Оборудование заводов по переработке пластмасс

НОРМАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ РАСПЛАВОВ

Деформация расплавов полимеров под действием механических полей складывается из трех составляющих: упругой уу, пласти­ческой ут, и высокоэластической уэ - В произвольно выбранный момент времени суммарная деформация, которой подвергается элементарный объем перерабатываемого полимера, равна их сумме:

У = Уу + 7») + Ъ (1-И)

Чисто упругая деформация, связанная с изменением меж­атомных расстояний и валентных углов, как правило, составляет доли процента, поэтому ее обычно не принимают во внимание. В большинстве случаев доминирующее влияние на поведение полимеров при переработке оказывает пластическая деформа­ция, закономерности развития которой описываются выраже­ниями (1.8) и (1.9). Однако в ряде случаев (таких, как истече­ние полимеров из формующего инструмента и заполнение расплавом литьевых форм) приходится принимать во внимание су­ществование и высокоэластической деформации, вызывающей ряд побочных эффектов — таких, как эластическое восстановле­ние струи свободно вытекающего расплава, возникновение за­мороженных ориентационных напряжений, вынужденная кри­сталлизация в наиболее ориентированных областях, приводящая в отдельных случаях к резкому увеличению вязкости и коренно­му изменению механизма течения. Во всех этих случаях разви­тие высокоэластической деформации сопровождается одновре­менным появлением нормальных напряжений.

Для одномерных сдвиговых течений, в которых скорость из­меняется только в одном направлении, обычно применяют сле­дующую нумерацию осей: ось 1—направление, совпадающее с направлением движения расплава; ось 2 — направление, вдоль которого изменяется скорость, ось 3 — направление, перпенди­кулярное плоскости, в которой лежат две первые оси (нейтраль­ное направление).

На практике рассматривают при определении высокоэласти­ческих деформаций две разности нормальных напряжений:

Tii-t22 = -^iV2 0-12) T22-T33=-Ґ2V2 (1.12а)

Где Ч1^ и Ч'г — соответственно экспериментально определяемые коэффициенты для первой (1.12) и второй (1.12а) разностей нормальных напряжений.

Поскольку вторая разность нормальных напряжений не пре­вышает 10% от первой, то обычно принимают во внимание толь­ко первую разность нормальных напряжений. Величина "высоко­эластической деформации, накопленной в установившемся сдви­говом течении, определяется выражением

Уэ = (1ц — Т22)А'2Т12) ( 1 13)

Поскольку в большинстве реальных течений закон распреде­ления нормальных напряжений по сечению потока отличается от распределения тангенциальных напряжений, высокоэластиче­ские деформации, возникающие в разных сечениях потока, раз­личаются по величине. Это приводит к тому, что уровень «замо­роженных» в экструзионных и литых изделиях ориентационных деформаций в разных точках сечения различен.