Литье пластиков

Наиболее важным практическим примером применения ориентации при получении полимерных материалов является производство волокон.

Технологические операции вытяжки происходят, как правило, в неизотермических условиях и сопровождаются изменением состава и строения деформируемого материала. Часто изменения температуры, состава, структуры (при фазовых превращениях) оказывают существенно более сильное влияние на механические свойства деформируемых волокон, чем сама деформация.

Другой важной особенностью технологических процессов ориентированных волокон является зависимость как условий проведения процесса, так и состава вытянутых волокон от предыстории получения волокна. Поэтому ориентация и обусловленные ею свойства волокон являются результатом не только собственно процесса ориентирования, но и других стадий получения волокна, к которым относятся: формование, ориентационное вытягивание и терморелаксация волокон.

Формирование волокон

Процесс формования волокон заключается в продавливании раствора или расплава полимера через отверстие фильеры, растяжении вытекающих из фильеры струй (переход струя - волокно) в результате изменения их состава и температуры при литье из пластмасс.

Перед входом в отверстие фильеры формируется сходящийся концентрический поток жидкости. В таком потоке осуществляется  как одноосное растяжение (продольное течение), так и сдвиговое течение с постепенно увеличивающейся скоростью деформации. Соотношение между двумя видами течения изменяется по сечению потока, причем у оси потока происходит только одноосное растяжение изделия из пластмассы.

Ф.Н.Когсвелл рассмотрел течение в сходящемся потоке, принимая, что общий перепад давления Р представляет собой сумму перепадов давления, обусловленных сдвиговым Р_г и продольным Р_Е течением. Каждый из компонентов общего перепада давления определяется через угол конусности '(сходимости) потока 0 следующим образом:

Входная часть канала фильеры для уменьшения турбулиз потока обычно делается конической.

Производственные формулы

Стационарное пуазейлевское течение, при котором перепад давлений прямо пропорционален длине капилляра, развиться не успевает. На это указывает зависимость разбухания струи от длины канала. Для капилляров большой длины, в которых развиваются стационарные течения, величина разбухания не зависит от длины капилляра. Для коротких капилляров даже небольшие различия геометрических размеров каналов или условий течения (времени, скорости) приводят к значительным изменениям величины разбухания.

Изменение линейной скорости и скорости деформации струи вдоль пути формирования определяется условиями при изготовление пресс-формы.

Формование с положительными фильерными вытяжками характерно при получении волокон из расплавов по сухому методу. Получение волокон из растворов по мокрому методу формования осуществляется обычно с отрицательными фильерными вытяжками, т.е. в этом случае Vo>V_np.

При этом происходит частичное разбухание струи, что определяет снижение скорости потока на начальном участке формования . Но и в этом случае сокращение струи («отрицательная» вытяжка) происходит в условиях действия растягивающих напряжений, так как и здесь V_ucm<V_np.

Кинематические условия формования можно охарактеризовать средней скоростью деформации ,а связь между напряжением и в - обычным соотношением для одноосного растяжения: а = Лв_с . Вязкость здесь является также некоторой средней характеристикой деформируемости системы. Она непрерывно увеличивается вдоль пути формования.