Modelování procesu vyfukování fólií pro nenewtonské kapaliny s využitím variačního počtu

Abstract

První část této práce se věnuje popisu jak procesu vyfukování, který se používá k výrobě polymerních fólií, tak různých typů nestabilit, které představují hlavní limitující faktor této technologie. Zvláštní pozornost byla věnována shrnutí a popisu jednotlivých matematických modelů, které mohou být využity k modelování tohoto procesu. Ve druhé části této práce bylo navrženo a úspěšně otestováno stabilní numerické schéma pro modelování neizotermálního procesu vyfukování jednovrstvé polymerní fólie pomocí variačního počtu s využitím generalizovaného Newtonského modelu beroucí v úvahu funkční závislost viskozity na třech základních invariantech deformačně rychlostního tenzoru D a jeho absolutní hodnotě (definované jako odmocnina z D.D), a to s cílem porozumět komplikovanému vztahu mezi procesními podmínkami (vnitřní přetlak, koeficient přestupu tepla, hmotnostní průtok, teplota chladícího vzduchu, teplota taveniny/vytlačovací hlavy), materiálovými parametry (tahová viskozita, pevnost taveniny, Newtonská viskozita, aktivační energie toku, index nenewtonského chování) a stabilitou procesu vyfukování. Bylo odhaleno, že procesní parametry společně s aktivační energií toku mají větší vliv na stabilitu procesu vyfukování fólií než základní reologické charakteristiky polymerní taveniny, přičemž vzájemný vztah mezi velikostí stabilitního okna (a/nebo minimální dosažitelnou finální tloušťkou fólie) a stupněm zatvrzení při protahování polymerní taveniny má nemonotónní charakter v daném rozsahu pevnosti taveniny. V poslední části této práce byla testována využitelnost a aplikovatelnost variačního počtu na modelování procesu vyfukování vícevrstvých fólií s využitím experimentálních dat získaných vyfukováním koextrudované fólie typu LDPE/LDPE/pojivo/PA6/EVOH/PA6/pojivo/LDPE/LDPE při různých zpracovatelských podmínkách. Bylo prokázáno, že použitý model popisuje jak tvar vyfukovaného rukávu, tak velikost vnitřního přetlaku s dostatečnou přesností, a to pro všechny aplikované zpracovatelské podmínky.