройства для формирования потока вспениваемого полимера на выходе из

экструдера с применением предложенной модели была использована для конструирования устройства формования жгутов межпанельной изоляции из вспененного полиэтилена высокого давления с порообразователем - н-бутаном (массовая доля 0,05 кг/кг) и нукпеобразующим агентом - молотым тальком (средний диаметром частиц 10*5 м). Температура экструзии 87°С.

На рисунке 10 представлены полученные продольные профили данного вспениваемого полимера, использованные при конструировании формующих устройств для получения изделий с заданными параметрами.

Г,"

диаметр:1 - 70 мм, 2-60 мм, 3-50 мм, 4-40 мм, 5 - 30 мм Рисунок 10 - Продольные профили потока вспениваемого полиэтилена для получения жгута заданного диаметра

Были определены геометрические размеры формующих устройств для получения жгутов различного диаметра. Кроме того, рассчитаны длины участков вспенивания с целью определения расстояния от выхода фильеры экструдера до места установки охладителя для получения изделия требуемой структуры с заданным коэффициентом вспенивания.

По аналогии с вышеописанными устройствами было изготовлено устройство для формирования потока вспененного полимера с выходным отверстием другой геометрии (плоскощелевое выходное отверстие для получения вспененных полимерных изделий с прямоугольным сечением). Выявлено, что применение насадки оказывает при формовании положительный эффект, независимо. от геометрии выходного отверстия формующего устройства.

Разработанная в данной работе методика расчета, на базе которой было создано новое формующее устройство, позволила стабилизировать процесс формования вспениваемых полимерных экструдатов, снизить потери на некондиционную продукцию, получать изделия с большим коэффициентом вспенивания, расширить возможности использования сырья, снизить влияние температуры окружающей среды на производственный процесс, снизить затраты электроэнергии, повысить

конкурентоспособность изделий.

Результаты работы по расчету профиля потока вспениваемого полимера и проектированию формующих устройств были использованы в ООО «Квантсервер» (г.Бийск), ООО «Полимер Проект» (г.Новосибирск), что подтверждено соответствующими актами внедрения.

На разработанное формующее устройство получен патент на полезную модель № 89019.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Выявлены закономерности процесса формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера и на их основе разработан подход к конструированию и расчету формующих устройств для получения вспениваемых изделий с заданными параметрами.

2. Создана математическая модель для определения продольного профиля потока вспениваемого полимера, содержащего жидкий порообразователь, на выходе из экструдера.

3. Подтверждена адекватность разработанной модели с использованием экспериментально определенных основных характеристик применяемого в эксперименте материала.

4. Разработана конструкция устройства, позволяющего совершенствовать процесс формования вспениваемого экструзией полимера.

5. Разработана инженерная методика расчета формующих устройств для производства изделий из вспениваемых полимеров на основе моделирования продольного профиля потока на выходе из экструдера.

6. Проведена проверка разработанных устройств формования изделий из вспениваемого полимера и методов их расчета в опытно-промышленных условиях.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Ъ - поправочный коэффициент эффективного радиуса; с -удельная теплоемкость, Дж/(кг-К); /) - диаметр изделия, м; с/ -диаметр выходного отверстия, м; дуМх - скорость сдвига, с'1; £ -энергия активации вязкого течения, Дж/кмоль; Р - критерий Фишера; 12 - квадратичный инвариант тензора скоростей деформации; К - коэффициент вспенивания; к - коэффициент консистенции жидкости; X - длина , м; т - масса, кг; N -количество пузырей; п - индекс течения жидкости; -производительность экструдера, кг/с; Р - давление, Па; Я -радиус пор, м; г - радиус потока полимера, м; Т ~ абсолютная температура, К; I - температура, °С; V - объем, м3; н> -относительная влажность, кг/кг; А - увеличение радиуса пузырька, м; /? - угол входного конуса, е - количество центров порообразования в единице массы твердой фазы, шт./кг; >/ -коэффициент использования пара; ¡л - эффективная вязкость, Па*с; V - частота работы режущего устройства, с:р - плотность, кг/м3; а ~ поверхностное натяжение жидкости на границе жидкость - пар, Н/м; т - время, с; и - показатель чувствительности критической скорости сдвига к изменению геометрии входа. Индексы: 0 - начальное значение; г - значение, соответствующее моменту времени т; в - порообразователь; ж -жидкая фаза; н - насадка; п - пар; пп - неотработавший пар; пр -продукт; с - сырье; т - твердая фаза; ф - фильера.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пермяшкина, О.И. Управление качеством производства кукурузных палочек методом экструзии / О.И. Пермяшкина // Управление качеством образования, продукции и окружающей среды: Тез. научно-практ. конф. БТИ АлтГТУ. -Бийск: АлтГТУ, 2006. - С. 12-13.

2. Пермяшкина, О.И. Расчет диаметра потока полимера при

вспенивании методом экструзии / О.И. Пермяшкина, В.А.

Куничан // Современные технологии в машиностроении: Сб. ст. - Пенза: Приволжский дом знаний, 2008. - С. 202-205.

3. Пермяшкина, О.И. Моделирование процесса вспенивания биополимера, полученного методом экструзии / О.И. Пермяшкина, В. А. Куничан // Новые химические технологии: производство и применение: Сб. ст. - Пенза: Приволжский дом знаний, 2008. - С. 48-50.

4. Пермяшкина, О.И. Исследование формирования профиля потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера / О.И. Пермяшкина, В.А. Куничан, М.В. Обрезкова, Г.И. Севодина; Бийский технол. ин-т. - Бийск, 2009. - 6 е.: ил.-Библиогр.: 5 назв. - Рус. Деп. в ВИНИТИ 25.03.2009 №150-В2009.

5. Пермяшкина, О.И. Моделирование профиля потока вспениваемого полимера, полученного методом экструзии / О.И. Пермяшкина, В.А. Куничан; Бийский технол. ин-т. -Бийск, 2008. - 6 е.: ил.- Библиогр.: 8 назв. - Рус. Деп. в ВИНИТИ 23.10.2008 №811-В2008.

6. Пермяшкина, О.И. Исследование процесса вспенивания биополимера, полученного методом экструзии / О.И. Пермяшкина, В.А. Куничан, М.В. Обрезкова // Ползуновский вестник. -2008.- №4. - С.83-85.

7. Пермяшкина, О.И. Совершенствование устройств формирования потока вспененного полимера на выходе из экструдера / О.И. Пермяшкина, В.А. Куничан, М.В. Обрезкова // Вестник казанского хим.-технол. ун-та. -2009,-№4.-С.159-165.

8. Фильера для формования профильных изделий из полимерных материалов: патент 89019 РФ, МПК В29 С55/30 // Пермяшкина О.И., Куничан В.А., 2009. - Б.и. №33.

Подписано в печать 26.04.2010 г. Печать - ризография. Заказ 2010-71. Усл. печ. л. - 1,28. Тираж 100 экз. Отпечатано в ИИО БТИ АлтГТУ 659305, г. Бийск, ул. Трофимова, 27

Условные обозначения.

Введение.

1 Экструзия вспененных полимеров (аналитический обзор).

1.1 Анализ техники и технологии экструдирования.

1.1.1 Экструзионная технология и области применения.

1.1.2 Экструзионное оборудование.

1.1.2.1 Экструдеры.

1.1.2.2 Формующие устройства.

1.2 Теоретические и экспериментальные исследования потока полимеров на выходе из экструдера.

1.2.1 Характеристика экструзионных полимерных материалов.

1.2.2 Описание течения потока полимеров на выходе из экструдера.

1.2.3 Экспериментальные методы определения реологических характеристик экструдатов.

1.3 Производство вспененных полимеров.

1.3.1 Характеристика вспененных полимеров.

1.3.2 Способы получения вспененных полимеров.

1.3.3 Динамика образования структуры вспениваемых полимеров.

1.4 Процесс пенообразования и его описание.

1.4.1 Характеристика пен и их свойства.

1.4.2 Динамика образования структуры пен.

1.5 Постановка задачи.

2 Теоретические исследования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера.

2.1 Основные допущения.

2.2 Уравнение роста газового пузырька в вязкой жидкости.

2.3 Материальный баланс процесса вспенивания.

2.4 Тепловой баланс процесса вспенивания.

2.5 Расчет коэффициента вспенивания.

3 Экспериментальные исследования формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера.

3.1 Описание экспериментальной установки.

3.2 Методика проведения эксперимента.

3.2.2 Определения реологических свойств исследуемого материала.

3.2.3 Определения продольного профиля потока вспениваемого полимера.

3.3 Обсуждение результатов экспериментальных исследований.

3.3.1 Реологические свойства полимера.

3.3.2 Проверка адекватности модели.

4 Разработка устройств для формирования потока вспениваемого полимера.

4.1 Конструкция устройства для формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера.

4.2 Методика расчета параметров устройства для формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера.

4.3 Пример расчета устройства для формирования потока вспененного полимера на выходе из экструдера.

4.4 Анализ работы промышленных устройств для формирования изделий из вспененного полимера на выходе из экструдера.

Основные результаты работы.

Применение изделий из вспененных полимерных материалов непрерывно расширяется в таких отраслях как химическая, пищевая промышленность, строительство, медицина и других. Одним из основных способов формования изделий из вспениваемых полимеров является экструзия. Экструдирование сырья — экологически безопасный, ресурсосберегающий и универсальный процесс. Существующие промышленные экструдеры позволяют перерабатывать широкий спектр полимеров, что является основой для получения вспененных изделий, обладающих различными свойствами.

Для получения вспененных полимерных изделий заданных параметров важно правильно формировать поток вспениваемого полимера на выходе из экструдера. На данный процесс влияют характеристики используемого сырья, технологические параметры и конструкция формующих устройств.

На данный момент отсутствуют надежные инженерные методики расчета формующих устройств для получения вспененных экструдатов требуемой структуры и заданных размеров. Поэтому при внедрении в производство разработанные устройства формования вспененных изделий требуют длительной и дорогостоящей доводки.

Учитывая все вышесказанное, данная работа посвящена исследованию процесса формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера, разработке методов проектирования и расчета формующих устройств экструдеров для получения вспененных изделий, обладающих заданными свойствами и формой, на основе исследования продольного профиля потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера.

Основные результаты работы На основе исследованных закономерностей формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера:

1. Выявлены закономерности процесса формирования потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера и на их основе разработан подход к конструированию и расчету формующих устройств для получения вспениваемых изделий с заданными параметрами.

2. Создана математическая модель для определения продольного профиля потока вспениваемого полимера, содержащего жидкий порообразователь, на выходе из экструдера.

3. Подтверждена адекватность разработанной модели с использованием экспериментально определенных основных характеристик используемого в эксперименте материала.

4. Разработана конструкция устройства, позволяющего совершенствовать процесс формования вспениваемого экструзией полимера.

5. Разработана инженерная методика расчета формующих устройств для производства изделий из вспениваемых полимеров на основе моделирования продольного профиля потока на выходе из экструдера.

6. Проведена проверка разработанных устройств формования изделий из вспениваемого полимера и методов их расчета в опытно-промышленных условиях.

1. Крыжановский, В.К. Технология полимерных материалов / В.К. Крыжановский. М.: Профессия, 2008. - 534с.

2. Herrman, Н. Schnekenmaschinen in der Verfahrenstechnik / H. Herrman.

3. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag. 1972. -164 p.

4. Фишер, Э. Экструзия пластических масс / Э. Фишер.- М.: Химия, 1972.282с.

5. Геррман, X. Шнековые машинные технологии: Пер. с нем. / Геррман X;

6. Под ред. Фридмана JI.M. — JL: Химия, 1975. 232 с.

7. Богатырев, А.Н. Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование / А.Н. Богатырев, И.П. Юрьев. М.: Ступень, 1994.-200 с.

8. Wilkinson, A.N. Polymer processing and structure development / A. N. Wilkinson, A. J. Ryan. New York: Springer. - 1998. -576 p.

9. Андрианов, P.А. Пенопласты на основе фенолформальдегпдных смол /

10. Р.А. Андрианов, Ю.Е. Пономарев. Ростов: РГУ, 1987. — 80с.

11. Володин, В.П. Экструзия профильных изделий из термопластов / В.П. Володин. М.: Профессия, 2005. - 480с.

12. Костюченко, В.В. Влияние конструктивных параметров формующего узлаи режима работы шнекового экструдера на формование катализаторных паст / В.В. Костюченко, А.И. Анохин // Катализ в промышленности. — №3.- 2008,—С.28-31.

13. Мачихин, Ю.А. Формование пищевых масс / Ю.А. Мачихин, Г.К. Берман,

14. Ю.В. Клаповский. М.: Колос, 1992. - 272 с.

15. Остриков, А.Н. Экструзия в пищевых технологиях / А.Н. Остриков, О.В.

16. Абрамов, А.С. Рудометкин. С.-Пб.: Гиорд, 2004. - 272с.

17. Сартаков, М.В. Разработка режимов термопластического экструзионногоаппарата и технологии полифункциональных добавок на основе физики сплошных сред: автореф. дис. / М.В. Сартаков. М.:МГУ, 2008. - 24с.

18. Крыжановский, В.К. Производство изделий из полимерных материалов /

19. В.К. Крыжановский, M.JI. Кербер, В.В. Бурлов. М.: Профессия, 2004. -464с.

20. Akkus, N. A Finite Element Modeling For Superplastic Bulging of Titanium

21. Alloy Tube And Preessure Paht Optimization / N. Akkus, K. Manabe, M. Kawahara // Superplasticity in Advanced Materials ICSAM 97. Materials Science Forum. - 1997. -Vol. 24. -№45. - P. 729-734.

22. Производство продуктов на основе экспандированных зерновых за рубежом / Л.Ф. Голтвяница М.: АгроНИИТЭИПП, 1986. - 20с.

23. Моделирование и оптимизация экструзии полимеров /В.В. Скачков и др.. JL: Химия, 1984. - 152 с.

24. Соколов, М.В. Проектирование экструзионных машин с учетом качестварезинотехнических изделий: монография / М.В. Соколов, А.С. Клинков, П.С. Беляев, В.Г. Однолько. М.: Издательство Машиностроение-1, 1998.-320с.

25. Краус, С.В. Влияние параметров экструдирования крупяного сырья накачество продукта / С.В. Краус, В.Т. Линиченко, В.Т. Кошелохова // Хлебопродукты. 1988. - № 9. - С. 47-49.

26. Силин, В.А. Динамика процессов переработки пластмасс в червячных машинах / В.А. Силин. — М.: Машиностроение, 1972. — 150 с.

27. Скульский, О.И. Разработка методов расчета одно- и двухчервячных машин для полимеров и дисперсных систем с учетом гидромеханических, тепловых и ориентационных явлений: автореф. дис. / Пермь: ПГТУ, 1992. 24 с.

28. Терлыч, А. Е. Экспериментальное исследование температурных режимовэкструзионного оборудования / А.Е. Терлыч, А.Г., Н.М. Труфанова // Информационные управляющие системы: сб. науч. трудов. — Пермь: ПГТУ,2002. С. 129-131.

29. Eaves, D. Handbook of polymer foams / D. Eaves. — Smithers: Rapra, 2004.288 p.

30. Landrock, A.H. Plastic foams: types, properties, manufacture, and applications

31. A. H. Landrock. Bronx: William Andrew. - 1995. - 488 p.

32. Басов, В.И. Техника переработки пластмасс / В.И. Басов. М.: Химия,1985,-516 с.

33. Мак-Келви, Д.М. Переработка полимеров: Пер. с англ. / Д.М. Мак-Келви; Под ред. Гдалина С.И. — М.: Химия, 1965. — 444 с.

34. Elbirii, В. Matcmatical modeling of melting of polymers in barrier-screw extruders / B. Elbirii, Lindt J.T. // Polym. Eng. Sci. 1983. - Vol. 23. - №22. -P. 86-94.

35. Басов, В. И. Расчет и конструирование оборудования для производства ипереработки полимерных материалов / Басов В.И., Ю.В. Казанков, В.А. Любартович. М.: Химия, 1986. — 448 с.

36. Lee, S.-T. Polymeric Foams: Mechanisms and Materials / S.-T. Lee, N. S. Ramesh. New York: CRC Press. - 2004. - 336 p.

37. Powell, P.C. Engineering with polymers / Peter C. Powell, A. J. Ingen Housz.

38. New York: CRC Press. 1998. - 478 p.

39. Stevens, MJ. Extruder principles and operation / M.J. Stevens. London, New

40. York : Elsevier Applied Science Publishers. 1985. - 340 p.

41. Braun, D. Polymer synthesis: theory and practice: fundamentals, methods, experiments / D. Braun, H. Cherdron, H. Ritter. London: Springer, 2001. -334 p.

42. Бортников, В.Т. Основы технологии переработки пластических масс / В.П. Бортников. JL: Химия, 1983. - 304 с.

43. Торнер, Р.В. Теоретические основы переработки полимеров / Р.В. Торнер.- М.: Химия, 1977. 464с.

44. Chanda, М. Plastics technology / М. Chanda, S. К. Roy. New York Marcel1. Dekker, 1998.-1194 p.

45. Бернхардт, Э. Переработка термопластичных материалов: пер. с англ. / Э. Бернхардт; Под ред. Г.В. Виноградова. М.: Химии, 1965. - 746 с.

46. Шенкель, Г. Шнековые прессы для пластмасс: Пер. с нем. / Г. Шенкель;

47. Под ред. Шапиро А.Я. JL: Госхимиздат, 1962. - 467с.

48. Dyer, О. F. A numerical solution for the single screw extrusion polymer melt /

49. O. F. Dyer // AICHE, 1969. Vol. 15. - №25. - P. 823-828.

50. Груздев, И.Э. Теория шнековых устройств / И.Э. Груздев, Р.Г. Мирзоев,

51. В.И. Янков. Л.: Изд-во ЛГУ, 1978. - 144 с.

52. Первадчук, В. П. Математическая модель плавления полимерных материалов в экструдерах Ч. 1. / В.П. Первадчук, Н.М. Труфанова, В.И. Янков // Химические волокна. 1984. - № 3. - С. 51-53.

53. Фридман, М.Л. Математическое моделирование одношнековых экструзионных машин: обзор, инф. / М.Л. Фридман, С.Н. Михайлов, Д.М. Мухаметгалеев. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1988. - 34 с.

54. Щербинин, А.Г. Пространственная математическая модель одночервячного пластицирующего экструдера. Сообщение 2. Математическая модель по определению температуры шнека /

55. А.Г. Щербинин, Н.М. Труфанова, В.И. Янков // Пластические массы. № 8.-2004.-С. 38-40.

56. Foster, R.W. Twin Screw Extrusion Devolatilization: From Foam to Bubble

57. Free Mass Transfer / R.W. Foster // Polym. Eng. Sci. 1990. - Vol. 30. -№11.-P. 621-633.

58. Ковригин, Л.А. Математическая модель пластицирующего экструдера /

59. Л.А. Ковригин, Н.М. Труфанова. Сб. трудов .-Математические методы в технике и технологиях. Т. 8. - Тамбов: ТГТУ. - 2002. - С. 18-20.

60. Первадчук, В. П. Математическая модель и численный анализ процессовтеплообмена при плавлении полимеров в пластицирующих экструдерах /

61. В.П. Первадчук, Н.М. Труфанова, В.И. Янков // ИФЖ. 1985. -№ 1. - С. 75 -78.

62. Щербинин, А. Г. Моделирование изотермического течения ньютоновскойжидкости в винтовом канале экструдера / А.Г. Щербинин, Н.М. Труфанова, В.И. Янков // Информационные управляющие системы: сб. науч. трудов.- Пермь: ПГТУ, 2004, С. 214 - 222.

63. Щербинин, А.Г. Численное моделирование процессов течения неньютоновской жидкости в винтовом канале экструдера / А.Г. Щербинин, Н.М. Труфанова, В.И. Янков // Информационные управляющие системы: сб. науч. трудов. — Пермь: ПГТУ. 2004. - С. 223 — 231.

64. Янков, В. И. Влияние радиальных зазоров на рабочие характеристики машин / В.И. Янков, С.И. Уржунцева, В.Б. Волошин, Н.М. Труфанова, А.Г. Щербинин // Информационные управляющие системы: сб. науч. трудов. Пермь: ПГТУ. - 2004. - С. 57 - 66.

65. Amellal, К. Performance study of barrier screws in the transition zone /

66. K. Amellal, B. Elbirii // Polym. Eng. Sci. 1988. -Vol. 28. - №25. - P. 311320.

67. Вольфсон, C.A. Основы создания технологического процесса полученияполимеров / С.А. Вольфсон. М.: Химия, 1987. - 256с.

68. Кашина, В.Ф., Трехмерная неизотермическая модель течения термопластов / В.Ф. Каныпина, О.И. Скульский. // Тез. докл. 3 Всесоюз. симпозиума «Теория механ. переработки полимер, материалов». Пермь: ПГТУ. - 1985.-С. 84-87.

69. Каплун, Я.Б. Формующее оборудование экструдеров / Я.Б. Каплун. М.:

70. Машиностроение, 1969. — 160 с.

71. Фильера для формования профильных изделий из полимерных материалов: патент 89019 РФ, МПК В 29 С 55/30/ Пермяшкина О.И., Куничан В.А. 2009. - Б.и. №33.

72. Экструзионное сопло, содержащее по меньшей мере одну гибкую губку:патент 2005139421/12 РФ, МПК В 29 С 47/16 / Фогельбахер Г., Бартель X., Фам Т. 2006. - Б.и. № 22.

73. Экструзионная головка для формования профильных изделий из пластмасс: патент 1728047 РФ, МПК В 29 С 47/16, В 29 С 47/12. / Масенко Л.Я.,Володин В.П. 1992. - Б.и. №15.

74. Экструзионная головка для изготовления профилей из полимерных материалов: патент 1728048 РФ, МПК В 29 С 47/16, В 29 С 47/20. / Бондаренко А.И. 1992. - Б.и. №15.

75. Способ получения пенополистирола и экструзионная установка для егоизготовления: патент 2026770РФ, МПК С 08 J 9/02, С 08 F 112/08, В 29 С 67/20, С 29 С 47/16 / Йоахим М., Герхард М. 1990. - Б.и. №2.

76. Фильера для формования профильных изделий из полимерных композиционных материалов патент 2088405 РФ, МПК В 29 С 55/30. / Царев В.Ф., Семернев А.И., Потапов Ю.М 1997. - Б.и. №14.

77. Устройство для изготовления пищевого экструдированного продукта: патент 2137372 РФ, МПК А 21 С 11/16, А 23 Р1/12, В 29 С 47/00 / Рудась П.Г., Доронин А.Ф., Степанов В .И 1999. - Б.и. № 27.

78. Головка экструдера с регулируемым профилем формующего канала: патент 2142361 РФ, МПК В 29 С 47/12. / Остриков А.Н., Абрамов О.В., Ненахов Р.В. 1999. - Б.и. № 34.

79. Экструдер: патент 2156097 РФ, МПК А 23 Р1/12, А 21 С 11/20, В 29 С47/62, В 30 В 11/24 / Казаков А.И., Гвоздев А.Ю. 1999. - Б.и. №26.

80. Экструдер для производства профильных изделий с регулируемым профилем формующего канала: патент 2161556 РФ, МПК В 29 С 47/12 / Остриков А.Н., Абрамов О.В., Ненахов Р.В., Рудометкин А.С. 2001. -Б.и. № 1.

81. Формующее устройство экструдера: патент 2185286 РФ, МПК В 29 С 47/22, В 29 С 47/12 / Остриков А.Н., Абрамов О.В., Рудометкин А.С., Попов А.С. 2002. - Б.и. №20.

82. Экструзионная головка, экструдер и продукт, полученный с использованием экструзионной головки: патент 2216445 ЕР, МПК В 29 С 47/06, А 23 Р 1/12, А 21 С 3/04, А 21 С 11/16 / Дойч Р., Хек Э., Хорисбертер Ж. 2003. - Б.и. №24.

83. Экструзионное устройство и способ изготовления пластиковых профилейпо меньшей мере с одной заполненной пеной полой камерой: патент 2243094 РФ, МПК В 29 С 44/22, В 29 С 67/20, В 29 С 47/06. / Топп А. -2004.-Б.и. №36.

84. Экструзионная головка для изготовления пластмассового рукавного илитрубчатого жгута: патент 2254995 РФ, МПК В 29 С 47/22, В 29 С 47/08, В 29 С 49/04. / Месснер В. 2002. - Б.и. № 27.

85. Двухканальная экструзионная головка для изготовления полимерной стоительной профильной рейки: патент 2338643 РФ, МПК В 29 С 47/12 / Панов А.К., Белобородова Т.Г., Жернаков B.C., Анасова Т.А. 2008. -Б.и. №32.

86. Двухканальная экструзионная головка для изготовления профильной рейки: патент 2326763 РФ, МПК В 29 С 47/12 / Панов А.К., Филиппов А.И., Анасов А.А., Исангужин И.М. 2008. - Б.и. №17.

87. Устройство для изготовления полимерных уплотнительных профилей: патент 64131 РФ, МПК В 29 С 47/12. / Кисленко А.И. 2007. - Б.и. №18.

88. Экструзионная головка для полимеров: патент 716851 РФ, МПК В 29 F3/04/ Голубков А.Г., Зубарев А.В., Безгачев B.C. 1980. - №7

89. Lee, S.-T. Foam extrusion: principles and practice / S.-T. Lee. Lancaster :

90. Technomic Pub. Co., 2000. 344p.

91. Мидлман, С. Пер. с анг. Течение полимеров / С. Мидлман; Под ред.

92. Ждановой А.С. М.: Мир, 1971.-260 с.

93. Субботин, Е. В., Труфанова Н. М. Математическое моделирование процессов тепломассопереноса, фазовых превращений неньютоновских материалов в шнековых аппаратах с неклассической геометрией / Е.В.

94. Субботин, Н.М. Труфанова // Информационные управляющие системы: сб. науч. трудов. Пермь: ПГТУ, 2004. - С. 204 - 213.

95. Тадмор, 3. Теоретические основы переработки полимеров: пер. с англ. /

96. Тадмор; Под ред. Р.В. Торнера. М.: Химия, 1984. - 632 с.

97. Braun, D. Prakticum der makromolekularen organischen chemie / D. Braun, H.

98. Cherdron, W. Kern. London, New York : Elsevier Applied Science Publishers, 1976. - 256 p.

99. Подвальный, C.JI. Моделирование промышленных процессов полимеризации / C.JI. Подвальный. М.: Химия, 1979. — 252 с.

100. Bicerano, J. Prediction of Polymer Properties / J. Bicerano. New York: CRC1. Press, 2002. -756 p.

101. Скульский, О.И. Конечно-элементная схема расчета трехмерных теченийнесжимаемых вязких жидкостей / О.И. Скульский // Неизотермическое течение вязкой жидкости / УНЦ АН СССР. Свердловск. 1986. - С. 8790.

102. Бабенко, В.Е. Формализация влияния некоторых параметров процесса варочной экструзии на качество продукта / В.Е. Бабенко, Ю.П. Грачев, В.И. Карлаш, Т.А. Гусева // Хранение и переработка сельхозсырья. -1994. -№ 4-С. 37-38.

103. Алфей, Т. Механические свойства высокополимеров: пер. с анг. / Т. Алфей. М.: Изд-во иност. лит-ры, 1962. — 576с.

104. Мирзоев Р.Г. Течение расплавов полимеров в рабочих органах перерабатывавших машин: автореф. дис. — JL: ЛГУ, 1967.

105. Виноградов, Г. В. Реология полимеров / Г. В. Виноградов, А Л. Малкин. —1. М.: Химия, 1977. 440с.

106. Хан, Ч. Д. Реология в процессах переработки полимеров: пер. с англ. /

107. Чанг Дел Хан. Под ред. Виноградова Г.В. и Фридмана M.JI. М.: Химия, 1979. - 368 с.

108. Ахмедов, К.С. Водорастворимые полимеры и их взаимодествие с дисперсными системами / К.С. Ахмедов и др.. Ташкент: Фан, 1979. -250 с.

109. Ram, A. Fundamentals of Polymer Engineering / A. Ram. New York: Springer. - 1997.-238 p.

110. Климов, Д.М. Вязкопластические течения: динамический хаос, устойчивость, перемешивание / Д.М. Климов, А.Г. Петров, Д.В. Георгиевский. С-Пб.: Наука, 2005. - 394 с.

111. Щербинин, А.Т. Математическое описание и анализ процессов пластифицирующей экструзии / А.Г. Щербинин, Н.М. Труфанова // Информационные управляющие системы: Сб. науч. тр. Пермь: ПГТУ. -1995.-С. 122-126.

112. Гаевой, А.Д. Исследование течения вязкопластичных сред в каналах иполостях с изменяемыми формами их стенок: элементы теории и технические приложения / А.Д. Гаевой, А.Д. Климов, В.М. Чесноков. М.: Химия, 1995. -132с.

113. Янков, В.И. Неизотермическое течение растворов и расплавов полимеровв каналах постоянного поперечного сечения / В.И. Янков, А.Г. Щербинин, Н.М. Труфанова // ТОХТ. 2004. - Т. 38. - № 2. - С. 192 -201.

114. Победря, Б. Е. Численные методы в теории упругости и пластичности /

115. Б.Е. Победря. М.: МГУ, 1981.-344 с.

116. Лодж, А.С. Эластичные жидкости / А.С. Лодж. М.: Наука. Гл. ред. физ.мат. лит., 1979. 458 с.

117. Elias, H.-G. An introduction to plastics / Hans-Georg Elias. VCH: Wiley,2003.-386 p.

118. Раведааль К. Экструзия полимеров / К. Равендааль. — М.: Профессия, 2008.-768 с.

119. Савенкова, О.В. Тепловые режимы в процессе шнекования / О.В. Савенкова // Неизотермическое течение вязкой жидкости / УНЦ АН СССР. Свердловск. - 1985. - С. 56 -60.

120. Seo, Y. Nonisotermal Annual Die Swelling Analysis / Y. Seo // Polym. Eng.

121. Sci. 1990. - Vol. 30. -№4. - P. 235-240.

122. Попов, O.A. Анализ моделей течения полимера в формующей головкекабельного экструдера /О.А. Попов, Н.М. Труфанова, А.Е. Буренков // Информационные управляющие системы: Сб. научных трудов. Пермь: ПГТУ. - 2001. - С.132-136.

123. Попов, О.А. Моделирование процессов тепло-массопереноса полимера вконическо-цилиндрическом канале головки экструдеров / О.А. Попов, Н.М. Труфанова // Информационные управляющие системы: Сб. научных трудов. Пермь: ПГТУ. - 2000. - С.89-94.

124. Arrowood, R. Stress relaxation of an eutectic alloy in the superplastic condition

125. R. Arrowood, A. Muklleijee // Materials Science and Engineering. 1987. -№92. — P.33-41.

126. Александров, A.B. Основы теории упругости и пластичности / А.В. Александров, В.Д. Потапов. — М.: Высшая школа, 1990. — 398с.

127. Lawal A. Simulation of the Intensity of Segregation Distributions Using Three

128. Dimensional FEM Analyses: Applications to Co-rotating Twin Screw Extruders / A. Lawal // Journal of Applied Polymer Science. 1994. -№258. -P. 1501-1507.

129. Бартенев, Г.М. Физика полимеров / Г.М. Бартенев, С.Я. Френкель. — Л.:1. Химия, 1984. -434с.

130. Брехов, А.Ф. К теории «взрыва» неньютоновских жидкостей в процессе высокоинтенсивной экструзии / А.Ф. Брехов, В.И. Ряжских // Хранение и переработка сельхозсырья.- 2003 — № 5.-С.17-19.

131. Брехов, А.Ф. Математическая модель начальной стадии процесса образования пористой макроструктуры полуфабриката экструзионныхкруп / А.Ф. Брехов, Г.О. Магомедов, В.Н. Колодежнов // Пищевая технология. 2003. - №4. - С. 63-65.

132. Кошевой, Е.П. Теоретическое рассмотрение деформирования материала на выходе из экструдера / Е.П. Кошевой, О.П. Рутанов // Пищевая технология. 2004. - № 5-6. - С.86-88.

133. Гадельшина, Г.А. Моделирование течений неньютоновских жидкостей на выходе из экструдера: дис. канд. техн. наук: защищена 25.11.1999 / Г.А. Гадельшина. Казань: КГТУ, 1999. - 112с.

134. Быковская, Г.А. Реология и экструзионные процессы / Г.А. Быковская. // Хлебопродукты. 1992. - № 7. - С. 50-52.

135. Аверко-Антонович, И.Ю. Методы исследования структуры и свойств полимеров / И.Ю. Аверко-Антонович, Р.Т. Бикмуллин. Казань: КГТУ, -2002.-604с.

136. Мачихин, Ю.А. Инженерная реология пищевых материалов / Ю.А. Мачихин. -М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1981. 216 с.

137. Барыкин, Н.П. Методика исследования реологических свойств многослойных смазочных композиций в процессах обработки металлов давлением / Н.П. Барыкин, А.К. Галимов // Тез. докл. II Междунар. симпозиума по трибофатике. М. - 1996. - С. 43-44.

138. Краус, С.В. Реологические свойства сырья и качество экструдатов / С.В. Краус, В.Т. Линиченко // Пищ. пром-сть. 1988. - № 7. - С. 54-56.

139. Дементьев, А.Г. Структура и свойства пенопластов / А.Г. Дементьев, О.Г. Тараканов. М.: Химия, 1983. - 176 с.

140. Берлин, А.А. Химия и технология газонаполненных высокополимеров / А.А. Берлин, Ф.А. Шутов. М.: Наука, 1980. - 420с.

141. American Plastics Council Staff, Polyurethanes Conference 2000: Defining the Future Through Technology. New York: CRC Press, 2000. -614 p.

142. Кичатов, Б.В. Нуклеация газовых пузырей при экструзионном вспенивании полиэтилена высокого давления / Б.В. Кичатов, А.М. Коршунов // ТОХТ. 2005. - №6. - С. 682-692.

143. Афган, Н.Х. Математическая модель массообменного аппарата для получения вспененной жидкости заданной микроструктуры / Н.Х. Афган, И.В. Деревич // Теоретические основы химической технологии. —2002.- №1.-С. 25-33.

144. Готовцев, В.М. Вязкоупругопластическое течение пены в цилиндрическом канале / В.М. Готовцев // ТОХТ- 1997 № 4 - С.346-351.

145. Жильцова, К.В. О влияние дисперсности водных пен на их вязкость / К.В. Жильцова, В.Н. Клюев, Б.Б. Птичкин // Коллоидный журнал.2003. Том 51. -№ 5.- С.1245-1246.

146. Feldman, D. Synthetic polymers: technology, properties, applications / Dorel Feldman, Alia Barbalata. London: Springer. - 1996. — 370 p.

147. Gendron, R. Thermoplastic foam processing: principles and development / R. Gendron. New York: CRC Press. - 2004. - 298 p.

148. Gent, F.N. Nucleation and growing of gas bubbles in elastomer / F.N. Gent, D.A. Tompkins , // Journal of Applied Physics. 1969. - Vol.40. 6. - P. 2520-2541.

149. Зайцев, В.Ф. Динамика сферического пузыря в неньютоновских жидкостях / В.Ф. Зайцев, А.Д. Полянин // ТОХТ. 1992. - Том 26. - № 2 - С.236-242.

150. Rauwendaal, С. Polymer extrusion / С. Rauwendaal. 2. repr. ed.: - Munich etc.: Hanser Cop, 1990. - 568p.

151. Кругляков, П.М. Пены и пенные пленки / П.М. Кругляков. -М.: Химия, 1990.-432 с.

152. Тихомиров, В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения / В.К. Тихомиров. -М.: Химия, 1983. -282с.

153. Кан, К.Б. Капиллярная гидродинамика пен / К.Б. Кан. Новосибирск.: Наука, 1989. - 166 с.

154. Охотский, В.Б. Размеры газовых пузырей, образующихся в жидкости / В.Б. Охотский //ТОХТ.-1997. №2-С.458-463.

155. Шароварников, А.Ф. Исследование вязкоупругих свойств высокократных пен / А.Ф. Шароварников, Е.В. Кокорев // Коллоидный журнал. 1979. - Том 35. - № 6.- С.389-391.

156. Гамаюнов, Н.И. Изменение структуры коллоидных капиллярно-пористых тел в процессе тепломассопереноса / Н.И. Гамаюнов // ИФЖ. -1996. Т. 69. - № 6. - С. 954-957.

157. Перепелкин, К.Е. Газовые эмульсии / К.Е. Перепелкин, B.C. Матвеев. — Л.: Химия, 1979. 200с.

158. Гулд, X. Компьютерное моделирование в физике: Пер. с амер. / X. Гулд, Я. Тобочник: Под ред. А.Полюдова. — М.: Ступень, 1999. -348с.

159. Остапчук, Н.В. Основы математического моделирования процессов пищевых производств / Н.В. Остапчук. Киев: Вища шк., 1991. - 368 с.

160. Bhuiyan, A.L. Title synthesis and degradation, reology and extrusion/ A.L. Bhuiyan. Berlin, New York: Springer-Verlag, 1982. -146 p.

161. Kumar, A. Fundamentals of polymer engineering / A. Kumar, R. Kumar Gupta, A. Ram. London: CRC Press. - 2003. -692 p.

162. Регер Э.О. Исследования гидромеханических и тепловых процессов химической технологии с учетом неньютоновского поведения сплошных одно- и многофазных сред: автореф. дис/ Э.О. Регер. Л.: ЛГУ, 1971.

163. Черняев, В.В. Математическое моделирование процессов тепломассопереноса, фазовых превращений неньютоновских материалов в шнековых аппаратах: автореф. дис. / В.В. Черняев. Пермь: ПГТУ, 1998.-28с.

164. Щербинин, А.Т. Математическое моделирование процессов тепломассопереноса при экструзии полимеров: дис. канд. техн. наук / защищена 21.03.94 . Пермь: ПГТУ, 1994. - 192с.

165. Пермяшкина, О.И. Исследование процесса вспенивания биополимера, полученного методом экструзии / О.И. Пермяшкина, В.А. Куничан, М.В. Обрезкова // Ползуновский вестник. -2008 — №4. — С.83-85.

166. Несис, Е.И. Кипение жидкостей / Е.И. Несис. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1973. - 248с.

167. Пасконов, В.М. Численное моделирование процессов тепло- и массо-обмена / В.М. Пасконов, В.М. Полежаев, В.И. Чудов. М.: Наука, 1984. -288 с.

168. Вукалович, М.П. Таблицы тепло-физических свойств воды и водяного пара / М.П. Вукалович, C.JI. Ривкин, А.А. Александров. М.: Издательство стандартов, 1969. - 424с.

169. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. — 840 с.

170. Пермяшкина, О.И. Моделирование профиля потока вспениваемого полимера, полученного методом экструзии / О.И. Пермяшкина, В.А. Куничан; Бийский технол. ин-т. — Бийск, 2008. — 6 с. Деп. в ВИНИТИ 23.10.2008 №811-В2008.

171. Пермяшкина, О.И. Расчет диаметра потока полимера при вспенивании методом экструзии / О.И. Пермяшкина, В.А. Куничан // Современные технологии в машиностроении: Сб. ст. — Пенза: Приволжский дом знаний. 2008. - С. 202-205.

172. Пермяшкина, О.И. Моделирование процесса вспенивания биополимера, полученного методом экструзии / О.И. Пермяшкина, В.А. Куничан // Новые химические технологии: производство и применение: Сб. ст. -Пенза: Приволжский дом знаний. 2008. — С. 48—50.

173. Адлер, О.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / О.П. Адлер. М.: Наука, 1971. - 278с.

174. Ахназарова, С.Л. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: Учеб. пособ. для химико-технологических вузов / С.Л. Ахназарова, В.В. Кафаров. -М.: Высшая школа, 1985. 326 с.

175. Грачев, Ю.П. Математические методы планирования эксперимента / Ю.П. Грачев. — М.: Пищевая промышленность, 1979. — 200 с.

176. Коленко, Е.А Технология лабораторного эксперимента / Е.А. Коленко. -С.-Пб.: Издательство Политехника, 1999. -752с.

177. Пермяппсина, О.И. Исследование формирования профиля потока вспениваемого полимера на выходе из экструдера / О.И. Пермяшкина, В.А. Куничан, М.В. Обрезкова, Г.И. Севодина; Бийский технол. ин-т. — Бийск, 2009. 6 с. - Деп. в ВИНИТИ 25.03.2009 №150-В2009.

178. Пермяшкина, О.И. Управление качеством производства кукурузных палочек методом экструзии / О.И. Пермяшкина // Управление качеством образования, продукции и окружающей среды: Тез. научно-практ. конф. Бийск: АлтГТУ, 2006. - С. 12-13.

179. Максимов, А.С. Реология пищевых продуктов / А.С. Максимов. С-Пб.: ГИОРД, 2006. - 170с.

180. Громыко, Г.Л. Теория статистики / Г.Л. Громыко. М.: ИНФРА-М, 2005. - 470с.

181. Mathews, J. Н. Numerical methods using MathCad / J. H. Mathews, K.D. Fink. New York: CRC Press. - 2001. - 662 p.

182. Пермяшкина, О.И. Совершенствование устройств формирования потока вспененного полимера на выходе из экструдера / О.И. Пермяшкина, В.А. Куничан, М.В. Обрезкова // Вестник КГТУ. -2009.- №4. С.159-165.

183. Андерсон, Д. Вычислительная гидромеханика и теплообмен: пер. с анг. / Д. Андерсон, Дж. Таннехилл, Р. Плетчер. М.: Мир, 1990. - 416 с. - Перевод изд. Мир.

184. Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование: Под ред. Богатырева А.Н. и Юрьева В.П.- М.: Ступень, 1994. 190с.