Теория и практика экструзии полимеров
ИССЛЕДОВАНИЕ НЛПГЯАЕННО-ДЕФОРМШЧШЛННОГО СОСТОЯНИЯ РАСПЛАВОВ ПОЛИМЕРОВ
Цель данных исследований заключалась в получении картины напряжений в дисковом зазоре и определении в нем суммарной деформации, являющейся критерием качества смешения в зоне переработки.
Данные эксперименты проводились при помощи метода двойного лучепреломления, для чего экспериментальная установка дополнительно снабжалась оптическим устройством. Схема измерительной части экспериментальной установки показана на рис. 4.27. В качестве неподвижного диска / использовано кварцевое стекло толщиной 20 мм, которое крепится к переходному кольцу 16 посредством фланца 2
Оптическое устройство включает следующие элементы: источник света 10, светофильтр II, поляризатор 12, пластинки толщиной в четверть волны 6 и 13, линзы 5 и 14, анализатор 7, конденсатор 8, регистрирующий элемент 9, в качестве которого использовался зеркальный фотоаппарат.
Для исследования напряженного состояния использован К-об - разный принцип отраженного света. При этом для получения интерференционной картины в плоскости диска угол а между падающим /5 и отраженным 4 лучами составлял 7°.
Проведение экспериментов осуществлялось с использованием красного светофильтра, что позволяло получить монохроматический свет с длиной волны 0,64 мк. м. Для поддержания необходимой температуры наружного по отношению к рабочей зоне тор-
h i стеклянного неподвижного диска 1 был установлен тепловой mil in л ятор 3.
|
г |
Конструкцией рабочего органа предусмотрено крепление дис-
1.1 17 не только к шнеку 18, но и к переходному кольцу 16 с соот- ипствующими проточками. В этом случае диск 17 не вращался, но позволяло использовать данную конструкцию для определения отношения второй разности нормальных напряжений к первом по методике, изложенной для второго варианта в разделе I I 3. При этом проводили дополнительное просвечивание под ут - 1ом « = 90*. Однако следует отметить, что если при просвечивании под углом а = Т световой поток распространяется по всему молю лиска, то при дополнительном просвечивании под углом ч 90° на диск направляется узкий пучок шириной, равной диа - мсгру диска, при высоте, равной высоте междискового зазора.
На рис. 4.29 в качестве примера приведены интерференционные иргины для полистирола при просвечивании под углом и. = 7°. Мри этом на рис. 4.29 представлены только картины полос, полученные при световом потоке круговой поляризации и характери - IV ю щи с геометрическое место точек с одинаковой разностью I 1лвных нормальных напряжений. Как видно из приведенных рисунков, полосы расположены в виде концентрических окружное - icii, что подтверждает симметричность течения относительно уг - ювой координаты.
Рис. 4.29 получен при плоскополяризованном свете, т. е. при отсутствии пластинок толщиной в четверть волны. В этом случае на картину полос накладываются изоклины, имеющие вид крести с изогнутым участком у выходного отверстия. Следует напомнить, что изоклины представляют собой совокупность точек, характеризующих одинаковое направление главных нормальных напряжений.
|
Рис. 4.29. Интерференционные картины, полученные лля расплава полистирола при световом потоке плоской поляризации при следующих параметрах: |
|
2И = 0,01 м; </„ = O. OOS м. Rj = 0.05 м; « — 3.8 С"1; 6 — и» = 8,2 с-1 |
|
а |
|
8 |
|
12 16 «о. с |
|
Рис. 4.33. Зависимость обобщенной деформации сдвига Га от угловой скорости со при следующих параметрах: 0.07 м; ReJReQ(2H,, м): 1 - 7(0.002); 2 - 64(0.004); 3 - 234(0.006); 4 - 585(0.008); -------- теория; эксперимент |
|
5 |
|
■ I |
|
о |
|
Рис. 4.30. Зависимость разности нормальных напряжений от радиуса диска для полистирола при следующих параметрах: 2//, - 0,01 м; d„ = 0.008 м; Я2 = 0.05 м: / - ui = 3,8 с-1; 2 - со *= 8,2 с-*; теория; эксперимент |
|
Рис. 4.31. Зависимость касательных напряжений от радиуса диска для полистирола при следующих параметрах: 2//, = 0.01 м; d„ - 0,008 м: - 0,05 м. / - ю - 3.8 с-'; 2 - ш - 8.2 с'; теория; эксперимент |
|
На представленных рисунках изоклины соответствуют нулевым ^ параметрам, что получается в том случае, когда ось поляризатор*) направлена горизонтально, а ось анализатора — вертикально. Гак как для определения касательных и разности нормальны* напряжений в каждой точке исследуемого элемента среды необхо димо знать параметр изоклины то изоклины снимались черт» каждые 5е при совместном вращении поляризатора и а н ал и за то | против часовой стрелки. На основании уравнений (4.187) и (4.194) получены следующие формулы для расшифровки интерференционных картин: V ~TW = 4//|CCOS2(^* ~ф); (4.220)1 %=^0sin2(Xj-'P)- (4.221) Оптический коэффициент напряжений для полистирола со ставляет с = -4,2-10-9 м2/Н. Графики распределения разности нормальных напряжений прел ставлены на рис. 4.30, а касательных напряжений — на рис. 4.31. Из рис. 4.30 видно, что после первоначального роста разности нормальных напряжений происхо дит се интенсивное паление (вплоть до нуля, по экспериментальным данным) на некотором расстоянии от выходного отверстия гВЬ1Х. Пройди через минимум, разность нормаль |
|
пых напряжений возрастает, причем с увеличением угловой скорое - 1м растет и абсолютное значение разности нормальных напряжений. Для касательных напряжений наблюдается другая картина. Как видно из рис. 4.31, на определенном расстоянии от выходного отверстия величина касательных напряжений проходит через максимум, после чего происходит уменьшение ее вплоть до наружного р.* шуса диска. На рис. 4.32 и рис. 4.33 представлены зависимости обобщенной ич|юрмации сдвига от различных параметров экструзии, полученные и I интерференционных картин с использованием уравнения (4.144). Полученные результаты показывают, что интенсивность смешения. выраженная через обобщенную деформацию сдвига Г0, зависит <п сочетания четырех основных факторов: угловой скорости диска со; радиуса диска Rz междискового зазора 2//\ напорного потока Q. Следует отметить, что величина обобщенной деформации мшга и ее градиент возрастают при соответствующем увеличении 1»а шуса диска и междискового зазора. Увеличение угловой скорости диска также повышает значение г0. При этом следует заметить, что если рост Rz способствует тменению градиента обобщенной деформации сдвига в сторону увеличения, то рост 2И — изменению в сторону уменьшения. |
|
-0.006 м; R'JReQ(Rb м): / - 118(0.05): 2- 172(0.06); 3 — 234(0.07); I <06(0.08):----- теория; эксперимент |
|
I'm 4.32. Зависимость обобщенной дефор - «410111 сдвига Г„ от угловой скорости ш для ни шетмрола при следующих параметрах: |
■
