Inżynieria mechaniczna

Dyscyplina naukowa: Inżynieria mechaniczna

Temat: Badania procesu homogenizacji kompozycji polimerowych z recyklatów w ekstruderze wertykalnym

Topic: Investigation of the homogenization process of polymer compositions from recyclates in the vertical extruder

Promotor: dr hab. inż. Tomasz Waldemar Klepka, prof. uczelni

Email: t.klepka@pollub.pl

Opis

Badania polegać będą na ilościowej i jakościowej ocenie procesu homogenizacji kompozycji polimerowych kompozycji materiałowych opartych na  recyklatach. W ramach części doświadczalnej zbudowany zostanie oryginalny ekstruder wertykalny (według opisu zgłoszenia patentowego, opracowanego  na Politechnice Lubelskie). Część badawczo- naukowa dotyczy będzie oceny procesu homogenizacji cieplnej różnych  mieszanek recyklatów  takich tworzyw jak PE, PP, PS, PVC z różnymi dodatkami oraz składniki dodatkowymi takimi jak: środki ślizgowe, uniepalniacze, barwniki.  Prowadzony proces homogenizacji dotyczyć będzie analizy i oceny wskaźników określających  właściwości przetwórcze  recyklatu  w zależności od ilości poszczególnych składników wchodzących do kompozycji. Wielkościami badanymi będą: wydajność homogenizacji, stopień homogenizacji, temperatura uplastyczniania. Po wykonaniu próbek badawczych  gotowe wyroby w postaci taśmy lub wiosełek  poddawane  będą badaniom w których określone będą  właściwości  mechaniczne, właściwości cieplne- głównie palność oraz  odporność na działanie czynników zewnętrznych zwiększona wilgotność działanie promieniowania  UV. W badaniach wykorzystane zostaną urządzenia znajdujące się na wyposażeniu laboratorium Katedry Technologii i Przetwórstwa Tworzyw Polimerowych. Reasumując badaniom podlegać będą ilościowe i jakościowe cechy recyklatów polimerowych w zależności od warunków prowadzonego procesu  homogenizacji oraz składu surowca wejściowego. Proponowane zagadnienia badawcze wpisują się w aktualną i ważną tematykę ochrony środowiska naturalnego poprzez wtórne  wykorzystanie  odpadów. W ramach  aspektów naukowych ustalone zostaną wzajemne zależności funkcyjne pomiędzy elementami konstrukcyjnymi ekstrudera, warunkami  procesu, składem surowca a wyjściowymi cechami otrzymywanych kompozycji polimerowych. Prowadzone badania będą miały charakter empiryczny, a dla wybranych zagadnień procesu opracowane zostaną modele numeryczne. Powyższe zagadnienia są dość słabo opisane w dostępnej literaturze na co wskazuje wstępnie wykonane studium  najnowszych publikacji naukowych.

Słowa kluczowe: homogenizacja, recykling, ekstruder

Description:

The research will consist in quantitative and qualitative evaluation of the homogenisation process of polymer compositions of material compositions based on recyclates. As part of the experimental part, an original vertical extruder will be built (according to the description of the patent application prepared at the Lublin University of Technology). The research part will concern the evaluation of the thermal homogenisation process of various mixtures of recyclates such as PE, PP, PS, PVC with various additives and additional components such as: slip agents, flame retardants, dyes. The conducted homogenization process will concern the analysis and evaluation of indicators determining the processing properties of the recyclate depending on the amount of individual components included in the composition. The tested values will be: homogenization efficiency, degree of homogenization, plasticizing temperature. After the test samples are made, the finished products in the form of a tape or paddles will be tested in which mechanical properties, thermal properties - mainly flammability and resistance to external factors - increased humidity and UV radiation, will be determined. The research will use the equipment provided by the laboratory of the Department of Technology and Processing of Polymer Plastics. In summary, the quantitative and qualitative features of polymer recyclates will be tested depending on the conditions of the homogenization process and the composition of the input raw material. The proposed research issues are part of the current and important topic of environmental protection through the reuse of waste. As part of the scientific aspects, mutual functional relationships between the structural elements of the extruder, process conditions, raw material composition and the initial characteristics of the obtained polymer compositions will be determined. The conducted research will be empirical, and numerical models will be developed for selected issues of the process. The above issues are quite poorly described in the available literature, which is indicated by the preliminary study of the latest scientific publications.

Keywords: homogensation, recycling, extruder mixer