سؤال هفتگی: آشنایی با مبانی پلیمرها: عوامل تأثیرگذار بر اثر انبساط در فرآیند استخراج پلیمرها چه هستند؟

چسبندگی مذاب، ویژگی فیزیکی خود رزین. . . . . . . .

پدیده‌ای که در آن، هنگامی که مذاب پلیمر از سوراخ‌های کوچک، مویرگ‌ها یا شکاف‌ها خارج می‌شود، محصول حاصل پس از خروج از دهانه فرآیند، گسترش یافته و مقطع عرضی آن بزرگتر از مقطع عرضی دهانه فرآیند می‌شود. از نظر کمی، با نسبت انبساط بیان می‌شود. تورم محصول فشرده‌شده در مذاب پلیمرها امری رایج است؛ زیرا مذاب پلیمر در داخل قالب به دلیل جریان، الگوبرداری می‌کند و هنگام خروج از سوراخ قالب، مولکول‌ها دوباره به حالت اولیه خود بازمی‌گردند. بزرگ شدن فشرده‌شده با افزایش سرعت تغییر شکل بیشتر می‌شود و پس از رسیدن به حداکثر، کاهش می‌یابد. افزایش وزن مولکولی و سایر عواملی که می‌توانند باعث پیچیدگی شوند (مانند افزایش شاخه‌های بلند)، همگی منجر به بزرگ‌تر شدن محصول فشرده‌شده خواهند شد.

تورم محصول فشرده‌شده در پلیمرها امری رایج است؛ دلیل آن، جهت‌گیری مذاب پلیمر در اثر جریان موزون و سپس پیچیده شدن مجدد مولکول‌هاست. عوامل مؤثر عمدتاً شامل وزن مولکولی و توزیع آن، و طول شاخه‌های مولکول است.

عوامل تأثیرگذار: افزایش دما، کاهش اثر انبساط؛ افزایش سرعت، افزایش اثر انبساط؛ طولانی‌تر شدن مویرگ‌ها، کاهش اثر انبساط؛ افزایش سختی، کاهش اثر انبساط

ساختار خود پلیمر، دارای شاخه‌های زیادی است و انعطاف‌پذیری آن مشهود است؛ همچنین سرعت جریان مایع و طول دریچه قالب نیز تأثیرگذار هستند

به طور کلی، نسبت انبساط در هنگام فشردن مذاب پلیمرها، عمدتاً با افزایش دما کاهش می‌یابد؛ زیرا توانایی حرکتی زنجیره‌های مولکولی پلیمرها با افزایش دما افزایش می‌یابد و اتلاف انرژی انعطاف‌پذیری مذاب در حین جریان، افزایش می‌یابد؛ در نتیجه ویژگی‌های الاستیکی آن کاهش می‌یابد.

بزرگ‌شدن مذاب پلیمر در فرآیند فشرده‌سازی، بسته به مکانیسم مختلف، شامل بزرگ‌شدن نیوتونی، بزرگ‌شدن ناشی از بازگشت الاستیکی ثانیه‌ای، بزرگ‌شدن ناشی از عوامل غیرالاستیکی و بزرگ‌شدن تأخیری (یا بزرگ‌شدن ناشی از شلی باقی‌مانده) می‌باشد. در مورد انبساط نیوتونی، S. Middleman و همکارانش با بررسی‌های خود به این نتیجه رسیده‌اند که در شماره رینولدز Re G6، نسبت انبساط نیوتونی Bnewt برابر ۱.۰۶ است. انبساط ناشی از بازگشت الاستیکی ثانویه، در اثر خروج مذاب پلیمر از قالب فشرده‌کننده و جدا شدن آن از قالب رخ می‌دهد؛ این پدیده به طور مستقیم با زمان رهایی مذاب مرتبط است. در لحظه خروج مذاب از قالب، میزان انبساط کم است؛ با گذشت زمان، میزان انبساط به تدریج افزایش می‌یابد و پس از گذشت مدتی، میزان انبساط به یک مقدار نسبتاً ثابت می‌رسد. در حال حاضر، دلایل ایجاد انبساط در فرآیند فشرده‌سازی، به طور کلی به دو دلیل تقسیم می‌شود: یکی، بازگشت الاستیکی ناشی از تغییرات کششی بر اثر کاهش جمعیت؛ و دیگری، بازگشت الاستیکی ناشی از تغییرات کششی بر اثر تفاوت بین تنش برشی و تنش عمودی. اگر نسبت طول به قطر مویرگ بسیار کوچک باشد، عامل اول عامل اصلی است؛ اگر این نسبت بزرگ باشد، عامل دوم عامل اصلی خواهد بود. این امر به دلیل شل شدن تدریجی تغییرات الاستیکی در طول مسافت طولانی درون مویرگ است. بزرگ‌شدن ناشی از عوامل غیرالاستیک، عمدتاً توسط اثرات حرارتی، نیروهای درونی، کشش سطحی و موارد مشابه ایجاد می‌شود. تورم تأخیری به تورم آهسته‌ای گفته می‌شود که پس از تورم سریع و لحظه‌ای، به طور مداوم ادامه می‌یابد و شدت آن به تدریج کاهش می‌یابد. در مورد نوع اول انبساط نیوتونی، نتیجه قطعی حاصل شده است؛ انبساط ناشی از عوامل غیرالاستیکی بسیار کم است و در محاسبات مربوط به انبساط پلیمرها هنگام فشرده‌سازی، اغلب نادیده گرفته می‌شود. مطالعات مربوط به انبساط هنگام فشردن مذاب‌های پلیمری، عمدتاً به بررسی تأثیر انبساط الاستیکی لحظه‌ای و انبساط تأخیری بر انبساط ناشی از فشردن مذاب می‌پردازد.

الاستیکیت ماده پایه رزین، دمای فرآیند در هنگام فرآوری، فشار مذاب و غیره.