Výzkum jevu die drool během vytlačování taveniny HDPE

Abstract

První část této práce shrnuje současný stav poznání jevu die drool definovaného jako nežádoucí spontánní akumulace polymerní taveniny na hraně výstupní štěrbiny při vytlačování. Druhá část této práce se zabývá výzkumem vlivu zpracovatelských podmínek, reologie, molekulárních charakteristik polymerů a designu vytlačovací hlavy na jev die drool při vytlačování HDPE, a to s využitím specifického uspořádání experimentální vytlačovací linky, nových experimentálních postupů a metod obrazové analýzy. Bylo zjištěno, že intenzita jevu die drool výrazně klesá s rostoucím stupněm větvení polymerního řetězce a(nebo) klesající elasticitou a smykovou viskozitou dané taveniny. Na základě hodnocení distribuce molárních hmotností povrchové i vnitřní části extrudátu, původního nezpracovaného polymerního granulátu a polymerního stěru z hrany výstupní štěrbiny bylo prokázáno, že při vytlačování taveniny HDPE kruhovou kapilárou je příčinou jevu die drool tokem indukovaná frakcionace nízkomolekulárních podílů polymeru (probíhající u stěny, ve vzdálenosti menší než je 8% poloměru kapiláry pro studované procesní podmínky), které se následně akumulují na konci vytlačovací hlavy. Dále bylo zjištěno, že tokem indukovaná frakcionace je iniciovaná periodicky se opakujícím ulpíváním a následným sklouzáváním polymerní taveniny u stěny vytlačovací hlavy (jev slip-stick) přičemž její efektivita roste s rostoucí elasticitou taveniny HDPE. Experimentální analýza vlivu designu konce vytlačovací hlavy na intenzitu jevu die drool prokázala, že zvonovitý charakter tokového kanálu je více stabilizující než prosté sražení hran výstupní štěrbiny, přičemž překvapivě, vliv velikosti úhlu sražení a délky zvonovité části na intenzitu tohoto jevu má nemonotónní charakter s optimálními hodnotami 15° pro výstupní úhel a 2/15 pro délku zvonovité části vztažené k celkové délce výstupní štěrbiny. S cílem porozumět stabilizujícímu vlivu modifikace designu výstupní štěrbiny na jev die drool byla navržena hypotéza založená na posouzení vzájemného spolupůsobení tlaku, normálových napětí, adhezivních sil, odtahem indukovaných tahových napětí vznikajících v této oblasti, a to s ohledem na dosažení podmínek intenzivního kontinuálního unášení nízkomolekulárních složek z prostoru výstupní štěrbiny odtahovaným extrudátem.