АНАЛІЗ ВПЛИВУ В’ЯЗКОПРУЖНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ РОЗПЛАВУ ПОЛІМЕРУ ПРИ РОЗРАХУНКУ ЯКОСТІ ЗМІШУВАННЯ У ДИСКОВОМУ ЕКСТРУДЕРІ

Анотація

Кількість первинного пластику, що виготовляється, збільшується з кожним роком. При цьому для забезпечення сучасних вимог полімери модифікують різними добавками, таким чином утворюючи композиційні полімерні матеріали. Виготовлення даного типу сировини потребує використання обладнання здатного забезпечувати високу якість змішування компонентів у широких межах властивостей. Одним зі шляхів виконання таких вимог є використання каскадних екструзійних систем, в яких, у якості розплавлювача-гомогенізатора, використовується черв’ячно-дисковий екструдер [1–2]. У статті розглянуто вплив в’язкопружних властивостей розплаву полімеру при моделюванні процесу змішування в дискових екструдерах, який є ключовим для досягнення однорідних та ізотропних композитних матеріалів. Модель ньютонівської рідини, що ігнорує в’язкопружні властивості матеріалу, може використовуватись для визначення полів швидкостей та продуктивності при екструзії. Проте її обмеження призводять до неточних прогнозів у випадках, коли матеріал проявляє в’язкопружні властивості. Для подолання цих недоліків може використовуватись реологічна модель другого порядку, яка описує як в’язкісні, так і еластичні властивості матеріалу. За допомогою чисельного моделювання виконано порівняння результатів отриманих за моделлю ньютонівської рідини та модифікованим реологічним рівнянням другого порядку у формулюванні Рівліна-Еріксена. Результати показали, що при врахуванні в’язкопружних ефектів радіальна швидкість потоку швидкості зростає, а значення накопиченої деформації, спричиненої цією компонентною, зменшується. Значення накопиченої деформації, спричиненої тангенціальною швидкістю, не залежать від величини радіальної швидкості. Загальна накопичена деформація зсуву при застосуванні різних моделей рідини залишилася практично незмінною: 1719,2 одиниць для моделі ньютонівської рідини і 1695 одиниць для моделі другого порядку. Таким чином, різниця між результатами розрахунків складає 1,38 %, що не є значущим для цього показника.