Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.21
no.4
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pp.625-632
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2012
Optimization of process parameters in polymer extrusion is an important task to reduce manufacturing cost. To determine the optimum values of the process parameters, it is essential to find their influence on the strength of polymer breathable thin film. The significance of six important process parameters namely, extruder cylinder temperature, extruder speed, extruder dies temperature, cooling roll temperature, stretching ratio, stretching roll temperature on breathable film strength of polymer extrusion was determined. Moreover, this paper presents the application of Taguchi method and analysis of variance (ANOVA) for maximization of the breathable film strength influenced by extrusion parameters. The optimum parameter combination of extrusion process was obtained by using the analysis of signal-to-noise ratio. The conclusion revealed that extruder speed and stretching ratio were the most influential factor on the film strength, respectively. The best results of film strength were obtained at higher extruder speed and stretching ratio.
Extrusion is one of the most important operations in the polymer-processing industry. Development of models for extrusion and computer tools offer a route to developing reliable and optimized process designs. The models are based on the analysis of physical phenomena encountered during the process. Balance equations for mass, momentum and energy are fundamental to the problem. A predictive computer model has been developed for the single screw extruders with conventional screws of different geometry. The model takes into account melting zones of the extruder and describes an operation of the extruder system, making it possible to predict mass flow rate of the polymer, pressure and velocity profiles along the extruder screw channel. The simulation parameters are the material and rheological properties of the polymer; the screw pitch, and screw speed.
Moisture vapor transmission rate (MVTR) is an important item for many applications of polymer breathable thin film. To determine the optimum values of the process parameters, it is essential to find their influence on The significance of six important process parameters namely, extruder cylinder temperature, extruder speed, extruder dies temperature, cooling roll temperature, stretching ratio, stretching roll temperature on breathable film strength of polymer extrusion was determined. Moreover, this paper presents the application of Taguchi method and analysis of variance (ANOVA) for maximization of the breathable film MVTR influenced by extrusion parameters. The optimum parameter combination of extrusion process was obtained by using the analysis of signal-to-noise ratio. The conclusion revealed that extruder speed and stretching ratio were the most influential factor on the film strength, respectively. The best results of film MVTR were obtained at higher extruder speed and stretching ratio.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.1
s.232
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pp.145-155
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2005
In this study, a finite element method program code which can be accomodate boundary conditions on the complex surfaces has been developed to simulate polymer extruder processes. The analysis method includes the fractional 4-step method for efficient computation time and compact usage of memory storage to solve the velocities and the pressure values from the Navier-Stokes equation. By using the developed program which was verified with simple Poiseuille flow mixture phenomena in single-and twin-screw extruder are analyzed. It is concluded that the proposed method resulte Poiseuille Poiseuille d in fair agreement with the exact solution of simple flow and the back flow near the entrance happens in single-screw model. It is identified that the location and values of maximum pressure in the twin screw extruder model. It is expected that the Velocity field found can be used to predict the degree of mixture in the extruder barrel.
We analyzed the non-Newtonian and non-isothermal flow with Carreau-Yasuda viscosity model in co-rotating and counter-rotating twin screw extruder systems. The mixing performances with respect to the screw speed, the screw pitch, and the rotating direction have been investigated. The dynamics of mixing was studied numerically by tracking the motions of particles. The extent of mixing was characterized in terms of the deformation rate, the residence time distribution, and the average strain. The results showed that the high screw speed decreases the residence time but increases the deformation rate. Small screw pitch increases the residence time. It is concluded that the high screw speed increases the dispersive mixing performance, while the small screw pitch increases the distributive mixing performance. Co-rotating screw extruder has the better conveying performance and the distributive mixing performance than counter-rotating screw extruder with the same screw speed and pitch. Co-rotating screw extruder developed faster transport velocity and it is advantageous the flow characteristics to the mixing that transfers polymer melt from one barrel to the other barrel.
Extruders can be basically divided into bisk and screw type of extruders. Though plastic extruders are often used for its simplicity for water and oil transportation pumps, these days screw extruders are mostly used. Screws are used in many extrusion processes to manufacture complex and complicated shaped parts made of plastics, medicine materials, food, polymer composites, iron and ceramic powders, etc. Also, material correction of deformities is caused by flow and physicochemical reaction phenomenonand material extrusion is processed according to heat transfer. various material comes to hopper because extruder has function by blender and mixing of materials can go well before come out through dice. These change process is so complicated that process condition is decided by trial and error that process condition is underground mainly at extrusion molding process.
We analyzed the non-Newtonian and non-isothermal flow in a single screw extruder system and investigated the mixing performance with respect to the screw speed and the screw pitch. The viscosity of polymer melt was described with Carreau-Yasuda model. The mixing performance was computed numerically by tracking the motions of particles in the screw element system. The extent of mixing was characterized in terms of the deformation rate, the residence time distribution, and the strain. The results revealed that the high screw speed reduces the residence time but increases the deformation rate while the small screw pitch increases the residence time. It is concluded that the high screw speed increases the dispersive mixing performance and the small screw pitch increases the distributive mixing performance.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.2
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pp.660-665
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2014
Optimization of process parameters in polymer extrusion is an important task to reduce manufacturing cost. To determine the optimum values of the process parameters, it is essential to find their influence on the elongation of polymer breathable thin film. The significance of six important process parameters namely, extruder cylinder temperature, extruder speed, extruder dies temperature, cooling roll temperature, stretching ratio, stretching roll temperature on breathable film elongation of polymer extrusion was determined. Moreover, this paper presents the application of Taguchi method and analysis of variance(ANOVA) for maximization of the breathable film elongation influenced by extrusion parameters. The optimum parameter combination of extrusion process was obtained by using the analysis of signal-to-noise ratio. The conclusion revealed that stretching ratio were the most influential factor on the film elongation. The best results of film elongation were obtained at lower stretching ratio.
Lee Sang-Myung;Han Jae-Ro;Kim Kyung-Yl;Ahn Young-Joon;Lee Jae-Wook
Korea-Australia Rheology Journal
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v.18
no.2
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pp.83-90
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2006
Supercritical carbon dioxide ($scCO_2$) has advantages of being incorporated in polymer with high solubility and of being recovered easily by depressurizing. $scCO_2$ reduces the viscosity of polymer melt and it is expected to be use as a plasticizing agent. In this work, we studied on the effect of $scCO_2$ on the rheological properties of polymer melts during extrusion process. Slit die attached to twin screw extruder was used to measure the viscosity of polymer melts plasticized by supercritical $CO_2$. A gas injection system was devised to accurately meter the supercritical $CO_2$ into the extruder barrel. Measurements of pressure drop within the die, confirmed the presence of a one phase mixture and a fully developed flow during the measurements. The viscosity measurement of polypropylene was performed at experimental conditions of various temperatures, pressures and $CO_2$ concentrations. We observed that melt viscosity of polymer was dramatically reduced by $CO_2$ addition.
Rohe, Thomas;Koelle, Sabine;Becker, Wolfgang;Eisenreich, Norbert;Eyerer, Peter
Proceedings of the Korean Society of Near Infrared Spectroscopy Conference
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2001.06a
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pp.1082-1082
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2001
Extrusion is one of the most important processes in polymer industry. The characterization of the polymer melt during processing will improve this process noticeably, One possibility of characterizing the actual processed polymer melt is the inline near infrared (NIR) spectroscopy, With this method several polymer properties can be observed during processing, e.g. composition, moisture ormechanical properties of the melt. For this purpose probes for transmission and reflection measurements have been developed, withstanding the high temperatures and pressures appearing during extrusion process (tested up to 300$^{\circ}C$ and 10 ㎫). For the transmission system an optical bypass was developed to eliminate disturbing spectral influences and hence increase the long term stability, which is the prerequisite for an industrial application. Measurements in transmission and reflection produced comparable results (or blending processes, where the prediction error was less than 1%. An optimum RMSEP of only 0.24% was found for preprocessed polymer blends measured in transmission on a laboratory extruder. A transflection measurement allowed for the first time the recording of relevant NIR-spectra in the screw area of an extruder. The application to a (PE+PP) blending process delivered promising results. This new measurement mode allows the observation of the ongoing processes within the screw area, which is of maximum Interest for reactive extrusion processes. Due to economic reasons the calibration transfer between different extrusion systems is also of high importance. Investigations on simulated and real-world spectra showed that a calibration transfer is possible. A new method alternatively to the well-known direct standardization procedures was developed, which is based on an automatic data pretreatment. This procedure delivers comparable results for the calibration transfer. Overall this paper presents concepts, components and algorithms for the inline near infrared (NIR) spectroscopy for polymer extrusion, which allows the use of it in a real industrial extrusion process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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