Содержание

Введение

1. Скорости сдвига при переработке полимеров.

2. Нанесение слоя латекса непрерывным способом при производстве ковров

3. Особенности пробочного режима течения

4. Примеры оценки скоростей сдвига, соответствующих некоторым типичным технологическим процессам

   1. Нанесение лакокрасочных покрытий

   2. Нанесение покрытия на бумагу

   3. Эффективность машинного масла

   4. Печать па трафаретной сетке

   5. Скорости сдвига в некоторых других процессах

Заключение

Список литературы

Введение

Скорость сдвига - это показатель чувствительности расплава, которая определяется по влиянию усилия на поршне.

Зависимость вязкости от скорости сдвига у многих неньютоновских жидкостей, таких, как краски, пищевые полуфабрикаты или расплавы полимеров, совершенно удивительна: как и в случае расплавов ПММА (см. рис. 1 5), их вязкость может падать на три десятичных порядка при изменении скорости сдвига на шесть или более десятичных порядков. Этот, уже и без того достаточно широкий, интервал вязкости может быть еще шире. Например, если образцы обладают пределом текучести, то при напряжениях ниже этого предела их вязкость бесконечно велика. Единичная оценка вязкости какого-либо образца при одной скорости сдвига имеет ограниченную ценность и не дает информации о строении образца и способности его к переработке. Узкий набор условий испытания с определенными значениями напряжения и скорости сдвига применяется лишь для быстрого сравнения образцов, подобных друг другу.

Если инженер хочет использовать экспериментальные данные по вязкости, чтобы выбрать двигатель для привода смесителя или экструдера, или химик на фабрике красок хочет тщательно разобраться в таких процессах, как окраска кистью или нанесение покрытии, которые могут стекать с вертикальных стен, то они должны оценить скорости сдвига, соответствующие этим реальным процессам, что-бы результаты измерений вязкости имели реальный смысл. Ниже представлен ряд примеров, в которых путем простых расчетов была проведена оценка значений скоростей сдвига, часто встречающихся на практике. Ввиду того что каждый специалист, как обычно, задает параметры технологического процесса с некоторыми допусками, вполне вероятно, что расчетные значения скоростей сдвига, полученные разными специалистами, могут отличаться друг от друга. Поэтому при такой приблизительной оценке скоростей сдвига разность между 1 260 и 1280 не имеет значения. В большинстве случаев достаточно знать, что скорость сдвига при окраске малярной кистью составляет примерно 5000 а не 50 или даже 0,5 .

При оценке скоростей сдвига, соответствующих тем или иным технологическим процессам или типичным случаям применения материалов, важно отметить, что почти всегда разные стадии одного и тога же процесса производства или применения материалов характеризуются совершенная разными скоростями сдвига.

Рассмотрим три примера для иллюстрации этого положения.

1. Скорости сдвига при переработке полимеров.

В десятках книг по технологии полимеров пригодятся значения скоростей сдвига для основных технологических процессов:

Прямое прессование…………………………………………… до 100

Экструзия профилей (в головке)……………………….. до 1000

Питье под давлением (в литиике)……………...........до 10 000

Это, по видимому, очень упрощенный взгляд на действительность. Скорости сдвига имеют место не только в головке экструдера, но и на всех других стадиях процесса переработки, при течении в экструдере или в термопласт-автомате. Например, в процессе экструзии имеет место множество скоростей сдвига: при течении расплава вдоль канала шнека, при перемешивающем течении, перпендикулярном к оси канала, и при обратном потоке от любого витка шнека к ведущим канавкам. Элементы объема расплава полимера в любой точке канала шнека одновременно подвергаются различным типам течения, которые характеризуются необычайно широким диапазоном скоростей сдвига-приблизительно от 0,01 до 1000 . В этих условиях трудно определить реально существующую вязкость элементов объема, находящихся в состоянии трехмерного напряжения, и тем самым предвидеть, хороши или плохи будут условия переработки в дозирующей части шнека экструдера (например, вероятный уровень однородности расплава), отнесенные к верхней или нижней границе данного интервала скоростей сдвига.

На различных стадиях такого процесса, как заполнение литьевой формы и термопласт-автомата, не существует какой-либо одной единственной скорости сдвига, а имеет места диапазон скоростей сдвига, часто перекрывающий более четырех десятичных порядков: впрыскивание через питьевое отверстие капиллярного типа - до 10000 , течение при заполнении питьевой формы - примерно 100-1000 и течение после снятия давления (для обеспечения полного заполнения питьевой формы и предотвращения температурной усадки горячего расплава в холодной форме) - менее 1 .

Расплавы полимеров являются не только вязкими, но и в значительной степени упругими жидкостями. Упругие деформации молекул и/или элементов объема со временем будут релаксировать. Наиболее значительная релаксация происходит сразу после того, как полимер переходит в состояние покоя по завершении экструзии, или когда сформованную деталь извлекают из формы. В листовых или экструдированных изделиях из высокомолекулярных полимеров, охлажденных до комнатной температуры, упругие деформации (элементы типа растянутых спиралей) "замораживаются" в отвержденном полимере. При комнатной температуре спад внутренних напряжении протекает в течение длительного периода времени (часы, дни или, возможно, недели) путем, известным как "микротечение" на молекулярном уровне, что приводит к искажению размеров изделий (короблению) или образованию микротрещин ("креизов") в прозрачных деталях. Более вязкие компоненты полимерной композиции, которые достигают очень высокой вязкости при почти нулевой скорости сдвига, когда экструдат переходит в состояние покоя, оказывают противодействие и тормозят процесс снятия внутренних напряжений, даже в полиэтиленах при температуре расплава около 205 °С вязкость при нулевой скорости сдвига % составляет примерно Па • с, а при более низких температурах она становится гораздо выше. Скорость сдвига, соответствующая процессу релаксации, близка к , что отвечает периоду релаксации примерно в 28 ч.

В этих условиях спад упругих напряжений в термопластичных полимерах или каучуковых композициях представляет собой достаточно длительный процесс.

Рассмотренные выше значения скоростей сдвига, соответствующие обоим технологическим процессам - переработке полимеров и снятию "замороженных" напряжений, - могут перекрывать диапазон почти в 10 десятичных порядков (рис. 84). Ни один из существующих реометров не может работать в таком широком диапазоне скоростей сдвига, не говоря уже о том, что измерение кривой вязкости в таком интервале скоростей сдвига потребует очень длительных испытаний.

Если в процессе исследования полимеров или при технологическом контроле в производстве возникает необходимость измерения вязкости в таком широком диапазоне скоростей сдвига, используют не-сколько ротационных и капиллярных реометров. каждый из них в лучшем случае охватывает диапазон скоростей сдвига акало трех десятичных порядков. Ротационные и капиллярные вискозиметры сконструированы таким образом, чтобы охватить. Разные области полного диапазона скоростей сдвига, поэтому при совместном использовании они могут перекрыть требуемый диапазон скоростей сдвига (рис. 85).

Отклонения от стандартной кривой вязкости на нижней или верхней границе интервала скоростей сдвига должны быть проверены и рассортированы по степени их технической значимости, например по отношению к однородности расплава, разбуханию струи экструдата или долговременной стабильности размеров профилей и других деталей, полученных методом экструзии или прессования.

Вопрос о том, какая скорость сдвига соответствует конкретной технологии переработки полимеров, не может быть разрешен в общей форме. Необходимо рассматривать отдельные аспекты или фазы каждого производственного процесса.

Необходимость очень широкого интервала скоростей сдвига для правильного описания реологического поведения неньютоновских жидкостей в условиях установившегося течения дополняется широкой областью частот, применяемых для исследования вязкоупругих веществ при динамических испытаниях, так как особенности молекулярной структуры лучше всего проявляются при очень низких величинах ω, а упругость превышает вязкость только при высоких частотах, частотный диапазон, в котором следует проводить измерения, часто превышает шесть десятичных порядков. Интервал частот, фактически доступный для исследования, может быть расширен с помощью принципа температурной временной суперпозиции Вильямса-Лэндела-Ферри до десяти порядков и при этом общее время измерения остается в разумных пределах.