Механизм плавления

В большинстве случаев процессу формования предшествуют транспортировка и деформация размягченных или расплавленных полимеров. Следовательно, подготовка полимера к формованию обычно включает стадию разогрева или плавления. В любом случае можно классифицировать этот процесс как элементарную стадию плавления . В этой главе обсуждается механизм плавления, демонстрируются некоторые общие математические методы, используемые для его описания, и показывается, как механизм плавления и физические свойства полимеров определяют геометрический фронт плавления. [c.251]

Б следующих разделах будут проанализированы два важных механизма удаления расплава за счет движения стенок и нормального давления. Первый механизм преобладает в работе одночервячного экструдера, который является, вероятно, наиболее важным производственным оборудованием в настоящее время. В гл. 10 рассматривается геометрия одночервячного экструдера с точки зрения этого механизма плавления, а в гл. 12 детально анализируется процесс плавления в экструдерах на основе модели, полученной в разд. 9.8. [c.281]

Из предыдущих разделов видно, как много усилий было потрачено на объяснение механизмов плавления при теплопроводности. В частности, открытие относительно упорядоченного плавления при теплопроводности с вынужденным удалением расплава за счет движения стенки, наблюдаемое в большинстве одночервячных экструдеров (разд. 12.1), стало темой многих теоретических исследований. Это объясняется, во-первых, тем, что одночервячные экструдеры играют очень важную роль в процессах переработки, и, во-вторых, тем, что этот способ плавления относительно прост для теоретического изучения. В то же время другие способы плавления оставались теоретически не исследованными. Таким образом, хотя диссипативный разогрев и плавление при смешении, как указано в разд. 9.1, имеют большое практическое значение, им в теоретическом плане не уделялось достаточного внимания. В этом разделе предпринята попытка качественного рассмотрения возможных явлений при диссипативном разогреве и плавлении при смешении. Однако для того чтобы подтвердить и полностью исследовать эти механизмы и в конечном итоге сформулировать их в виде математических моделей, необходима большая экспериментальная работа. [c.297]

Заканчивая анализ поперечных срезов (рис. 12.8), рассмотрим другие детали физических процессов, протекающих в винтовом канале червяка. Относительное движение поверхности цилиндра, направленное поперек винтового канала, увлекает за собой расплав и перемещает его к заполненному расплавом участку канала,находящемуся у толкающей стенки, одновременно создавая поперечный градиент давления и циркуляционное течение. Это гидродинамическое давление несомненно способствует дроблению твердой пробки полимера, расположенной у передней стенки винтового канала. А так как расплавленный полимер непрерывно удаляется из пленки расплава за счет относительного движения цилиндра, то твердый слой должен начать двигаться по направлению к поверхности цилиндра. В то же время нерасплавленный полимер скользит по витку вследствие этого ширина пробки, движущейся по каналу, непрерывно уменьшается до тех пор, пока пробка, наконец, полностью не исчезнет. С другой стороны, в данном сечении винтового канала размеры пробки остаются во времени неизменными. Таким образом, налицо все элементы установившегося процесса плавления, сопровождающегося удалением расплава вследствие вынужденного течения (см. разд. 9.8). Более того, подобный механизм плавления может существовать только в тонкой пленке расплава у поверхности цилиндра. Учитывая также существенное различие между интенсивностью плавления без и с удалением образовавшегося расплава, мы приходим к выводу, что плавление на сердечнике червяка (даже при проникновении расплава под твердый слой) так же, как взаимодействие между слоями расплав- [c.430]

Рассмотрим тонкий слой пробки, покрытый пленкой расплава, толщина которой меняется в направлении оси х, и, следовательно, вернемся к основному механизму плавления, детально обсуждавшемуся в разд 9.8. [c.443]

Для лучшего понимания механизма плавления рассмотрим вначале плавление в канале постоянной глубины с постоянной величиной ф на всем протяжении зоны плавления. Последнее означает постоянство физических свойств и скорости движения пробки. Уравнение (12.2-21) при = О и = № можно записать следующим образом [c.445]

Из сравнения выражений (12.2-31) и (12.2-29) видно, что протяженность зоны плавления в червяке с коническим сердечником всегда меньше, чем в червяке с каналом постоянной глубины. Более того, чем больше конусность, тем короче зона плавления, однако существует предельное значение конусности, превышение которого может привести к тому, что ширина твердого слоя будет иметь тенденцию к увеличению, а не к уменьшению (площадь поперечного сечения, разумеется, всегда уменьшается), что может вызвать закупорку винтового канала червяка, увеличение скорости движения пробки и возникновение автоколебаний. Обычно участки червяков с коническим сердечником характеризуют степенью сжатия, т. е. отношением глубины канала в зоне питания к глубине канала в зоне дозирования, хотя из изложенного выше ясно, что зону плавления следует характеризовать именно конусностью червяка, а не степенью сжатия. На рис. 12.16 показано влияние конусности сердечника на форму рассчитанного профиля твердой пробки. Ширина твердой пробки уменьшается, если Л/ф < 1, остается постоянной, если ЛАр = 1, и увеличивается при А > 1. Все эти случаи наблюдались экспериментально. Увеличение ширины твердой пробки означает, что уменьшение глубины канала оказывает большее влияние, чем интенсивность плавления. Такая ситуация часто возникает на участках червяка с коническим сердечником, следующим за зоной питания с постоянной глубиной канала. Таким образом, в начале конического участка X < Ш, и увеличение X не вызывает колебаний производительности и не нарушает механизм плавления с принудительным удалением расплава. Если же плавление начинается на участке червяка с коническим сердечником и Л/г15 > 1, то может оказаться, что устойчивое плавление по указанному механизму не удастся реализовать. В этих условиях плавление может происходить по другому, упоминавшемуся ранее механизму, например за счет диссипативного плавления—смешения, К сожалению, до настоящего времени отсутствует исчерпывающая информация по этим альтернативным механизмам плавления, а теоретические методы, позволяющие предсказать тот или иной механизм плавления в каждом отдельном случае, пока не разработаны. [c.446]

Можно показать, что при осуществлении и других элементарных стадий аппарат, работающий по принципу двух движущихся поверхностей, обладает очевидными преимуществами. При транспортировке твердого полимера, как и при перекачивании расплава, наличие двух увлекающих поверхностей приводит к увеличению производительности транспортировки. Рассматривая элементарную стадию плавления, мы установили, что единственным высокоэффективным механизмом плавления является плавление при нагревании за счет теплопроводности с принудительным удалением расплава вынужденным течением. Логично предполагать, что плавление полимера между двумя параллельными движущимися пластинами будет сопровождаться интенсивным удалением расплава (рис. 12.23). [c.455]

Плавление материала в червяке в условиях скольжения пробки по корпусу Диссипативный механизм плавления и смешения [c.614]

Рассмотрение Френкелем [26] кинетической теории жидкостей на принципиально новой основе сближения их с твердыми телами позволило внести существенный вклад в описание поведения аномальных жидкостей, свойств жидкостей и механизм плавления. [c.87]

Рисунок 8. Гипотетический механизм плавления ДНК в район промотора под действием белка, несущего положительно заряженные группы

Отсюда вытекает также и условие высокой температуры плавления кристаллических веществ Тцл = Н л/8пл- Очевидно, что высоким Т пл благоприятствует большое значение Япл и низкое 5пл-Большая энтальпия плавления Н пл реализуется, когда энергия связи между структурными единицами в решетке кристалла велика, а низкая энтропия плавления 5пл — когда имеет место простой механизм плавления. По А. Р. Уббелоде, тугоплавкие вещества должны иметь между атомами прочные ионные или ковалентные связи [c.104]

Чтобы лучше понять механизм плавления кристаллического полимера, представим себе тот же клубок змей, облитый водой и охлажденный, скажем, до температуры —7 °С. В клубке имеются куски змей, вмерзших в лед, и отдельные места, где змеи сохраняют некоторую свободу движения. Смерзшие- [c.30]

В монографии подробно описан механизм плавления в плунжерных и червячных пластикаторах и приведены методы расчета оптимального цикла пластикации. Рассмотрен процесс заполнения модельной формы простой конфигурации и вскрыто влияние на него отвер- [c.13]

Процесс плавления заканчивается в тот момент, когда пробка совершенно исчезает. Очевидным следствием такого механизма плавления является зависимость длины зоны плавления от основных параметров технологического режима производительности и заданного распределения температур. [c.203]

Описанный механизм плавления пробки реализуется при ее движении по каналу до тех пор, пока сохраняется достаточная прочность пробки, т. е. пока ее ширина больше 0,1—0,2 ширины винтового канала. Как только ширина пробки уменьшается до этих значений, циркуляционное движение в слое расплава, собирающемся перед толкающей стенкой, разрушает остатки пробки, дробя ее на мелкие куски. Сечение червяка, в котором начинается дробление пробки, можно считать концом зоны плавления. От этого сечения и до конца червяка расплав полимера движется в зоне дозирования. [c.240]

Любая модель механизма плавления должна объяснять 1) явления, предшествующие плавлению и существующие после плавления, например изменения теплоемкости, вязкости и т. п. 2) сохранение вплоть до точки плавления дальнего порядка, о чем свидетельствуют данные, полученные методом дифракции рентгеновских лучей 3) явление переохлаждения 4) влияние примесей на температуру плавления и 5) такая модель должна дать возможность количественно описать изменения различных термодинамических параметров при достижении температуры плавления и в процессе са- мого плавления. [c.381]

Проведенные нами исследования процесса экструзии на одночервячных прессах с длиной червяка 25 и 30 й убедительно показали, что расплав полимера, наполненный оплавленными гранулами, полностью заполняет канал такого червяка и находится под избыточным давлением уже в 5— 8 витке после зоны загрузки. В последующих 10—15 витках расплав находится под большим давлением и по мере удаления от зоны загрузки до конца конического участка червяка гранулы превращаются в сплошной расплав. Все это делает, в известной степени, правомерным применение уравнений гидродинамики не только к зоне дозирования, но и к зоне компрессии (плавления). Следует также по-иному объяснить и механизм плавления термопласта в спиральном канале червяка. [c.230]

Механизм плавления полимеров рассматривают обычно как фазовый переход первого рода. Несмотря на то, что у высококристаллических полимеров, таких, как полиэтилен, поливиниЛ-иденхлорид, полиамиды, эфиры целлюлозы и политетрафторэтилен, наблюдаются резко выраженные температуры плавления , некоторые авторы считают, что при фазовом переходе первого рода сосуществуют несколько фаз, и что частично закристаллизованный высокополимер следует рассматривать как гомогенную, а не как двухфазную систему . В работе Мюнстера приведены веские доводы в пользу того, что плавление и кристаллизация высокополимеров могут быть представлены как переход второго рода. То обстоятельство, что ни один длинноцепной полимер не является полностью закристаллизованным, неизбежно приводит к выводу о существовании не температуры плавления, а интервала плавления. Ширина этого интервала зависит от степени кристалличности, длины цепи и метода измерения. Как было показано рентгенографическим методом, даже внутри кристаллических областей их р,азмеры при плавлении уменьшаются неодинаково, некоторые части этих областей расплавляются значительно раньше других . [c.16]

Рассмотрим различные механизмы плавления полипептидных гомополимеров. Плавление может происходить при сохранении [c.103]

В зависимости от молекулярной структуры соединений, определяющей действие механизмов плавления, получаем следующие формулы для [c.208]

Рассмотрим применимость понятия о кооперативном взаимодействии дефектов с более общих позиций на примере превращений того или иного рода в простом твердом теле постоянного состава. Несомненно, что именно такую природу имеют превращения типа порядок — беспорядок, магнитные и ферроэлектрические эффекты упорядочивания [13]. Еще одним примером подобного перехода служит процесс плавления, для которого известны связанные с опережением эффекты, проявляющиеся в макроскопических свойствах, но не существует ни одной строго обоснованной модели [14]. Наиболее существенными физическими особенностями процесса плавления являются 1) сохранение дальнего порядка вплоть до температуры плавления и его полное исчезновение при такой температуре, 2) внезапное разрушение кристалла при температуре плавления и 3) существование эффектов, предшествующих плавлению, и эффектов, проявляющихся непосредственно после плавления. Они проявляются в различных физических свойствах, таких, как теплоемкость, коэффициент теплового расширения и т. д. Излагаемые здесь предположения о механизме плавления основываются на существовании дефектов типа вакансий. Несомненно, что наиболее важное различие между твердым и жидким состояниями состоит в том, что в твердом теле существует дальний порядок, а в жидкости он отсутствует. В различных моделях, предложенных ранее, такое изменение порядка связывалось с резким изменением энтропии, которое действительно происходит при плавлении. В свое время были предприняты попытки связать процесс плавления с изменением упорядоченности структуры за счет увеличения числа вакансий при достижении температуры плавления. На этой основе было предложено несколько теорий [151, против которых, однако, можно высказать следующие возражения 1) равновесная концентрация вакансий должна быть очень небольшой вплоть до температуры плавления и 2) концентрация вакансий в кристалле должна [c.380]

Обзор работ, касающихся этих вопросов, дан в [1—3]. Уникальные возможности для исследования процессов, протекающих при плавлении, дает динамическая калориметрия. Этим методом был обнаружен ряд особенностей механизма плавления полимеров [4—8]. Однако, несмотря на то. что рекристаллизационные явления в той или иной степени рассматривались многими исследователями, в настоящее время практически отсутствует количественный анализ этих процессов, что нередко приводит к упрощенной трактовке фазовых превращений. [c.49]

Система железо — кальций — кислород. Фазовые равновесия в системе ре—Са—О при различных температурах и парциальных давлениях кислорода исследовали многократно [88—93]. На рис. 35 представлен один из последних вариантов диаграммы состояния СаО—РегОз- В системе образуются три двойных окисла или феррита 2СаО-РегОз -СаО-РегОз и СаО 2РегОз, практически нерастворимые друг в друге [94—97]. Температура и механизм плавления (конгруэнтный или инконгруэнтный) ферритов не установлены однозначно. Согласно диаграмме рис. 35 СагРегОв конгруэнтно плавится при 1449°С. Свайз [98] для температуры конгруэнтного плавления приводит значение на 13° ннже, а авторы [c.99]

Механизм плавления оказался для всех червяков в основном одинаков. Частицы быстро перемещаются по поверхности червяка до тех пор, пока они не подвергнутся сдвигу под воздействием относительного движения поверхности сердечника червяка и слоя расплава, имеющегося на поверхности корпуса. В таком положении они размазываются по поверхности корпуса до тех пор, пока, двигаясь перпендикулярно к оси червяка, они не соприкоснутся с толкающей кромкой набегающей стенки винтового канала. В этот момент размазанные гранулы смешиваются с ранее расплавленным материалом, и начинается их движение по винтовой траектории в канале червяка. Это циркуляционное винтовое течение охватывает область, примыкающую к толкающей (передней) стенке винтового канала. Передняя часть канала, примыкающая к задней стенке, оказывается заполненной главным образом нерасплавленным материалом. Ширина ленты расплавленного и участвующего в циркуляционном движении материала увеличивается по мере приближения к выходу из червяка. В идеальном случае этот механизм приводит к полному расплавлению материала и гомогенизации расплава еще до его выхода из червяка. Это условие, однако, очень часто не соблюдается в особенности если глубина канала на выходе слишком велика. [c.35]

Для начала полезно установить различия между двумя довольно разными механизмами плавления, которые могут встречаться в пластицирующих экструдерах, В первом случае плавление полимера происходит за счет тепла, передаваемого от цилиндра экструдера к твердым частицам полимера. Скорость этого процесса зависит как от площади поверхности цилиндра экструдера, так и от теплопроводности полимера и характера движения полимера внутри винтового канала. Во втором случае теплопередача отсутствует, а тепловая энергия, необходимая для плавления полимера, возникает в результате превращения механической энергии, затраченной на деформацию твердых частиц полимера, [c.307]

Первый, кто рассматривал эту задачу в приложении к изучению механизма плавления полимерной пробки в червячном экструдере, был Тадмор с сотр. [28—30]. Позднее Вермеулен [31] и Сандстром [32, 37 ] исследовали этот вопрос экспериментально и теоретически, Маунт [33] экспериментально определил скорость плавления, а Пирсон [34] дал теоретический анализ этой проблемы. Воспользуемся анализом Пирсона. [c.282]

Чтобы детально разобраться в механизме плавления при описанных условиях, рассмотрим свойства твердого полимерного стержня. Для абсолютно твердого, несжимаемого тела, надвигаемого на нагретую пластину без вращения, скорость плавления на поверхности раздела фаз не должна зависеть от координаты х, потому что скорость твердой фазы в любом сечении х одинакова. Следовательно, б (х), Р (х) и поля скоростей и температур в пленке расплава должны принимать значения, которые будут удовлетворять как этому требованию, так и уравнениям движения и энергии при соответствующих граничных условиях. Однако в тонких пленках сильновязких полимеров при больших скоростях сдвига более приемлемым является предположение о постоянстве давления в пленке. Это в свою очередь дает основание предполагать, что при установившемся режиме скорость плавления в общем случае зависит от х, хотя эта зависимость может быть очень слабо выражена. [c.282]

Механизм плавления в червячных экструдерах впервые был сформулирован Тадмором [22], исходя из описанных ранее визуальных наблюдений. Модель основана на использовании допущения о том, что расплав является ньютоновской жидкостью, а глубина канала мала. Предполагается также, что поперечные сечения винтового канала и твердой пробки имеют прямоугольную форму (см. рис. 12.8). Обозначим ширину твердого слоя X. Одной из основных моделей является расчет профиля твердого слоя X (г). Результаты такого расчета легко проверить экспериментально. Произведение [c.441]

Теоретический анализ литья под давлением включает все элементы анализа установившейся непрерывной пластицируюш,ей экструзии, а кроме того, осложняется анализом неустойчивого течения, обусловленного периодическим враш,ением червяка, на которое накладывается его осевое перемеш,ение. Для управления процессом литья под давлением важной является зона плавления в цилиндре пластикатора. Экспериментально показано, что механизм плавления полимера в цилиндре литьевой машины подобен пластикации в червячном экструдере [1 ]. На этом основана математическая модель процесса плавления в пластикаторе литьевой машины [2]. Расплав полимера скапливается в полости, образующейся в цилиндре перед червяком. Гомогенность расплава, полученного на этой стадии, влияет как на процесс заполнения формы, так и на качество изделий. В настоящем разделе рассматривается только процесс заполнения формы. Предполагается, что качество смешения и температура расплава остаются постоянными на протяжении всего цикла литья и не изменяются от цикла к циклу. [c.518]

Вскоре после исследования движения жидкости появилась известная работа Дарнелла и Молла (1956 г.), подробно рассмотревших движение порошкообразного материала в зоне питания червячного экструдера. Затем наступил длительный период экспериментальных исследований, в процессе которых формировались качественные представления о механизме плавления полимера в червяке экструдера. После ряда работ Маддока, Стрита, Маршалла и др. удалось выяснить, что плавление полимера напоминает плавление толстой пластины, одна сторона которой скользит по горячему металлическому [c.11]

Математическая модель зоны плавления была предложена Тад-мором , исходившим из механизма плавления, описанного в работах Маддока и Стрита (см. раздел V.2). В соответствии с этим механизмом процесс плавления гранулированного материала начинается на поверхности контакта материала с горячей внутренней стенкой корпуса. На поверхности стенки образуется тонкая пленка расплава. Постепенно толщина этой пленки увеличивается, и в тот момент, когда она оказывается больше, чем величина радиального зазора между червяком и корпусом, передняя кромка стенки винтового канала начинает соскребать слой расплава, который и собирается у толкающей стенки. Величина радиального зазора оказывается, таким образом, непосредственно связанной с работой зоны плавления [c.246]

В монографии подробно описан механизм плавления в плунжерных и червячных пластпкаторах и приведены методы расчета оптимального цикла пластикации. Рассмотрен процесс заполнения модельной формы простой конфигурации и выяснено влияние на него отверждения расплава на стенках и понижения температуры расплава на фронте потока. Исследована связь основных параметров литьевого цикла с возникающими при заполнении ориентационными напряжениями и характером надмолекулярных структур. Анализ течения в такой модельной форме может быть использован для создания методов расчета процесса формования изделий произвольной конфигурации. Однако такие методы еще не разработаны, и задача создания их — дело будущего. Во всяком случае автор рассчитывает, что приведенная методология позволит читателям произвести расчет процесса заполнения формы произвольной конфигурации. [c.14]

В силу электростатических взаимодействий теплота плавления А///- падает с увеличением размеров, однако для многоатомных ионов трудно оценить вклады дисперсионных сил и сил отталкивания в энергию взаимодействия [103]. AS, можно представить в виде суммы вкладов различных способов разупорядочивания кристалла (механизмов плавления [807]) [c.241]

В некоторых солях нарушение порядка в распределении катионов и анионов можно наблюдать при различных температурах. Так, например, в иодистом серебре при комнатной температуре ионы серебра и иода образуют гексагональную решетку. Йодистое серебро в этих условиях является очень плохим проводником, но при температурах выше 147° его электропроводность резко возрастает, что, по-видимому, связано с исчезновением порядка в расположении ионов серебра между ионами иода. Анионная решетка разрушается только при температуре плавления соли (558°). При этом переход от твердого состояния к жидкому характеризуется незначительным уменьшением электропроводности. Изменения энтропии в точке перехода (147°) и при плавлении составляют соответственно 3,50 и 2,71 э. ед. Аналогичное явление наблюдается также для LI2SO4, электропроводность которого резко возрастает при 575°, тогда как в точке плавления (850°) увеличение электропроводности очень мало. В структуре L12SO4 при температурах выше 575° число катионных мест на 50% превышает число ионов лития. Это, очевидно, связано с разупорядочиванием ориентации сульфатных групп [1]. В то же время плавление сопровождается главным образом появлением позиционного беспорядка в распределении сульфат-ионов. Изменение энтропии в точке перехода составляет 7,6 э.ед., тогда как энтропия-плавления равна лишь 1,6 э.ед. [2]. Дальнейшее изучение подобных соединений в твердом и расплавленном состояниях будет способствовать лучшему пониманию механизма плавления. [c.186]

Можно думать, что совпадение точки плавления с точкой, где предел разрушения равен нулю, имеет реальное физическое значение, если предположить, что механизм плавления эквивалентен своего рода разрушению, вызывающему наличие предела при низких температурах. Когда малейшее скалывающее напряжение достаточно, чтобы вызвать разрушение, существование решетки становится невозмоншым, а тепло, поглощенное кристаллом, затрачивается на то, чтобы привести атомы в новое положение равновесия. Возможно, что это может объяснить то обстоятельство что мы не знаем примеров перегретых кристаллов, между тем как все прочие пределы, как правило, могут быть превзойдены. [c.245]

Для ДНК, несколько отличающейся по механизму плавления от гомополинуклеотидов, дефекты в двойной спирали возникают в первую очередь в местах, богатых парами аденин тимин. Для ширины интервала перехода ДНК имеем [c.281]