|
|
|
Главная --> Справочник терминов Двухосное растяжение При формовании литьевой заготовки материал подвергается некоторой продольной ориентации. Поэтому изделия получаются до некоторой степени двухосно-ориентированными. Разновидностью метода раздува, при которой за счет двухосной ориентации получают изделия существенно более высокого качества, является раздув с вытяжкой (рис. 1.13). При этом способе заготовка вначале подвергается механической продольной вытяжке, создающей продольную ориентацию. После вытяжки осуществляют раздув, который приводит к возникновению тангенциальной ориентации. Благодаря двухосной ориентации существенно улучшаются механические и оптические свойства В результате фонтанного течения ориентированный полимерный слой, образованный из центрального участка развивающегося фронта и характеризующийся установившейся скоростью растяжения [см. выражение (14.1-8)], откладывается на холодной стенке формы. При контакте с холодной стенкой формы поверхностный слой полимера затвердевает, сохраняя максимальную ориентацию. В пристенных слоях, находящихся на некотором расстоянии от поверхностного слоя, происходит молекулярная ре таксация, снижающая ориентацию. Конечное распределение ориентации в затвердевшем слое является функцией скорости охлаждения и спектра времен релаксации. Таким образом, механизм течения по типу фонтана и описанная только что модель ориентации приводят к тому, что в узком канале ориентация в пристенном слое полимера однородна и ее направление совпадает с направлением развития фронта. В каналах же большого поперечного сечения фонтанное течение приводит к двухосной ориентации (т. е. ориентации в продольном х-направ-лении и в поперечном z-направлении). Степень двухосной ориентации Рабочая температура выбирается внутри диапазона, ограниченного минимально и максимально допустимыми значениями температуры. Низкие температуры термоформования более выгодны, поскольку они позволяют сократить периоды нагрева и охлаждения в цикле формования. Кроме того, чем ниже температура, тем выше уровень двухосной ориентации, а значит, выше ударная вязкость изделия. С другой стороны, более высокая температура позволяет увеличить воспроизводимость и точность размеров изделий. Обычно для термоформования используют экструзионные листы. Щелевая экструзия приводит к возникновению неизотропной молекулярной ориентации. Так, в случае экструзионного листа из ударопрочного полистирола толщиной 1,52 мм Шмидт и Карли [24] наблюдали 31 %-ную усадку в направлении экструзии и очень слабую усадку 3. Некоторые методы переработки полимеров*"рассчитаны на то, что формование надмолекулярных структур (структурирование) будет происходить непосредственно в самом процессе переработки. Примерами таких технологических процессов являются формование волокна и экструзионно-выдувное формование с предварительной вытяжкой. В первом примере волокно после фильерного формования для получения нужной структуры должно быть подвергнуто «холодной вытяжке» (см. разд. 3.7). Во втором примере характерное время релаксации полимера при температуре формования должно быть достаточно велико, для того чтобы в материале до начала охлаждения сохранилась большая часть созданной в процессе формования двухосной ориентации. Таким свойством обладают аморфные полимеры при температуре, несколько превышающей температуру стеклования. Можно назвать эту способность «структурируемостью»; она зависит как от реологических характеристик расплава полимера, так и от его механических свойств при Tg < Т < Тт. Ориентация макромолекул. Влияние ориентации рассмотрено в гл. 12. Ориентация всегда приводит к увеличению прочности в направлении ориентации и снижению ее в поперечном направлении. Для уменьшения анизотропии прочности полимер ориентируют в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Прочность листов и пленок после двухосной ориентации увеличивается в обоих направлениях. Рис. 11.2. Схема двухосной ориентации пленок методом раздува: где ое—объемная кристалличность; \п°с — характеристическое двойное лучепреломление кристаллической фазы, когда ось кристалла практически параллельна оси цепи, причем эта ось обычно направлена вдоль направления вытяжки при ориентации образца г (при двухосной ориентации ори- При двухосной ориентации можно определить три дихроичных отношения: Одноосно ориентированные полимеры нестойки к удару — может возникнуть трещина (разрушение) вдоль направления ориентации макромолекул. Для повышения стойкости к удару хрупкого полимера его подвергают двухосной ориентации, т. е. вытяжке в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Этот прием используют для получения прочных пленок. где vc—объемная кристалличность; Дяс — характеристическое двойное лучепреломление кристаллической фазы, когда ось кристалла практически параллельна оси цепи, причем эта ось обычно направлена вдоль направления вытяжки при ориентации образца z (при двухосной ориентации ори- 7) двухосное растяжение в плоскости 1 — 2 (ae = 0, a( = Oi, В качестве примера приведем данные, найденные для композиционного слоистого материала, состоящего из графитовых волокон и эпоксидной матрицы [21]: Х,.= 149, Xi= — 103, Z2 = 6,3, Х2 = — 18,2, Хв = 10,5, Хв = — 10,5, — эти пределы измерены в кжлофунтах на дюйм2 (~70,3 кгс/см2), соответствующие значения коэффициентов прочности таковы: 1<\ = —0,003, Рг = 0,105, ^6 = 0, Fn = 0,065 • Ю-3, Ры = 8,72 • Ю-3, FM = 9,07 - 1Q-3. Для определения коэффициента Fi2 проводился опыт на двухосное растяжение в плоскости 1 — 2 (о6 = 0) для отношения В = — 0"i/o2 = 14; из этого опыта в момент разрушения найдено, что о, = 177, о2 = — 12,8, откуда для Fi2 получено значение Fi2 = = 0,2 • Ю-3. До сих пор мы рассматривали только сдвиговые течения, обращая особое внимание на установившиеся вискозиметрические течения [40, 44—46]. Причиной этого является простота теоретического рассмотрения этих течений и их превалирующее распространение в технологии переработки полимеров. Тем не менее существует другой класс течений, известных как «продольные течения», или «течения при растяжении», которые также часто встречаются при переработке полимеров. В качестве примера можно привести фильерную вытяжку струи расплава при формовании волокна, одноосную вытяжку плоской струи при получении пленки из плоскощелевой головки экструзионным методом, двухосное растяжение при формовании пленки рукавным методом, многоосное растяжение при формовании изделий методом раздува и, наконец, сходящееся течение в конических каналах уменьшающегося диаметра. Во всех этих примерах упоминаются продольные течения, которые гораздо сложнее течений, используемых для определения реологических характеристик полимеров. В то время как реологи изучают однородные изотермические продольные течения (которые достаточно трудно правильно реализовать в эксперименте), инженерам-переработчикам приходится иметь дело с неоднородными и неизотермическими продольными течениями, поскольку такие течения часто встречаются при формовании на стадии отверждения, Двухосное растяжение. Такую деформацию можно создать, растягивая пленку с одинаковой скоростью в двух взаимно перпендикулярных направлениях и уменьшая при этом ее толщину. Она характеризуется следующими соотношениями: Непрерывное выдувное формование — это особый случай периодической экструзии. На рис. 15.12 показаны типичные форма и выдувное изделие, о которых будет идти речь. Большие размеры формы — преимущество периодического процесса выдувного формования. Выдувное формование подобно термоформованию только в отношении способа растяжения экструзионной заготовки (трубы и листа соответственно). Но даже на этой стадии формования имеются некоторые различия. Во-первых, при выдувном формовании растяжение заготовки происходит по механизму плоского растяжения [выражение (6.8-7)], а при термоформовании имеет место двухосное растяжение [выражение (6.8-9)]. Во-вторых, при выдувном формовании температура, при которой происходит растяжение заготовок и, гораздо выше, чем при термоформовании. Труб- III. Симметричное двухосное растяжение происходит при одинаковом растяжении образца в перпендикулярных направлениях, 3—смешанный сдвиг при D М = [Х2-Я,-2/(0,915)2); 4~ симметричное двухосное растяжение при D (К) = »=А — К~2; 5—чистый сдвиг при D (Я,)=А, — Я,"1; бг-смешанный сдвиг при D (Я)=(я,— А,-'/0,915). Симметричное двухосное растяжение осуществлялось при одинаковом растяжении образца в перпендикулярных направлениях, т. е. при Ki = K2=K; Яз=Л~2; Oi = a2=o; аз=0. Уравнения деформации для симметричного двухосного растяжения, соответствующие высокоэластическим потенциалам (4.32) и (4.52), таковы: генциальных напряжений от со скоростью ^^(1^(И (где •у — деформация, ^ — время). Сдвиг является основным видом деформирования при переработке полимеров на смесительном оборудовании (смешение с ингредиентами, ватьцсвание и Др). Одноосная деформация явчяется определяющей при производстве волокон, а при получении пленок большой вк 1ад вносит и Двухосное растяжение Эксперименты по двухосному однородному растяжению полимеров при раздуве рукава [142] показали, что продольная вязкость уменьшается с ростом скорости деформации. Однако однородное двухосное растяжение реализуется при строго определенном соотношении между радиусом рукава и толщиной пленки. Обеспечить однородное двухосное растяжение в процессе экструзии с раздувом крайне трудно (если вообще возможно) из-за того, что распределение толщины пленки по высоте рукава заранее неизвестно. Из проведенных исследований можно сделать следующие важные выводы: скорость растяжения материала изменяется в направлении движения пленочного рукава; при изменении скорости растяжения эффективная продольная вязкость может увеличиваться, уменьшаться или оставаться постоянной в зависимости от природы материала и рассматриваемого интервала скоростей деформации; продольная вязкость материала снижается с повышением температуры. * Следует иметь в виду, что двухосное растяжение соответствует одноосному сжатию образца, при котором степень вытяжки является отрицательной величиной.  Дальнейшей переработки Действием диметилсульфата Действием фосфорной Действием газообразного Действием гидроксида Действием химических Действием хлорокиси Действием ионизирующих |
- |
Навигация