Способ измерения давления расплава полимера при истечении на выходе из капиллярного канала

 

ОП HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюэ Советсния

Сецнаннстнчесния

Республик ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт; сеид-ву(22) Заявлено 23. 07. 81 (21) 3337924/18-10

)gq) М g+ 3

0 01 L 11/00 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

РЗ) УДК 531. 787 (088 ° 8 ) Опубликовано 0 7013 3, Бюллетень Йо 1

Дата опубликования описания 07.01.83 (72) Авторы изобретения

A.K 11aHoa и O.B.MaM oa (71) Заявитель

Уфимский нефтяной институт (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ PACOJIABA ПОЛИМЕРА

ПРИ ИСТЕЧЕНИИ НА ВЫХОДЕ ИЗ КАПИЛЛЯРНОГО

KAHAJIA

Изобретение относится к технике изучения реологических свойств расплавов полимеров.

При расчетах гидродинамических характеристик потоков расплавов полимеров имеется ряд соотношений, связывающих величину остаточного давления на выходе из капилляров с их геометрическими размерами — углом входа, отношением длины к диаметру, соотношением диаметров резервуара и капилляра, а также напряжением сдвига и разностей нормальных напряжений и условиями экструзии, т.е. температурой расплава и скоростью сдвига, и со степенью разбухания струи. Давление на выходе из канала и степень разбухания взаимосвязаны.

Показателем степени разбухания струи полимера является коэффициент разбухания, который определяется как отношение диаметра выходящей струи (экструдата) к диаметру канала.

Известен способ измерения давления заключающийся в том, что на чувствительном элементе, находящемся в контакте с контролируемой средой, создают давление газа, возвращающее его в. нулевое положение, и измеряют это давление газа 1).

Однако этим способом измерить давление непосредственно на выходе иэ канала практически невозможно. Поэтому при необходимости оценки давления на выходе из канала для характерис- . тики свойств исследуемой жидкости прибегают к графическому методу, экстраполируя значения давлений в точках, расположенных по возможности . ближе к выходу, к торцу капилляра.

Известен также способ измерения давления на выходе иэ капилляра, который осуществляется при напорном, установившемся режиме течения расплавов полимеров. Созданное общее давление в резервуаре перед входом в капилляр измеряют датчиком давления.

Кроме того, измеряют давление по длине капилляра в отдельных точках.

По полученным данным распределения давлений путем экстраполирования определяют давление на выходе иэ капилляра (?).

Недостатком указанного способа является невысокая точность измерения давления на выходе, вызванная наличием застойных зон в капилляре в местах установки чувствительных элементов датчиков давления, что по987427

L/О = 30

L/О = 11

Давление в Давление на цилиндре, МПа выходе, МПа

Давление на выходе, МПа

Давление в цилиндре, МПа

0,4

0,4

2,0

1,5

0,6

3,0

0,6

2,5

0,8

4,0

0,8

3,5

1,0

5,0

0,9

4,0

6,0

4,5 вышает ошибку измерения нормальных напряжений на стенке капилляра и, следовательно, величину давления на выходе.

Кроме того„ способ требует значительных трудозатрат, связанных с 5 построением .графических зависимостей для экстраполирования, и сложного приборного оборудования.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение процесса 10 измерения эа счет исключения необходимости экстраполирования давлений по длине канала.

Указанная цель достигается тем, что при измерении давления расплавов на выходе иэ капиллярного канала помимо измерения давления перед входом в канал, выходящую струю расплава направляют в герметичную камеру с прозрачными стенками, повышают давление в этой камере наблюдают уменьшение диаметра струи и в момент уравнивания его с диаметром канала измеряют давление в герметичной ка- мере. 25

На чертеже изображена схема устройства для осуществления способа.

Устройство состоит из цилиндра 1 высокого давления, в котором расплавляется полимер 2 и продавливается пор шнем 3 с помощью сжатого воздуха че)рез капиллярный канал 4, закрепленный; в цилиндре зажимной гайкой 5.

К каналу 4 с помощью резьбы присоединена четырехгранная герметичная ,камера 6 с прозрачными стенками 7 и отсчетной измерительной линейкой 8.

В камере 6 предусмотрены отверстие для отбора экструдата, которое герметично закрывается гайкой 9, и вентиль 10 для сброса давления сжатого 46 воздуха в атмосферу. Сжатый воздух подводится в камеру с помощью патрубка 11 и давление его фиксируется образцовым манометром 12. Для более точного измерения диаметра экструдата45 предусмотрено освещение 13.

Способ измерения давления заключается в следующем.

Обогревают цилиндр 1 высокого давления и зону, где установлен исследуемый канал 4, с помощью системы термостатирования. Температура обогрева должна соответствовать заданной температуре расплава полимера при ! экструзии.Так,например, температура экструзии ПЭВД в пределах 403-463 К.

Подают сжатый воздух или азот в цилиндр 1 для продавливания исследуемого расплава полимера 2, Подаваемое давление сжатого воздуха в цилиндр 1 ц давление перед входом в канал 4 измеряют манометрами.

В момент выхода струи полимера из канала 4 повышают давление в герметичной камере б для сжатия и устранения разбухания экструдата.

В процессе повышения давления в камере 6 измеряют диаметр струи отсчетной линейкой 8 и в момент равенст ва его диаметру канала 4 измеряют давление в камере с помощью манометра 12. Это давление соответствует .

:давлению струи полимера на выходе из капиллярного канала.

При осуществлении способа необходимо соблюдать, чтобы режим течения расплавов полимеров в канале был установившийся, ламинарный, изотермический, а давление перед входом в канал соответствовало давлению, которое.используется при экструзии полимеров. При этом температура экструзии выбирается в пределах от температуры плавления полимера до температуры наступления термодеструкции..

Пример, Измерения проводились с расплавом полистирола при температуре 483 К при различных давлениях перед входом в капиллярные каналы с отношениями L/О 11 и =.30 при 13 = б мм, где L — длина канала, 0 диаметр канала.

Результаты испытания приведены в таблице.

987427 l0

Формула изобретения

См аль и

/алфея

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемым способом можно практически быстро определять и с достаточной точностью и с меньшими трудозатратами давление .на выходе иэ каналов при течении расплавов полимеров.

Способ прост в осуществлении и не требует специального оборудования.

Способ измерения давления расплава полимера при истечении на выходе из капиллярного канала путем 15 измерения давления перед входом в канал, о т л и ч а ю rg и и с я тем, что с целью повышения точности и упрощения процесса измерения за счет исключений необходимости экстраполирования давлений по длине канала, выходящую струю расплава направляют в герметичную камеру с прозрачными стенками, повышают давление в этой камере,.наблюдают уменьшение диаметра струи и в момент уравнивания его с диаметром канала измеряют даВ ление в герметичной камере.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 98336, кл. G 01 L 19/06, 1952.

2. Хан Ч.Д. Реология в процессах. переработки полимеров. М., "Химия".

1979, с. 366 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 10281/27

Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4