Viscosity effects in computer modeling of fiber spinning from crystallizing polymer melts

L. Jarecki; A. Ziabicki

Data publikacji : 2022-09-01

Tom 49 Nr 2 (2004)

Zastosowanie modelowania komputerowego do określenia wpływu lepkości na dynamikę przędzenia włókien ze stopionego polimeru krystalizującego

L. Jarecki A. Ziabicki

Abstrakt

Metodą modelowania komputerowego przeprowadzono analizę roli lepkości (eta) w dynamice formowania włókien ze stopionego polimeru krystalizującego. Przyjęto w tym celu zależność eta od lokalnej temperatury i stopnia krystaliczności polimeru wzdłuż drogi formowania. Rolę eta, polimeru badano na przykładzie poli(tereftalanu etylenu) (PET) w pełnym zakresie szybkości formowania - od małych do dużych prędkości odbioru włókien (V(L)). Silny wpływ wymuszonej naprężeniem krystalizacji orientowanej zachodzącej w formowanej strudze na lokalną lepkość polimeru wynika z sieciowania przez powstające krystality stanowiące fizyczne węzły tworzącej się struktury żelu. Model przewiduje ograniczenie szybkości formowania ze stanu stopionego i wystąpienie maksimum V(L). Zmiany eta, polimeru wzdłuż linii formowania bada się z zastosowaniem uproszczonych modeli analitycznych (zaniedbanie siły grawitacji i oporu powietrza) oraz pełnego modelu numerycznego. Równanie bilansu sił w modelach analitycznych w przypadku pominięcia sił inercji reprezentowane jest równaniem (34), a w przypadku jej uwzględnienia równaniem (35). Modele te prowadzą do osiowych profili prędkości Irównania (38) i (44)] oraz V(L) [równania (39) i (45)] zależnych wykładniczo od siły początkowej (F(0)) i "całki płynności" (I(L)) będącej całką z odwrotności lepkości polimeru. Wartość V(L) jest uwarunkowana przez I(L) wzdłuż całej linii formowania [równanie (41)|, I(L). zależy natomiast od F(0) (rys. 4 i 5) poprzez wpływ F(0) na osiowe profile krystaliczności (rys. 6 i 7), a także od temperatury polimeru (chłodzenie, grzanie strefowe, itd.). Występowanie maksimum na krzywej obrazującej zależność V(L) od siły początkowej, przewidziane w obu modelach analitycznych (rys. 2 i 3) oraz w pełnym modelu numerycznym procesu (rys. 8), jest konsekwencją silnych reologicznych efektów orientowanej krystalizacji związanych z żelowaniem struktury, a nie kształtowania się profilu temperatury i jej wpływu na lepkość polimeru.

Słowa kluczowe

modelowanie matematyczne ; przędzenie włókien ; polimer stopiony ; orientacja molekularna ; krystalizacja orientowana ; lepkość polimeru krystalizującego mathematical modeling of melt spinning ; fiber spinning from crystallizing polymer melt ; molecular orientation ; oriented crystallization ; viscosity of crystallizing polymer

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Jarecki, L., & Ziabicki, A. (2022). Zastosowanie modelowania komputerowego do określenia wpływu lepkości na dynamikę przędzenia włókien ze stopionego polimeru krystalizującego. Polimery, 49(2), 101–109. Pobrano z https://ichp.vot.pl/index.php/p/article/view/1730

Bibliografia

U.S. Pat. 4 134 882 (1979).

2. "High-Speed Melt Spinning" (Eds. Ziabicki A., Kawai H.), Wiley, ew York 1985.

3. Ziabicki A, Jarecki L., Wasiak A: Comput. Theoret. Polym. Sei. 1998,8,143.

4. Jarecki L., Ziabicki A, Blim A: Comput. Theoret. Polym. Sci. 2000, 10, 63.

5. Petrie C. J. S.: "Elongational Flow", Pitman, London 1979.

6. Ziabicki A: Kolloid Z. 1961, 175, 1961.

7. Kase S. J.: Appl. Polym. Sei. 1974,18,3267.

8. Sano Y, Orii K., Yamada .: Sen-I Gakkaishi 1968, 24, 147.

9. Lin L. C. T., Hauenstein J.: J. Appl. Polym. Sci. 1974, 18,3509.

10. Ziabicki A.: "Fundamentais of Fiber Forrnation" , Wiley, London 1976, p. 63.

11. Chen Z., Papanastasiou A C. Int. Polym. Proc. 1987, 2,33.

12. Mitsoulis E., Beaulne M.: Adv. Polym. Technol. 2000, 19,155.

13. Dutta A, Nadkarni V. M.: Textile Res. f. 1984,54,35.

14. Williams M. L., Landel R. F, Ferry J. D.: Am. Chem. Soc. 1955,77,3701.

15. Shimizu L Okui N., Kikutani T. in: "High Speed Fiber Spinning" (Eds. Ziabicki A, Kawai H.), Wiley, New York 1985, p. 173.

16. Katayama K., Yoon M. G. in: [15], p. 207.

17. Ziabicki A: J. Non-Newtonian Fluid Mech. 1988, 30, 157.

18. Ziabicki A: Colloid Polym. Sci. 1974,252,207.

19. Ziabicki A: Colloid Polym. Sei. 1996,274,209.

20. Bragato G., Gianotti G.: Europeon Polym. f. 1983, 19, 803.

21. Ziabicki A.: in [10], p. 113.

22. Wasiak A: Reports of Institute Fundamental Technol. Res., Warsaw 1973, No 39.

23. Alfonso G. c, Verdona M. P., Wasiak A: Polymer 1978,19,711.

24. Ziabicki A, Jarecki L.: Colloid Polym. Sci. 1986,264, 343.

25. Kase S., Matsuo T.: f. Polymer Sei. 1965, A-3, 2541.

26. Kase S., Matsuo T.: f. Appl. Polym. Sci. 1967,11,251.

27. Matsui M.: Trans. Soc. Rheol. 1976,20,465.

28. Gould L Smith F. S.: f. Textile Inst. 1980,71,38.

Google Scholar

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 0

PDF Downloads : 0

L. Jarecki ljarecki@ippt.gov.pl

Afiliacja
Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, Polymer Physics Laboratory, ul. Świętokrzyska 21, 00-049 Warszawa

A. Ziabicki

Afiliacja
Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, Polymer Physics Laboratory, ul. Świętokrzyska 21, 00-049 Warszawa