Оборудование заводов по переработке пластмасс

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИМЕРОВ

Существенная часть процессов переработки связана с транспор­тированием и приданием расплаву формы будущего изделия. Для описания поведения расплава при его движении в перера­батывающем оборудовании используются два наиболее простых реологических уравнения состояния: закон течения Ньютона

7 = т/г! (1.8)

[где у — скорость деформации (скорость сдвига); т— напряже­ние сдвига; т] — ньютоновская вязкость расплава];

Закон течения Оствальда-де-Вилля (степенной закон течения)

У = (1/Ып С-9)

[где ро — коэффициент консистенции, численно равный напря­жению сдвига при единичной скорости сдвига, п — индекс тече­ния, являющийся мерой отклонения реологического поведения расплава от поведения ньютоновской жидкости (для большинст­ва полимеров 1<п<10)].

Для описания релаксационных и эластических характеристик расплава используются характерное время релаксации t* и мо­дуль сдвига расплава G.

За характерное время релаксации t* принимают время, в те­чение которого напряжения (или деформации), существующие в расплаве, уменьшаются в е раз.

Модуль сдвига расплава G — это мера сопротивления рас­плава развитию высокоэластических (обратимых) деформаций, представляет собой коэффициент пропорциональности между де­формацией сдвига - уэ и возникающим при этом в расплаве на­
пряжением сдвига т:

Т=Суэ

Температурная зависимость вязкости чаще всего описывает­ся эмпирическими уравнениями

П(Г) = гі0ехр[6(Г0-Г)] (1.10)

ИЛИ

Ц(Г) = ц0ехр[6(Г0-Г)] (1.10а)

Где ї]о И цо — соответственно значения вязкости или коэффициента консистен­ции при температуре Тв; b — температурный коэффициент вязкости.

В отдельных случаях используются более сложные формы уравнения состояния. Однако современное математическое опи­сание процессов переработки чаще всего ограничивается этими двумя простейшими зависимостями.

Создание математического описания любого реального про­цесса переработки сводится к использованию основных физиче­ских закономерностей, выражаемых уравнениями равновесия. К их числу относятся уравнение материального баланса, уравне­ние энергетического баланса и уравнение сохранения момента количества движения, используемое в виде различных форм уравнения ;Навье — Стокса. Методы построения основных коли­чественных зависимостей, описывающих движение полимеров в перерабатывающем оборудовании, подробно рассмотрены в мо­нографиях Бернхардта, Мак-Келви, Торнера, Тадмора, Уилкин - сона и многих других авторов. Здесь будут использованы лишь наиболее простые и хорошо зарекомендовавшие себя резуль­таты.