Wpływ grzania strefowego na strukturę włókien PET i na dynamikę procesu przędzenia ze stanu stopionego. Cz. II, Model matematyczny

A. Blim; L. Jarecki

Data publikacji : 2022-08-26

Tom 52 Nr 9 (2007)

Wpływ grzania strefowego na strukturę włókien PET i na dynamikę procesu przędzenia ze stanu stopionego. Cz. II, Model matematyczny

A. Blim L. Jarecki

Abstrakt

Badania dynamicznej charakterystyki procesu formowania włókien PET ze stanu stopionego z grzaniem strefowym przeprowadzono metodą modelowania komputerowego z zastosowaniem matematycznego modelu stacjonarnego procesu przędzenia pojedynczego włókna z cieczy polimerowej, krystalizującej pod wpływem naprężenia rozciągającego. Układ czterech równań różniczkowych zwyczajnych pierwszego rzędu modelu rozwiązywano metodą Runge-Kutta przy użyciu standardowych procedur numerycznych. Obliczono osiowe profile lokalnych prędkości [V(z)], gradientu prędkości (dV/dz), temperatury [T(z)], naprężenia rozciągającego [?p(z)] i stopnia krystaliczności [X(z)] formowanej strugi polimeru w odniesieniu do procesów z takimi samymi przedziałami temperatury strefy grzania, prędkości odbioru oraz z ustaloną grubością odbieranych włókien i graniczną liczbą lepkościową polimeru, jak w przypadku badanych uprzednio włókien PET opisanych w części I [9]. Obliczenia modelowe przewidują wystąpienie maksymalnej prędkości odbioru wynikającej z silnego wzrostu lepkości polimeru wskutek szybkiej krystalizacji orientowanej w warunkach większych prędkości odbioru. Prędkość maksymalna i związany z tym zakres niedostępnych dla procesu prędkości odbioru włókien zależą od temperatury strefy grzania (Tk). Obliczane osiowe profile prędkości ulegają silnej zmianie wskutek zastosowania grzania strefowego, a zakres rozciągania strugi, z maksimum osiowego gradientu prędkości, ulega znacznemu przesunięciu od filiery do zakresu wewnątrz strefy grzejnej. Konsekwencją tego jest znaczne zmniejszenie przewidywanego przez model naprężenia odbioru włókien wskutek skrócenia odcinka włókna poruszającego się z prędkością odbioru. Z obliczeń wnioskuje się, że wprowadzenie grzania strefowego o temperaturze przekraczającej o 30-40°C temperaturę zeszklenia (Tg) prowadzi do wystąpienia rozwiązania z krystalizacją na linii formowania w warunkach małych prędkości odbioru, podobnej do krystalizacji w szybkim przędzeniu bez stosowania strefy grzejnej. Zmniejszenie prędkości odbioru włókna, odpowiadające przewidywanej krystalizacji następuje w wyniku powtórnego przechodzenia polimeru przez zakres temperatury krystalizacji. Krystalizacja strugi, wywołana szybką krystalizacją orientowaną pod wpływem teraz już dużego naprężenia rozciągającego jest przewidywana przez model na bardzo krótkim odcinku osi procesu i skorelowana z silnym wzrostem naprężenia rozciągającego oraz osiągnięciem poziomu prędkości odbioru. Korelacja orientacji amorficznej obliczonej tuż przed punktem zestalenia się strugi z doświadczalnymi wartościami czynnika orientacji amorficznej badanych włókien PET świadczy o tym, że orientacja amorficzna odbieranych włókien jest ukształtowana przez naprężenie rozciągające w punkcie zestalenia. Porównanie określonej doświadczalnie orientacji amorficznej i stopnia krystaliczności badanych włókien z przewidywaniami modelowymi wskazują, że parametr krystalizacji orientowanej A zależy od temperatury polimeru. W badanym zakresie temperatury strefy grzania umiejscowionej pomiędzy Tg i temperaturą maksymalnej szybkości krystalizacji polimeru powinien on wzrastać ze wzrostem temperatury.

Słowa kluczowe

przędzenie ; stan stopiony polimeru ; grzanie strefowe ; charakterystyka dynamiczna ; równania modelowe ; bifurkacja ; poli(tereftalan etylenu) ; krystalizacja orientowana ; ograniczenia prędkości odbioru ; wyniki doświadczalne spinning ; polymer melt ; zone heating ; dynamic characteristics ; model equations ; bifurcation ; poly(ethylene terephthalate) ; oriented crystallization ; take-up velocity limitation ; experimental results

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Blim, A., & Jarecki, L. (2022). Wpływ grzania strefowego na strukturę włókien PET i na dynamikę procesu przędzenia ze stanu stopionego. Cz. II, Model matematyczny. Polimery, 52(9), 686–700. Pobrano z https://polimery.ichp.vot.pl/index.php/p/article/view/1463

Bibliografia

Pat. brytyjski 903 427 (1962).

2. Pat. japoński 701 952 (1970).

3. Pat. brytyjski l 487 843 (1980).

4. Pat. USA 4 909 976 (1990).

5. Cuculo J. A., Tucker P. A., Chen G. Y., Lin C. Y, Denton J.: Int. Polym. Proc. 1989,4, 85.

6. Cuculo J. A., Tucker P. A., Chen G. Y.: /. Appl. Polym, ScL, Appl Polym. Symp, 1991, 47,223.

7. Lin C. Y, Tucker P. A., Cuculo J. A.: /. Appl. Polym. Sci. 1992, 46, 531.

8. Hayashi S., Katsuya T., Ishihara H., Yasuda H.: Sen-I Gakkaishil992,ź8,54l.

9. Blim A., Oldak E., Wasiak A., Jarecki L.: Polimery 2005, 50,48.

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

11. Ziabicki A.: „Fundamentals of Fibre Formation", Wiley, London 1976.

12. Ziabicki A., Jarecki L. Wasiak A.: Comput. Theoret. Polym. Sci. 1998, 8,143.

13. Ziabicki A., Jarecki L.: Polimery 1998, 43, 293.

14. Jarecki L., Ziabicki A.: Polimery 2004,49,101.

15. Ziabicki A., Jarecki L.: w pracy zbiorowej „High-Speed Fiber Spinning" (red. Ziabicki A., Kawai H.), Wiley, New York 1985, str. 225.

16. Jarecki L.: Polimery 2001, 46, 335.

17. Jarecki L.: Polimery 2001, 46, 420.

18. Kase S.: w [15], str. 67.

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

20. Wasiak A.: Prace IPPT 39/1973.

21. Alfonso G. C., Yerdona M. P, Wasiak A.: Polymer 1978,19,711.

22. Ziabicki A.: Polimery 1967,12,405.

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

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

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

26. Gould J., Smith F. S.: /. Text. Inst. 1980, 38, 71.

27. Kase S., Matsuo T.: /. Polym. Sci. 1965, A3,2541.

28. Kase S., Matsuo T.: /. Appl. Polym. Sci. 1967,11,251.

29. Glicksman L. R.: Glass Technol. 1968, 9,131.

30. Bragato G., Gianotti G.: Eur. Polym. J. 1983,19,803.

31. Yasuda H., Sugiyama H., Yanagawa H.: Sen-I Gakka-ishi 1979,35, T370.

32. Hayashi S., Katsuya T., Ishihara H., Yasuda H.: Sen-I Gakkaishil992,48,54l.

Google Scholar

Wskaźniki altmetryczne

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 0

PDF Downloads : 0