Перераспределение профиля температур в головке в подавляю­щем большинстве случаев приводит к возникновению «темпера турной негомогенности* расплава и, как следствие, к получении* изделий низкого качества [6—8, 24, 25|. Поэтому при теоретичен ком анализе тепловых процессов выдувного формования исходи i из того, что необходимая температура материала и температурный профиль достигаются уже на конце шнека экструдера, а нагрет» тельные элементы копильника и формующего инструмента слу жат лишь для их поддержания.

При охлаждении заготовки в процессе ее выхода и выдувании происходит перераспределение температурного профиля в маге риале, которое можег оказывать существенное влияние на качс ство изделий. Так как экспериментальное определение профили температуры материала в заготовке сопряжено с большими тех ническими трудностями, большое значение имеют теоретиче» кие опенки распределения и ожидаемых колебаний температуры

Для заготовки обычно принимают, что температуропровол ность а и теплопроводность >, кристаллических полимеров оста ются практически постоянными вплоть до температуры кристал лизации, т. е. не зависят от температуры, как это видно на приме­ре полиэтилена низкого давления из рис. 6.11.

Вне. 6.11. Температурная тависнмость температуропроводности (а) и теплопрово. тности (6) для ПЭНД [44]

11остановка и решение задачи об он|наделении радиального и продоль­ник) температурных профилей матери­ма заготовки для формования полых и «лелий наиболее полно рассмотрены и работах 125, 26]. Для простоты исхо - |ц in из схемы выхода заготовки, пока - миной на рис. 6.12, не учитывающей искажения формы трубчатого элемен - м при высокоэластическом восстанов­им ти и вытяжке экструдата под дей - мнисм собственного веса. Однако подложенная методика расчетов мо­жет быть реализована и дли более i южной конфигурации заготовки.

Рис. 6.12. Схема получения трубчатой заготовки: / мундштук; 2 — лори

Конечная цель расчета — получе­ние значений температур материала в побой точке заготовки по иоперечно - м сечению и по длине. Кроме гео­метрических параметров заготовки исходными данными для вычислений » |ужат теплофизические константы полимера: теплопроводность X, плот­ность р, теплоемкость с, температуропроводность а, коэффициен - I i. i теплопередачи от внутренних (а„), наружных (а„) и торцевых (аг) поверхностей (рис. 6.12).

Изменение температуры материала во времени описывается и $вестным уравнением, получаемым при рассмотрении теплового баланса:

д2Т

Т адТ + —— + я

дТ 0 = и

(6.18)

г дг Ъг

Количество тепла, отдаваемое заготовкой окружающему возду­ху, определяется из соотношения:

(6.19)

I дс Th и 7„ — температуры соответственно воздуха и поверхности материала.

(6.20) (6.21)

Дифференциальные уравнения (6.18) и (6.19) могут быть реше­ны при следующей формулировке граничных условий |25|:

’

УэтГ *"■' (т... v

глс Тх;,-1 - температура в точке с координатами дг и г при времени т; Ти, 7’„ и /, температуры материала в соответствующих точках.

<6 ш

Дополнительное граничное условие возникает из допущении о постоянстве температурного профиля по сечению заготовки и» выходе из формующей головки:

= Tr = const.

Искомое распределение температур в радиальном и осево правлениях заготовки получается при решении дифференциаль­ных уравнений (6.18) и (6.19).

Конкретные расчеты численным методом температурных про филей в радиальном и продольном направлениях для различный режимов экструзии полиэтилена низкого давления подробно опи саны в работе [25]. Сопоставление результатов к-орегического расчета с экспериментальными данными (рис. 6.13), проведенное на примере продольного профиля температур заготовки (измене ния температур по высоте), свидетельствует о хорошей точности решения задачи (24—26| по описанной методике.

Решающим фактором, определяющим производительность вы­дувного агрегата, является скорость охлаждения полого изделия н форме. Отбор тепла при охлаждении изделия происходит за счсi воды, охлаждающей стенки формы, и воздуха, поступающего в за готовку при раздуве. Количество отводимого тепла q может бы п. рассчитано по формуле:

(6.24)

q = 3,6л(?Д//,

глс п — число гнезд раздувной формы; G — масса изделия; л// ■ (#,, - Ил) — раз ность энтальпий полимера при температурах расплава и извлечения изделия. = 0 50 100 150 200 250 300 0 50 НИ) 150 200 250 300 Рис. 6.13. Изменение температуры внешней поверхности заготовки по высоте без но дачи воздуха (а) и при подаче воздуха внутрь нманга(г)) /.. мм /., мм

Значения У/р и //„ (в кДж/кг) для важнейших полиолефинов при­ми 1ятся ниже (температуры формования указаны в скобках) 118):

TOC o "1-5" h z нр //и А Я

11олиэтилен высокого давления < 11ЭВД)... 396 (140 *С) 230 (100 °С) 40

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД)............ 564(180 *С) 250(120 'С) 75

Полипропилен (ПП)............................................ 5(Ю(190*С) 230(120*0 65

Т3- Тл

Ф

(6.25)

Til Тф

Продолжительность охлаждения определяют по формуле: то = Si In

I и - 5,, — средняя (номинальная) толшина стенки изделия; а — коэффициент в мпсратуропроволности в рабочем интервале температур; 7 и 7ф — температу­ра ыготовки и формы соответственно; '/], — температура изделия к моменту рас - М'ыгия <|юрмы, обычно принимаемая на 15—20 *С ниже температуры формоус - юмчивости.