چرا شکست مذاب نوسانی و پوست کوسه ای در دای های موی لوله ای و تخت رخ می دهد و در دای های النگویی وجود ندارد؟
بسپار/ ایران پلیمر ناپایداری های رانشگری بسپار نظیر پوست کوسه ای شدن (sharkskin) و چسبش- لغزش (stick-slip) عمدتا به عنوان تابعی از ابعاد ریژه (دای) مطالعه شده است. مشاهدات تجربی مربوط به منحنیهای شارش (flow)، تنش برشی دیواره برای شروع ناپایداریها، نوسانات فشار و آهنگ شارش، و اثرات ابعاد و شرایط عملیاتی برای پلی اتیلن های کم چگالی خطی (LLDPEs) ارایه شده است. مشاهده میشود که ناپایداریهای پوست کوسه ای و چسبش-لغزش در رانشگری با ریژه موی لوله ای (capillary) و تخت (slit) وجود دارد. اما پوست کوسه ای شدن و چسبش-لغزش در رانشگری با ریژه النگویی (annular) که نسبت قطر داخلی به خارجی زیاد دارد، مشاهده نمی شود. همچنین این مشاهدات عدم وجود این پدیده ها را در سایر عملیات فراورش بسپار مانند فیلم دمشی بیان می کند. این پدیده ها با توجه به نسبت سطح به حجم ماده رانشگری شده توضیح داده میشود، یعنی اگر این نسبت زیاد باشد، پوست کوسه ای شدن و چسبش-لغزش وجود ندارد.
مقدمه
ناپایداریهایی که در رانشگری بسپارها رخ میدهد، ممکن است از دیدگاه علمی جذاب باشد، اما از دیدگاه صنعتی مشکل و اغلب فاجعه محسوب میشوند. در طول 50 سال گذشته، تلاش شده است که این ناپایداریها درک و کنترل شوند. این ناپایداریها میتوانند در فرایندهای رایج رانشگری بسپار از قبیل تولید میله ها، لوله ها، ورقها، پروفیلها، فیلمها و سیم پوشانی رخ دهند.
شروع این ناپایداری ها در آهنگهای به نسبت کم تولید رخ میدهد. پوست کوسه ای شدن که مشخصه ای از اعوجاج (distortions) سطحی با دامنه ای کوچک است، مشکلسازترین این ناپایداریها است و اغلب یکی از اولین مشکلات فرایندی است که در رانشگری به آن اشاره میشود.
شارش به صورت چسبش-لغزش یک ناپایداری فرایندی است که مشخصهای از نوسانات فشار و آهنگ شارش در طی رانشگری با برونداد کنترل شده است و به صورت نواحی متناوب زبر و صاف روی محصول رانشگری شده ظاهر میشود. ناپایداری چسبش-لغزش با نام های مختلفی از قبیل شکست مذاب نوسانی، شکست مذاب دورهای، بامبو، شارش چوب پنبه ای، شارش جهش دار (spurt) توسط محققان مختلف مطالعه شده است.
در اکثر مطالعات تجربی گذشته، رانشگری از ریژههای موی لوله ای مطالعه شده است و تا به امروز، مشاهدات اندکی در مورد پدیده شکست مذاب نوسانی و پوست کوسه ای شدن در ریژههای النگویی گزارش شده است. از آنجاییکه اکثر عملیات رایج فراورش بسپار مانند دمش فیلم، قالبگیری دمشی، سیمپوشانی، رانشگری لوله و رانشگری پروفیل خاص از طریق ریژههای النگویی انجام میشود، مطالعه تجربی شرایطی که تحت آن شکست مذاب نوسانی و پوست کوسهای شدن در طول شارش از این ریژهها رخ ندهد، از اهمیت کاربردی مهمی برخوردار است. در تحقیقی (Rozenbaum و Rosenbaum) دادههای آزمایشی برای پلیاتیلن متالوسن خطی برای ریژه مویلولهای گزارش شد و به طور واضح وقوع ناپایداری چسبش-لغزش مشاهده شد. با این حال، نتایج آنها برای ریژه النگویی منحنی شارش پیوسته بدون هیچ نشانهای از چسبش-لغزش را نشان داد. علاوهبر این، آهنگ برش بحرانی گزارش شده برای شروع شکست مذاب پوست کوسهای بسیار بیشتر از آنچه در رانشگری مویلولهای بهدست آمد، بود.
هدف این گزارش، مطالعه این پدیده با استفاده از چندین ریژه موی لوله ای، تخت و النگویی است. علاوه بر این، تلاش خواهد شد تا منشاء این رفتار متفاوت بسپارهای خطی در ریژه های موی لوله ای، تخت و النگویی با توجه به ناپایداریهای پوست کوسه ای و چسبش-لغزش شناسایی شود. همچنین، این مطالعه میتواند به عنوان یک راهنما برای ارزیابی فرایندپذیری بسپارها با استفاده از شارش سنج موی لوله ای/تخت/النگویی و تعیین رفتار فرایندی آن در کاربردهای صنعتی استفاده شود.
برگردان: دکتر فاطمه خودکار
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را که در شماره 204 ماهنامه بسپار در نیمه مهر منتشر شده است، بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.
