Intensification of cooling of tubular blown polymeric packing films with the flowing-down liquid film

Abstract

Introduction. Analytical and natural researches of process of cooling of a packing film of low density polyethylene (LDPE; high pressure polyethylene) are conducted by the flowing-down water film. Material and methods. Pilot studies of cooling of the film are conducted at the following parameters: film type – flat; speed of the film – 0.03–0.50 m/s; sizes of the slot-hole distributor of a water film: slot size – 0.4–0.8 mm, slot width – 300 mm; temperature of the cooling water – 15–40 °C. Rational parameters of process of cooling are determined on the basis of mathematical modeling. Results and discussion. Parameters of a liquid film change only on an entrance zone and depend on liquid concentration, speed of the polymeric tube and initial distribution of speed of the liquid at the exit from a distributive ring. At high values of liquid concentration (Re>20000) only the wall layer of liquid participates in heat exchange. For the film from LDPE its external surface hardens at distance about 0.01 m from the beginning of contact with water, and an internal surface – at distance about 0.10–0.15 m. Therefore the ring for distribution of liquid needs to be established after the termination of a blowing zone of the polymeric tubular workpiece. It is also necessary to provide the steady movement of a continuous liquid film on an external surface of a polymeric tube on length to 0.2 m from the beginning of contact of liquid from the polymeric film. Temperature of the cooling water in the range of 20–60 °C significantly does not influence both intensity of cooling process, and physical-mechanical properties of the produced polymeric film. For thick films from LDPE (thickness more than 200 μm) and over 1 m wide intensity of cooling is limited to the critical liquid concentration. For practical application of the received results the nomogram for determination of volume liquid concentration of the cooling water, and also volume productivity of the technological line depending on the sizes of a ready tubular blown polymeric film is offered. Conclusion. The scientific value of results consists in definition of rational conditions of application of liquid cooling of the tubular blown polymeric films produced by extrusion. Вступ. Аналітичні та природні дослідження процесу охолодження пакувальної плівки з поліетилену низької щільності (ПВД; поліетилен високого тиску) проводяться проточною водою. Матеріал і методи. Пілотні дослідження охолодження плівки проводяться за наступними параметрами: тип плівки - плоский; швидкість плівки - 0,03–0,50 м / с; розміри щілинного розподільника водяної плівки: розмір прорізу - 0,4–0,8 мм, ширина щілини - 300 мм; температура охолоджуючої води - 15–40 ° С. На основі математичного моделювання визначаються раціональні параметри процесу охолодження. Результати і обговорення. Параметри плівки рідини змінюються тільки на вхідній зоні і залежать від концентрації рідини, швидкості полімерної труби і початкового розподілу швидкості рідини на виході з розподільного кільця. При високих значеннях концентрації рідини (Re> 20000) в теплообміні бере участь тільки стіновий шар рідини. Для плівки з ПВД її зовнішня поверхня твердне на відстані близько 0,01 м від початку контакту з водою, а також внутрішня поверхня - на відстані близько 0,10–0,15 м. Тому кільце для розподілу рідини необхідно встановлювати після закінчення зони продувки полімерної трубчастої заготовки. Необхідно також забезпечити стійке переміщення плівки безперервної рідини на зовнішній поверхні полімерної трубки по довжині до 0,2 м від початку контакту рідини з полімерною плівкою. Температура охолоджуючої води в діапазоні 20–60 ° C істотно не впливає як на інтенсивність процесу охолодження, так і на фізико-механічні властивості виробленої полімерної плівки. Для товстих плівок з ПЕНЩ (товщиною більше 200 мкм) і понад 1 м ширина інтенсивності охолодження обмежується критичною рідиною концентрація. Для практичного застосування отриманих результатів пропонується номограма для визначення об'ємної концентрації рідини охолоджуючої води, а також об'ємної продуктивності технологічної лінії в залежності від розмірів готової трубчастої видувної полімерної плівки. Висновок. Наукова цінність результатів полягає у визначенні раціональних умов застосування рідинного охолодження трубчастих видувних полімерних плівок, отриманих екструзією.