آرشیو مقالات

آرشیو مقالات

چرا یک دای­ برای چند پلیمر مختلف نمی ­تواند استفاده شود؟

چرا یک دای­ برای چند پلیمر مختلف نمی ­تواند استفاده شود؟

دوشنبه, 29 مرداد,1397

رتبه بندی این مطلب:
5/0

بسپار/ ایران پلیمر خصوصیات جریانی یا شارشی (flow) بسپارهای مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است. بنابراین با این­که ویژگی­های قابل تنظیم در دسترس هستند، ریژه ­های (دای­ های) اکثر قطعات می­بایست برای یک بسپار خاص طراحی شوند.

 

هر ریژه رانشگری (اکستروژن) می­تواند شکل خاصی را تنها با محدوده نسبتا باریکی از بسپارها تولید کند. این به این دلیل است که بسپارها رفتار غیرنیوتنی و مشخصات روان­ شوندگی گرانروی (viscosity-thinning) با افزایش آهنگ برشی دارند.

حساسیت به برش به شدت به جرم مولکولی و توزیع جرم مولکولی بستگی دارد و به طور گسترده ­ای بین بسپارهای مختلف و هم­چنین بین انواع مختلف خانواده ­ی یک بسپار متفاوت است. برای جبران تغییرات شارش ناشی از روان شوندگی برشی در مواد مختلف، بسیاری از ریژه ­ها با ویژگی­های قابل تنظیم ساخته شده­اند.

برای نشان دادن این نکته، یک نمونه از محاسبات شارش برای قالب­گیری یک نبشی ساده ساخته شده از سه بسپار مختلف، تغییر در پروفیل در هر بسپار و چندمنظوره نبودن ریژه را نشان داد.

اگر پروفیل پلی ­اتیلن کم­چگالی (LDPE) با شاخص مذاب (MI) 2 با 100 پوند بر ساعت رانشگری شود، سرعت خطی آن حدود 22 فوت بر دقیقه خواهد بود. فرض بر این است که ابعاد اصلی داخلی پروفیل ریژه می­ تواند به درستی برای تولید شکل مورد نظر با LDPE با MI 2 طراحی شود، آیا این ریژه برای همگن ­بسپار (homopolymer) پلی ­پروپیلن (PP) با شاخص شارش مذاب (MFI) 5 یا برای پلی­ اتیلن ترفتالات (PET) با گرانروی ذاتی (IV) 76/0 مناسب است؟

برای جبران اختلاف چگالی و بنابراین روشن شدن تجزیه و تحلیل، آهنگ­های شارش PP و PET برای داشتن همان برونداد حجمی تنظیم شدند. اگر دو ساق (legs) پروفیل به عنوان مستطیل­های جداگانه برای تجزیه و تحلیل شارش درنظر گرفته شوند، تفاوت سرعت در ساق­ها بین LDPE با MIPP با MFI 5 و PET با IV 76/0 نتایجی هم­چون تصویر شکل 1 نشان می­دهد.

طبق ضرایب قانون توانی (power-lawLDPE و PP روند روان­ شوندگی برشی مشابهی دارند، بنابراین اگرچه گرانروی PP باMFI  5 حدود دو سوم LDPE با MFI 2 است، شارش نسبتا متعادل باقی می­ماند. ضرایب قانون توانی، شاخصی از چگونگی تغییر گرانروی بسپار با برش است. آهنگ شارش در ساق عمودی پروفیل گوشه در حدود 18 درصد بیشتر از ساق افقی است و درنتیجه قطعه از شکل می­افتد.

در مورد PET با IV 76/0 که گرانروی آن حدود دو سوم بیشتر از LDPE است، وضعیت برعکس می­باشد. حساسیت برشی کاهش یافته در PET حدود 80 درصد شارش بیشتر در ساق افقی ایجاد می­کند و تعادل شکل پروفایل را کاملا از بین می­برد. اختلاف در شارش به علت اختلاف در آهنگ برشی در ساق­ها ایجاد می­شود و ضخامت ساق عمودی نصف ساق افقی می­شود.

با سرعت خطی یکسان در هر دو ساق، آهنگ برشی به علت تفاوت در ضخامت بین ساق افقی و عمودی نامتعادل است. آهنگ برشی به صورت نمایی با پهنای ساق­ها تغییر می­کند و گرانروی به صورت لگاریتمی با آهنگ برشی تغییر می­کند، در نتیجه بدون استفاده از اطلاعات شارش­شناسی و محاسبات شارش، پیش ­بینی تغییرات شارش بسیار دشوار است.

ضرایب قانون توانی بسپارها، معیاری از میزان تغییر گرانروی بسپارها با آهنگ برشی است، اما بسیار متداول است که برای اهداف محاسباتی مورد استفاده قرار گیرد و حتی در همان نوع بسپار تغییر می­کنند. PP تحت برش روان­تر از LDPE می­شود، حتی بیشتر از آن­چه ضرایب قانون توانی نشان می­دهند. این احتمالا به دلیل جرم مولکولی کمتر است که MI بیشتر را نشان می­دهد.

PET تغییر زیادی در شارش بین دو ساق دارد که بازتابی از تفاوت در ضرایب قانون توانی است، هرچند هنوز به خوبی خارج از آن­چه که می­تواند برای اهداف محاسباتی استفاده شود، است. این تجزیه و تحلیل نشان می­دهد که مقادیر ضریب قانون توانی، تفاوت­های واقعی مشاهده شده در شارش ریژه را برای هر بسپار بازتاب نمی­کنند، اما هنوز هم یک شاخص کلی برای تغییرات شارش احتمالی است. در نتیجه، داده­های شارش ­شناسی برای تعیین میزان حساسیت برشی بسپار که بر عملکرد شارش درون ریژه تاثیر می­گذارد، ضروری است.


 

(ادامه دارد ...)

 

متن کامل این مقاله را در شماره 191ام ماهنامه بسپار که در نیمه مردادماه منتشر شده است بخوانید. 

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکارخانم ارشاد .تماس بگیرید. امکان اشتراک آنلاین بر روی صفحه اصلی همین سایت وجود دارد.

 

 

نوشتن یک نظر

افزودن نظر

x
دی ان ان