ЭКСТРУЗИОННЫЕ головки ДЛЯ ПЛАСТМАСС И РЕЗИНЫ

Учет упругих свойств материала

Вязкоупругие свойства материалов, которые были рассмотрены в разделе 2.1.2, отчетливо проявляются для композиций на основе эластомеров. Разбухание матери­ала вследствие восстановления обратимых деформаций полимера, являющееся функ­цией деформации и степени завершенности релаксационных процессов, представля­ет собой важный фактор, который следует принимать во внимание при выборе формы и размеров поперечного сечения канала экструзионной головки. Кроме того, пере­стройка параболического профиля скорости на стержневой при выходе из головки может вызывать локальные растяжения и сжатия экструдата, что также приводит к изменениям его поперечного сечения. Исследования разбухания экструдата прово­дились не только для гомогенных расплавов и растворов пластмасс, но и для компо­зиционных материалов на основе каучука [27,28].

Физические причины разбухания экструдата и их математическая формулиров­ка интерпретируются по-разному вследствие многообразия явлений, имеющих мес­то при экструзии [1,29-31,58-60]. Подробную информацию на эту тему можно най­ти в разделе 2.1.3 и разделе 4.6.

Численное моделирование этого процесса пока представляет собой сложную за­дачу и может быть осуществлено лишь с помощью трехмерных численных методов с использованием соответствующих математических моделей поведения материала [32,33]. Применение этих методов предъявляет высокие требования к вычислитель­ным ресурсам и часто занимает длительное время. Помимо этого, зачастую оно затруднено вследствие технической сложности получения данных о материале или ограничений, накладываемых уравнениями, описывающими поведение мате­риала. В разделе 7.4.2 представлен альтернативный метод расчета, который требу­ет легкодоступных данных о свойствах материала и который можно назвать МКЭ с размерностью 2 у, то есть являющимся промежуточным между плоской и объем­ной моделями.

На входе в головку при резких изменениях поперечного сечения, а также на сужающихся участках канала, возникают не только сдвиговые, но и продольные деформации, что приводит к диссипации энергии и дополнительному падению дав­ления.

Опубликованной информации, посвященной данному вопросу, крайне мало. Поэтому конструктору экструзионных головок часто приходится работать с дан­ными, накопленными на практике. Существуют несколько факторов, с помощью которых можно установить, будет ли конкретная композиция на основе эластомера характеризоваться преимущественно вязкими или упругими свойствами. К чис­лу этих факторов относятся тип и объем наполнителя, содержание эластомера и его химические свойства, а также температура расплава. Упругие свойства ком­позиции могут быть существенно снижены путем увеличения содержания неорга­нических наполнителей.