Механизм разрушения волокнистых материалов

Механизм разрушения волокнистых материалов (размышления) В.С. Ким, В.В.Скачков. Диспергирование и смешение в процессах производства и переработки пластмасс.- М.: Химия , 1988 С. 43. … Разрушение агломератов реальных условиях может происходить, во-первых, за счет действующих в потоке, сдвиговых напряжений t, происходит отрыв и унос отдельных частиц или их небольших образований с поверхности (агломерата), что ведет к постепенному уменьшению его размкров [ ]. Этот вид разрушения приводит к высокой степени диспергирования. Если величина развивающихся в системе касательных напряжений t превышает сдвиговую прочность материала [t_сдА], его разрушение может происходить за счет деформаций сдвига, причем размеры продуктов разрушения агломерата будут сопоставимы с его начальными размерами. Во-вторых, могут быть созданы условия приложения к агломерату сосредоточенных сжимающих усилий, например, путем его перемещения в сужающемся канале, один из размеров которого сопоставим с размерами агломерата. В этом случае происходит разрушение агломерата за счет сосредоточенных сжимающих усилий, аналогичных контактным напряжениям сжатия. Как и в предыдущем случае, продукты разрушения будут иметь размеры, сравнимые с исходными размерами агломератов, что дает низкую степень диспергирования. Высокая степень диспергирования достигается за счет уноса отдельных частиц наполнителя (древесины) с поверхности агломерата под действием касательных напряжений в расплаве (в потоке). При измельчении длинноволокнистых материалов (наполнителей, соломы) с гранулами полимера или другим порошкообразным материалом, распределение размеров агломератов и неоднородность их в массе потока оказываются тесно связанными с коэффициентом неоднородности исходной смеси.

2.3. РАЗРУШЕНИЕ ВОЛОКНИСТОГО НАПОЛНИТЕЛЯ (c/61) 2.3.1. РАЗРУШЕНИЕ ВОЛОКНИСТОГО НАПОЛНИТЕЛЯ ПРИ СЖАТИИ

При сжатии твердого полимерного композиционного материала, содержащего волокнистый наполнитель, может происходить разрушение волокон. Наиболее интенсивно процесс разрушения протекает для высокомодульных, хрупких волокон, таких, как стеклянное или углеродное. При сжатии материалов на основе волокон органического происхождения разрушение значительно меньше, но в местах контактов волокон друг с другом наблюдается их пережатие, что, в конечном счете, может привести к их разрушению при течении композиции и ухудшению физико-механических свойств изделий. Поскольку наиболее интенсивно разрушение протекает у высоко модульных, волокнистых материалов, рассмотрим его подробнее [43, 4В]. nike mercurial vapor В процессах получения и переработки композитов имеют место случаи сжатия областей, содержащих только волокнистый наполнитель, его смесь с полимером в форме гранул, порошка или в виде расплава. В случае сжатия волокнистого наполнителя, полностью пропитанного расплавом полимера, каркас наполнителя воспринимает лишь небольшую часть внешнего давления, вследствие чего разрушение наполнителя невелико. Влияние физического состояния полимера на разрушение волокнистого наполнителя показано в работе [40] на примере композиционного материала на основе полиамида и стекловолокнистого наполнителя. Эксперимент проводился на рубленом стекловолокнистом наполнителе (средняя начальная длина L_B = 8,5_* 10^-4 м, (85 мкм) коэффициент вариации длин волокон s_L = 29% и среднее квадратическое отклонение u_L = 2,47-10 ^-4 м⁴), на сухой смеси на основе гранул поликапроамида с размером 2,5—10 ^— м (70% масс.) и того же стекловолокна, а также на аналогичной смеси при температуре выше температуры плавления полимера (528 К). Рис. 2.15. Кривые распределения длины стекловолокна при различных условиях нагружения; ! — начальное распределение; 2 — сжатие стекловолокон при давлении 2 МПа; 3 — сжатие смеси стекловолокна и гранул по-Лиамида при давлении 2 МПа; 4 — сжатие нагретой композиции при давлении 2 МПз 12 L,-W,n На рис. 2.15 представлены кривые распределения длин волокон исходного материала (кривая 1), после одностороннего сжатия при давлении 2 МПа (кривая 2), композиции гранул поликапроамида {70% масс.) и стекловолокна (кривая 3) и вышеупомянутой композиции при нагреве до 528 К (кривая 4) (Р_Еи —- массовая доля волокон). № кривой Ниже приведены характеристики кривых распределения длин волокон после сжатия (номера кривых соответствуют номерам на рис. 2.15): «, м» 1 8,5 29 2,47 2 6,5 49 3,2 3 5,7 85 4840 4 5,9 62,2 3,69 Анализ характеристик кривых распределения длины волокнистого наполнителя после сжатия позволяет сделать вывод, что приближенно изменение средней длины наполнителя при сжатии можно считать функцией величины приложенного давления, независимо от состава смеси, состояния полимера в интервале концентраций, используемых на практике. Высокие значения коэффициентов вариации и среднего квадратичного отклонения для третьей кривой являются следствием концентрации давления вблизи гранул полимера. Однако изменение средней длины наполнителя при этом незначительно отличается от случая сжатия чистого волокнистого наполнителя. Отмеченная особенность сжатия композиций волокнистого наполнителя с полимером позволяет проводить анализ разрушения волокнистого наполнителя в оформляющих полостях оборудования с использованием данных, полученных при сжатии «чистого» наполнителя, что значительно облегчает процедуру анализа. Это, конечно, не исключает использования данных, полученных в условиях испытаний на сжатие композиций требуемого состава. Результаты исследования изменения кривых распределения длин частиц волокнистого Рис. 2.16. Изменение массового распределения длин волокон при различных давлениях сжатия стек лово л окк истого наполнителя с начальной длиной 9,7 -10″¹ м Рис. 2,17. Зависимость среднечисловой длины стеклоблок и истого наполнителя Хач от давления р. Начальная длина /.»о- 10* (м) : О— 11,2; А— 9,2; + — 9,2 ‘[70% (масс.) полимера] _: ? — Й,1; X — 5.6- Q — 4,0 наполнителя в зависимости от давления при начальной длине волокна 9,7- 10 ^-4 м приведены на рис, 2.16; зависимость сред нечисловой длины наполнителя от давления приведена на рис. 2.17. adidas zx flux pas cher Приведенные данные показывают, что степень разрушения наполнителя, а также кривые распределения длины волокон зависят не только от давления, но и от первоначальной длины наполнителя, причем более длинные волокна разрушаются более интенсивно, что связано с разрушением за счет изгиба в точках контакта волокон, число которых тем больше, чем длиннее волокно. Так как разрушение волокон происходит в местах их взаимного контакта, число которых зависит от степени уплотнения р/р₀, было интересно проанализировать зависимость изменения относительной средней длины t_BfL₃o . от степени уплотнения Рис. 2.18. asics gel nimbus Зависимость безразмерной среднемассовой длины стекловолокна L,H/LsHa от безразмерной плотности наполнителя р/ро. Начальная длина 0,4 L_№-10⁴ (м): I — 5.6; ! — 8.1; 3 — 1.07; 4 — 1,24 О р/ро (рис. 2.18). Рассматриваемые зависимости состоят из трех характерных участков. В области малых степеней уплотнения (малых давлений) разрушение волокон практически не происходит, а имеет место лишь изменение их укладки и ориентации. При одностороннем сжатии происходит ориентация волокон в плоскости, перпендикулярной направлению действия усилия, что создает условия для их разрушения за счет изгиба. По мере увеличения внешнего давления волокна сближаются настолько, что дальнейшее сжатие приводит к их разрушению. Анализ формы разрушенных частиц {правильные и гладкие изломы) позволил сделать вывод о преимущественном разрушении волокон за счет их изгиба в местах контакта. В дальнейшем интенсивность разрушения волокон резко снижается, что объясняется изменением механизма разрушения волокон: начинает преобладать разрушение за счет контактных напряжений смятия, что подтверждается неправильной формой разрушенных частиц и наличием стеклянной пыли. Математическая обработка данных, представленных на рис. 2.18, позволила для стекловолокнистого наполнителя установить следующую зависимость изменения относительной средней длины волокон от давления сжатия ([р] = 1 мПа; [L] = 1 м): участок 1: О <Р/\Р\ < (Lво/[L])^{— j0966}_* 0.0031 (2.57) L / L _во = 1= const участок 2: 3,1_* 10 ^{— 4}(Lво/[L])^{— j0966}< Р/\Р\ O 0,0128 (Lво/[L])^{— j0966}_* 0. …………. ) / участок 3: 0;0128 ((Lво/[L])^{— j0966} (3.59) — Аналогичные зависимости могут быть получены и для других высокомодульных волокнистых наполнителей с использованием разработанных методик проведения эксперимента [40] и анализа продуктов разрушения наполнителя [43].

2.3.2. nike air max command РАЗРУШЕНИЕ ВОЛОКНИСТОГО НАПОЛНИТЕЛЯ ПРИ СДВИГОВЫХ ДЕФОРМАЦИЯХ РАСПЛАВА

При рассмотрении разрушения волокнистого наполнителя в условиях сдвиговых деформаций расплава композиции необходимо выделить две характерные области: 1) пристенный слой, образующийся при течении расплава, характеризующийся высо-64 Рис. 2.19. Модель разрушения высо-комодульного волокнистого наполнителя. Пояснение Б тексте кими скоростями сдвига материала слоя, обогащенного полимерной матрицей и содержащего сильно разрушенный наполнитель; 2) основная масса расплава вне пристенного слоя, характеризующаяся сильным армирующим действием волокнистого наполнителя и, как следствие, малыми деформациями сдвига {значительные деформации в этой области имеют место только при изменении поперечного сечения или направления канала, в котором происходит течение композиции). Для анализа процесса разрушения волокнистого наполнителя в области развитого пристенного слоя может быть использована следующая модель, адекватность которой была подтверждена при анализе разрушения наполнителя в зоне плавления одночервячного экструдера [26]. Волокна наполнителя вблизи движущейся твердой стенки могут рассматриваться как длинные гибкие стержни, закрепленные одним концом в массе композиции и выступающие в движущуюся массу пристенного слоя. Ввиду хаотического расположения волокон в композиции и хаотической ориентации плоскостей их изгиба при течении можно принять равномерное распределение угла наклона осей волокон к поверхности раздела пристенного слоя и основной массы в плоскости, перпендикулярной к поверхности движущейся стенки и проходящей через вектор скорости течения расплава в пристенном слое. Процесс разрушения наполнителя приводит к увеличению содержания продуктов его разрушения в направлении течения композиции. Это может быть учтено введением в расчет вместо вязкости чистого полимера вязкости композиции с волокнистым наполнителем, размеры которого совпадают с размерами продуктов’ его разрушения в пристенном слое. Другие допущения, облегчающие математический анализ процесса, соответствуют конкретным условиям задачи и в каждом случае обосновываются дополнительно. Анализ поведения волокон, выступающих в движущийся пристенный слой толщиной 6, выполняется с учетом сил, действующих на волокно, и возможного характера его разрушения (рис. adidas chaussures 2.19). На различные участки волокна диаметром D_a в пристенном слое действуют силы лобового сопротивления F_a [46] (преимущественно на участке ОА). При обтекании цилиндрического тела расплавом сила лобового сопротивления равна где сц — коэффициент сопротивления единицы длины волокна; р —плотность расплава в пристенном слое; v ~ относительная скорость расплава; h— высота проекции волокна на ось у. По Озеену [46] c_d = 8n/[Re In (T^OGRe-¹)!. (2.61) Приняв Re = p»E>_B/[t, (2.62) где jj, — вязкость расплава в пристенном слое, и учитывая, что в общем виде расчетные величины зависят от координаты у, для 6-го участка волокна получим расчетное уравнение для силы лобового сопротивления: Р» = 12,5б_№ДМ1п (7,406Re_A~i)]. (2.63) Вследствие большой гибкости волокон какой-то их участок может быть параллельным движущейся поверхности. Действующие на этот участок касательные напряжения г создают силу Fi — nDeki, (2.64) где /1 — длина участка волокна, на котором преимущественным силовым фактором являются касательные напряжения. tn requin pas cher Силу fv для анализа усилий, возникающих в заделке волокна можно считать сосредоточенной нагрузкой. Вид разрушения волокон зависит от их гибкости. Для гибких волокон разрушение за счет изгиба и кручения в точке О, по-видимому, невозможно, так как практически отсутствуют силы, вызывающие эти виды деформации. Наиболее вероятным видом разрушения низкомодульных волокон является их разрушение при растяжении. Для высокомодульных волокон с малой гибкостью разрушение за счет растягивающих сил возможно только при больших значениях угла первоначального наклона волокна £₀=180°. Однако, учитывая высокую прочность материала волокон и малую их длину после разрушения (0,1— 0,3 мм) [26], а также относительно низкие напряжения в движущейся массе, можно считать, что такой вид разрушения практически отсутствует. Кроме того, при величинах угла £₀= = 180°, когда создаются наиболее благоприятные условия для разрушения волокон за счет растяжения, сильно ухудшаются условия их «заделки» в основную массу расплава и возрастает вероятность их выдергивания из нее без какого-либо разрушения. Таким образом, наиболее вероятным видом разрушения высокомодульных волокон можно считать разрушение за счет изгибающих напряжений в местах их «заделки» на границе пристенного слоя под действием изгибающего момента mq, возникающего от сил Р_л и F,. Для волокон с прочностью на изгиб [ob] условием разрушения является соотношение D_BM₀/(2/_B)>[o-_B], (2.65) где /в — момент инерции сечения волокна. По «формуле (2.65) может быть рассчитана длина волокна в момент его разрушения, для этого необходимо знать силовые нагрузки и форму упругой линии волокна в момент разрушения. Нагрузки зависят от конкретных условий течения расплава и могут быть рассчитаны в каждом конкретном случае (для конкретного оборудования и условий его работы). Что касается определения упругой линии волокон, являющихся гибкими упругими стержнями и характеризующихся большими упругими деформациями при относительно малом диаметре по сравнению с длиной и радиусом изгиба, то эта задача может быть решена любым из известных способов [41]. Решение задач, связанных с определением упругой линии волокон в момент разрушения, может быть выполнено по методу Е. П. Попова, с разбиением всей длины волокна на конечное число участков, в пределах каждого из которых жесткость волокна постоянна, начальная кривизна равна нулю или постоянна, а внешние нагрузки (силы и моменты) действуют только по концам участков. При этом используется допущение о том, что формы упругих линий при разрушении под действием распределенных и сосредоточенных нагрузок не сильно различаются. Это предположение наиболее обосновано при ^с^-135⁰, когда основную величину М₀ дает сосредоточенная нагрузка, действующая на горизонтальный участок волокна АВ. Правомерность сделанных допущений подтверждается хорошим совпадением расчетных и экспериментально наблюдаемых кривых распределения длин волокон разрушенного наполнителя в зоне плавления одночер-вячного экструдера. Необходимо отметить, что описанная выше модель дает возможность рассчитать состав продуктов разрушения волокнистого наполнителя в пристенном слое в случае увеличения его толщины или поддавливания основной массы в направлении движущейся стенки. В этих условиях после отрыва и уноса разрушенного волокна будет наблюдаться его «выход» в пристенный слой из основной массы и увеличение длины части волокна, находящейся в этом слое, до следующей фазы разрушения. Такое представление о механизме разрушения волокнистого наполнителя дает возможность анализировать процессы плавления композиций с волокнистым наполнителем в зонах плавления различных типов оборудования [8, 43]. Для анализа разрушения при течении волокнистого наполнителя в основной массе, вне пристенного слоя, единственным в настоящее время подходом является экспериментальное определение кинетики разрушения для данной пары волокнистый наполнитель—полимер. При этом независимым параметром должно быть содержание наполнителя, а комбинация скоростей сдвига и температуры определяет величину развивающихся касательных напряжений или удельную мощность деформирования расплава. Такие зависимости могут быть получены на ротационных вискозиметрах путем деформирования композиции .интенсивно этот процесс протекает в зоне плавления, где наблюдаются малые толщины слоя расплава с большой вязкостью и развиваются большие касательные напряжения, и заканчиваются в зоне дозирования. Задача аналитического описания процессов диспергирова-иия дисперсных наполнителей сводится к следующему: 1) определение зоны начала диспергирования, т. е. условий т> >[т_шд]; 2) выявление механизма разрушения агломератов — за счет уноса частиц с поверхности агломератов при [то.а] < <т;<[тсд] или за счет среза при т>[т_сд];3) нахождение исходных размеров агломератов D_M или зон уплотненного наполнителя; 4) определение сдвиговых деформаций Гопт, обеспечивающих получение размеров максимальных агломератов менее заданных. При плавлении наполненных полимеров возможно создание -следующих условий образования агломератов. 1. Если 6i>fi»2 {см. рис. 5.13) и Та,>[тсд], образуются агломераты с максимальным линейным размером, равным размеру области, занимаемой наполнителем, за счет сдвиговых дефор-ций наполнителя по плоскости с г/ = бь Распределение размеров частиц —p(D_Ai). 2. При различном соотношении 6] и ба, но [тша] <Тю<[т_Сд] процесс дпспергнрования определяется уносом отдельных частиц наполнителя с поверхности агломерата с интенсивностью N_y. Soldes Louboutin В этом случае достигается высокая степень диспергирования и отсутствие крупных фрагментов агломератов; распределение размеров частиц — р(/)_Л2). 3. На заключительных стадиях процесса плавления по пленочному механизму при разрушении пробки при Xjw = X*jw и z==2* образуются фрагменты уплотненного наполнителя с максимальными размерами в интервале от Я — ^(я*; г*) до Н—6₂(0; г*) с распределением размеров р(Ддз). Дальнейшее разрушение агломератов происходит в зоне дозировапия, для которой начальное распределение размеров агломератов может быть взято в виде w — X’ X^я Р = (Од)_до = р (D_Al) ——-—— + р (D_A3> —— . asics gel nimbus 18 soldes (5.117) Изменение размера агломерата со временем описывается уравнением D_A (t) = D_A0 — p/3 N_yK₃* r _A /r _* D _н³ t. .Поскольку величина N_y зависит от г(х; д\ г), вся длина канала должна быть разбита на изотермические участки (аналогично рассмотрению смешения), а в пределах каждого участка целесообразно анализ провести по отдельным характерным областям (1—4 на рис. 5.17), в пределах которых можно считать т постоянным. Задача сводится к выделению по пути движения агломерата участков с различными, и постоянными на этом участке величинами касательных напряжений и определению времени воздействия на агломерат этих напряжений. При этом необходимо рассмотреть два режима работы:

1. При l/3< ψ <l касательные напряжения t_zx = g_zxm для областей с координатами у_i (см. рис. air max 1 pas cher 5.17) составляют:

cм стр 174 в кн. В.С. Ким, В.В. Скачков Диспергирование и смешение в процессах производства и переработки пластмасс-М.: Химия 1988 (35.71 К40, 1218708 –б-ка Осеева) + 3J1 ————0,5ft \ 1 ———— -g- If Я [1 — 1 ,5k (1 — i|V3)] \ [ 2 \ ‘ ~ 3ij) 2V_l(l I 15 / I U _ V_xu. -^«. = -^[1—— — — при временах пребывания (5.120) 2. При 0<i|)<l/3 имеются две характерные зоны: верхняя с у>Я/3 н нижняя с у<Я/3 (индексы «в» и «н»), для которых и число циркуляции Таким образом, для каждой зоны с напряжением тш/ и временем воздействия этого напряжения t _tni( можно рассчитать значение уменьшения размеров агломерата ДДу; суммирование этих значений дает изменение Од по длине зоны дозирова-ния. Предложенная методика расчет допускает решение задачи в двух вариантах: 1) на стадии проектирования оборудования по требуемой величине оао/dak задать как конструктивные, так и технологические параметры экструдера; 2) для существующего оборудования рассчитать степень диспергирования аг- 174 Рис, 5.19. Изменение по длине червяка (п — порядковый номер витка) относительной ширины твердой пробки х/ш (1, 2, 3) и относительного размера агломератов D_A/D_M (4, 5). Композиция ПЭНП с 30% (масс.) мела; диаметр, червяка 36-10-» м. nike air max 2014 Кривые: ———-эксперимент;————— расчет; /, 3 — червяк; 2 — червяк со снесите льни-диспергирующим элементом; 4 — зона плавления; 5 — зона дозировяаия; ннжияя ось-для кривой 5; X — ширина твердой проСкн Рис. 5.20. Изменение кривых распределения размеров агломератов D_A по длине червяка, (P_Du — доля частиц). Композиция ПВХ с 30% (масс.) мела; п равно: > — 1*; 2-16; 3-18; 4-20 ломератов и провести варьирование технологических параметров для достижения требуемой величины />_Аи. Расчеты для композиции ПЭНП и мела (30% масс.) с учетом диспергирования в пленке расплава в зоне плавления по мерс уменьшения ширины пробки для величины среднего диаметра агломератов дают достаточное хорошее совпадение с экспериментальными данными (рис. 5.19, 5.20), приемлемое для инженерных расчетов.

5.5.2. РАЗРУШЕНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ

Процессы получения и переработки композиционных полимерных материалов с волокнистым наполнителем на различных типах экструзионного оборудования, литьевых машинах с червячными пластикаторами сопровождаются значительным разрушением волокнистого наполнителя, что приводит к ухудшению физико-механических свойств изделий. Анализ отдельных стадий указанных методов переработки композитов позволяет выявить влияние различных функциональных зон на разрушение волокнистого наполнителя (рис. 5.21). В зоне загрузки разрушение волокнистого наполнителя в композите, находящемся в твердом состоянии, происходит в основном за счет среза витками червяка. Этот вил разрушения наполнителя особенно заметен для волокон, длина которых сравнима с глубиной канала червяка. Так при пластикации волокнита типа У2-301-07 на пластика-горе вертикально- 175 Рис. 5.21, Зависимость относительной средней длины волокна Ь,_а от относительной длины червяка l/L_u: 1 — введение стекловолокна ц зону загрузки при переработке композиции с полиамидом- 2 — то же со смолой 18; 3 — введение стекловолокна в зону расплава смолы I&; 4 — введение стекловолокна в аону загруч-кн при переработке комполка У2-ЗЭ1-07 го типа с конической загрузочной зоной уменьшение средней длины волокон наполнителя L_BCP может достигать 37—40%. При пластикации стекловолокнита ДСВ с длиной волокон L_B = = 1 мм, разрушению подвергается до 66% (масс.) наполнителя, причем процесс разрушения резко ускоряется начиная с частоты вращения червяка около 2 с~’. Существенную роль играет также глубина канала. Разрушение наполнителя минимально при малых (0,5—0,6 L_B) или больших (более L_E) глубинах канала, что связано со спецификой ориентации волокон наполнителя. В зоне транспортировки нерасплавленного композита разрушения наполнителя практически не происходит, так как отсутствуют сдвиговые деформации в массе’ композита благодаря армирующему действию волокон наполнителя и, как правило, не развиваются высокие давления. Интенсивность разрушения в зоне плавления определяется характером движения и плавления полимера, зависящего от содержания волокнистого наполнителя, его длины и прочностных показателей. Композитам с низкомодульным волокном большой длины свойственны пробкообразный характер движения и соответствующий механизм плавления. При этом благодаря армирующему действию наполнителя необходимые сдвиговые деформации реализуются лишь в тонком (толщиной около 0,3 мм) пристенном слое, где происходит интенсивное разрушение наполнителя. Однако благодаря пробкообразному характеру движения, отсутствию массообмена между сердцевиной пробки и пристенным слоем вклад разрушения наполнителя в пристенном слое в результирующее разрушение наполнителя невелик. Разрушение же волокнистого наполнителя в пробке вследствие большой гибкосги волокон практически отсутствует (кривая / на рис. 5.21). В композитах с жестким длинноволокнистым наполнителем (с высоким модулем упругости) наряду с разрушением наполнителя в пристенном слое за счет сдвиговых деформаций происходит разрушение наполнителя в самой пробке (кривая 2 на рис. 5.21). Здесь волокна разрушаются под действием раз- 176вивающегося внешнего давления за счет изгиба (в области малых значений давлений) или под действием контактных напряжений при непосредственном контакте волокон (в области больших давлений). Существует предельное давление, до которого разрушения волокон при сжатии композита практически не происходит. Имеется принципиальное отличие механизма разрушения при переработке сухосмешанных и гранулированных волокнонаполненных полимерных композиций. В последнем случае описанное выше разрушение волокон в пробке практически отсутствует. В процессах получения и переработки композитов с корот-коволокнистым (до 1—2 мм) высокомодульным наполнителем плавление носит пленочный характер. В этом случае происходит интенсивное разрушение наполнителя в пристенном слое и благодаря большой деформируемости пробки имеет место непрерывное поступление волокон исходной длины в зону разрушения — пленку расплава на поверхности цилиндра. Образующийся в процессе плавления расплав, содержащий разрушенное волокно, частично скапливается у уходящего витка нарезки червяка, образуя область циркуляции расплава, частично в виде потока утечек через зазор между гребнем нарезки червяка и внутренней поверхностью материального цилиндра поступает в предыдущий виток нарезки. В последнем случае происходит интенсивное разрушение наполнителя (для стекловолокна— до средней длины 0,2—0,3 мм, кривая 3 на рис. 5.21). Средняя длина высокомодульного волокнистого наполнителя в зоне плавления может быть определена при рассмотрении условий разрушения волокон, имеющих жесткую заделку в пробке нерасплавленного композита, на которые действуют силы вязкого трения расплава пристенного слоя. Обращает на себя внимание двухнедельный характер кривых распределения длины волокнистого наполнителя (рис. 5.22), причем в большинстве случаев для стекловолокнистого наполнителя первый максимум приходится на длину 0,2—0,3 мм. Разрушение волокнистого наполнителя в зоне плавления для высокомодульного волокна является максимальным. Например, в процессе литья под давлением одностадийным методом стеклена полненного полиамида в широком диапазоне параметров процесса литья средняя длина наполнителя составляет всего 0,3—0,8 мм. В зоне расплава интенсивность процесса разрушения наполнителя резко снижается вследствие уменьшения действующих напряжений. Разрушение в основном происходит лишь в радиальном зазоре и охватывает часть расплава, создающего поток утечек. Для композитов с пробкообразпым режимом движения значительное разрушение наполнителя происходит в области выхода материала из канала червяка, где наблюдается интенсивный сдвиг расплава вследствие его торможения дозой композиции, О 0,6 If ‘ft» Рис. 5.22. Изменение по длине червяка кривых распределения длин волокон £,» (р_ем_доля волокон) для композиции смолы 18 с 30% (масс.) стекловолокна расположенной перед входом в формующий инструмент. Так, в случае пластикации волокнита У2-301-07 в указанной области 1_а уменьшается на 30—40%. Дальнейшее разрушение длинноволокнистого наполнителя происходит в конических переходах от материального цилиндра к формующему инструменту, в формующих каналах и литниках, особенно в процессе впрыска при литье под давлением. В зависимости от давления литья и диаметра литников разрушению подвергается до 54% волокон наполнителя. Анализ разрушения волокнистого наполнителя в процессах получения композитов показал, что наименьшее разрушение может быть достигнуто путем введения волокна (рубленого или непрерывного) в зону расплава экструдера (рис. 2017 jordan pas cher 5.21). При этом предпочтительны способ введения непрерывного наполнителя в зону расплава и его резка непосредственно многозаход-ной частью червяка, устанавливаемой в этой зоне. Этим достигается значительное упрощение конструктивного оформления процесса, улучшаются условия резки волокна, так как резка происходит в среде расплава, играющего роль смазки. Длина нарезанных волокон при этом оказывается равной части средней окружности канала червяка между двумя соседними витками (рис. 5.23), волокно в канале червяка разрушается незначительно и, в конечном счете, длина волокна в получаемом грануляте определяется длиной самих гранул. Указанный метод позволяет получать в гранулах достаточную длину волокнистого наполнителя даже для такого хрупкого волокна, как углеродное. При введении непрерывного волокнистого наполнителя в зону расплава возможны следующие два режима работы запиты-вающего устройства. 1. Подача волокна осуществляется валками с фиксированной скоростью У_пв. В этом случае усилие, действующее на нить со стороны расплава, может меняться от 0 при W = я/г£_ч/60 до максимальной величины /Jaatmai ^ПР^И У_пв-»-0. 2. Подача волокна производится за счет его затягивания расплавом. В этом случае отпадает небходимость в запиточном устройстве для волокнистого наполнителя, однако стабильность работы экструдера ухудшается. Таким образом, процессы разрушения волокнистого наполнителя в экструзионном оборудовании определяются методом введения наполнителя в композицию, типом волокна и механизмом плавления. Ниже дано математическое описание процессов для некоторых композиций волокнистого наполнителя и полимера. Рис, 5.23.