ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет давления в формующей головке из "Экструзия" В табл. 1 приведены формулы, по которым можно рассчитывать напряжения сдвига и скорости сдвига в различных мундштуках. [c.10] Формулы ДЛЯ расчета напряжения сдвига и скорости сдвига для мундштуков простых геометрических форм. [c.11] Численная велетина отношения напряжения сдвига к скорости сдвига равна вязкости расплава. У обычных низкомолекулярных жидкостей, так называемых ньютоновских, вязкость зависит лишь от температуры. В полимерных расплавах большая длина макромолекулы по сравнению с ее поперечными размерами приводит к тому, что один конец макромолекулы может оказаться в слое, движущемся со скоростью отличной от скорости слоя, в котором находится другой ее конец. При течении макромолекула будет постепенно ориентироваться вдоль направления действия сил, аккумулируя энергию сдвига. [c.11] Под влиянием значительных напряжений сдвига может также происходить разрушение или деформирование структур расплава, возникающих за счет сил межмолекулярного взаимодействия и переплетения молекул. [c.11] Для полз ения кривых течения и определения вязкости расплавов полимеров можно использовать червячный вискозиметр, который обеспечивает установившийся ламинарный поток расплава, достаточно быстрый нагрев полимера до заданной температуры, а напряжения сдвига достаточно близки к напряжениям, характерным для реального производственного процесса (рис. 4). [c.12] Полимер через загрузочный бункер 14 поступает в червячный пресс с червяком, диаметр которого 30 мм. Червяк захватывает поступающий полимер, сжимает ё -о и после превращения в расплав подает в формующую головку 4. Через редуктор 13 червяк соединен с гидравлическим универсальным бесступенчатым регулятором скорости (УРС-2,5 — 43). Изменяя число оборотов червяка, можно менять давление в измерительной головке. Манометр 5 присоединяется через датчик поршневого типа, заполненный Силиконовым маслом. Под давлением Р, значение которого определяется манометром, и при температуре, определяемой термопарой, укрепленной в мундштуке 3, расплав выдавливается из мундштука по весу получаемого за определенный отрезок времени экструдата вычисляют объемную скорость с учетом плотности расплава при данной температуре. [c.12] Кривые течения позволяют определять значения эффективной вязкости расплава при заданных температуре и скорости сдвига. [c.13] Пример. Расплав полиэтилена низкой плотности экструдируется при температуре 200 С и скорости сдвига 80 с-1. Из рис. 5 видно, что этому значению скорости сдвига соответствует значение напряжения сдвига 1,4-10 днп/см . Эффективная вязкость расплава ц = 1,4-10 80 = 1,75-104 Л. Эффективная вязкость при той же температуре, но при скорости сдвига 10 с будет равна 3-10 П, т. е. почти в два раза больше. [c.13] Эффективная вязкость расплава зависит от температуры и напряжения сдвига в широком диапазоне их значений. Зная величину эффективной вязкости при определенных значениях температуры и напряжения сдвига, можно рассчитать давление в формующей головке. [c.13] Показатель текучести расплава. Свойства, определяющие способность полимерных материалов к течению в настоящее время устанавливаются по показателю текучести расплава (ПТР). ПТР определяется по ГОСТ 11645—65. [c.13] Под ПТР понимают количество материала в г, выдавливаемого в течение 10 мин при определенной температуре и нагрузке. ПТР определяют на стандартном пла-стометре, измерительный узел которого состоит из камеры (куда закладывается навеска полимера), полого поршня, капилляра и груза. Например, для полиэтилена высокой плотности ПТР определяют при 190 °С и грузе 5 кгс и для полиэтилена низкой плотности — при той же температуре и грузе 3,16 кгс. [c.13] Эластическая турбулентность. При увеличении числа оборотов червяка можно достигнуть такой предельной скорости экструзии, выше которой на поверхности экструдата появляются бугры и шероховатость, т. е. происходит огрубление поверхности. Это явление называют эластической турбулентностью, и оно возникает тогда, когда между силами упругости и вязкостью расплава достигается определенное соотношение, характеризуемое величиной критического сдвига Ткр (см. рис. 5). [c.14] Величина т р определяется природой полимера, его структурой, но ее можно значительно повысить, добиваясь более плавного ввода расплава в формующий мундштук и увеличивая длину формующего 3 часиса мундштука. [c.14] Эластическое восстановление. Диаметр экструдата, выдавливаемого из мундштз ка, несколько больше, чем внутренний диаметр мундштука. Это явление разбухания экструдата называют эластическим восстановлением. [c.14] Способность к разбуханию приводит к тому, что размеры профилей, получаемых методом экструзии, оказываются больше, чем размеры формующего инструмента, и их необходимо корректировать, уменьшая размеры формующего зазора или увеличивая вытяжку изделий. [c.14] Способность расплава к эластическому восстановлению использована в бесчервячных дисковых экструдерах. Если расплав полимера, обладающего хорошей адгезией к металлу, поместить между двумя дисками и один из них привести во вращение, то расплав, подобно резиновой полоске, будет стремиться к упругому восстановлению. В материале создается давление, направленное к центру диска. Это давление и проталкивает расплав через формующий мундштук, вмонтированный в центре подвинсного диска. [c.14] Кристаллизация полимера. В процессе охлаждения от температуры экструзии до температуры плавления и затем до температуры стеклования (твердого состояния) происходит формование структуры полимера в изделиях. В кристаллизующихся полимерах образуются кристаллические области. Кристаллическая структура полимера зависит от скорости охлаждения, т. е. от температуры кристаллизации. Если кристаллизация проходит при низкой температуре (экстру-дат из головки после калибрования попадает в холодную ванну), то образуется максимальное число ядер кристаллизации и получается полимер мелкокристаллической структуры. При более высокой температуре ядер кристаллизации мало, но, образовавшись, они быстро растут, создавал структуру из небольшого количества крупных кристаллов. [c.15] Мелкокристаллическая структура способствует получению материала с большей эластичностью и стойкостью к механическому воздействию. [c.15] Ориентация полимера. Значительного улучшения физико-механи-, ческих характеристик можно достигнуть путем вытяжки экструдата в продольном и поперечном направлениях. В процессе вытяжки молекулярные цепи ориентируются в направлении действия силы, происходит их сближение, усиливаются межмолекулярные связи, что приводит к повышению эффективной жесткости, увеличению разрушающего напряжения при растяжении и удлинения при разрыве в направлении ориентации макромолекул. [c.15] Ориентация полимера в процессе вытяжки возможна при температурах, когда изменение структуры макромолекул происходит достаточно легко и быстро, т. е. когда полимер обнаруживает значительные высокоэластические деформации. [c.15] Вернуться к основной статье