عنوان : مقاله ريسندگي ليف در word
قیمت : 59,700 تومان
توضیحات در پایین همین صفحه

درگاه 1

توجه : دریافت شماره تلفن همراه و آدرس ایمیل صرفا جهت پشتیبانی می باشد و برای تبلیغات استفاده نمی شود

هدف ما در این سایت کمک به دانشجویان و دانش پژوهان برای بالا بردن بار علمی آنها می باشد پس لطفا نگران نباشید و با اطمینان خاطر خرید کنید

توضیحات پروژه

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 مقاله ريسندگي ليف در word دارای 214 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله ريسندگي ليف در word  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه و مقالات آماده و تنظیم شده است

توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است

بخشی از فهرست مطالب پروژه مقاله ريسندگي ليف در word

فصل اول:  
1- اصول کلی جریان یک سیال در طول ریسندگی لیف  
1-1- مقدمه  
2-1- جریان برش (Shear flow)  
1-2-1- جریان ویسکوز (چسبنده) و مایعات نیوتنی  
2-2-1- جریان موئینه (مویرگی)  
3-2-1- جریانهای غیر نیوتنی  
a) مایعات مستقل از زمان  
b) جریان های وابسته به زمان  
4-2-1 جریان های Viscoelastic  
5-2-1- ویسکوزیته حقیقی  
6-2-1 ویسکوزیته محلول  
7-2-1- عواملی که بر ویسکوزیته برش تأثیر می گذارند  
c) تأثیر نسبت برش و تاریخ برش  
d) تأثیر ساختار مولکولی  
e) تأثیر فشار  
8-2-1 اندازه گیری ویسکوزیته برش:  
3-1- جریان کشیدگی  
3-3-1- طبیعت جریان کشیدگی  
2-3-1- عواملی که بر سرعت کشیدگی اثر می گذارند.  
3-3-1- اندازه گیری ویسکوزیته کشیدگی:  
4-1- تئوریهای مولکولی جریان سیال:  
1-4-1- نمونه eyring:  
2-4-1- نمونه هایی Rouse  و Bueche :  
3-4-1- فرضیه های yamamoto و lodge :  
4-4-1- نمونه های de Genes و Doi و Edwards:  
5-4-1- نمونه Gertiss و Bird:  
6-4-1- مقایسه فرضیه های مولکولی متعدد:  
5-1- قابلیت ریسندگی و ناپایداری جریان  
1-5-1- قابلیت ریسندگی سیال ها  
2-5-1- ناپایداریهای جریان:  
a) تورم روزنه ای وشکستگی مذاب:  
b) طرح تشدید (طنین):  
6-1- عملکردهای محلول ریسندگی  
1-6-1- مقدمه:  
2-6-1- متغیرهای عملکرد برای محلول ریسندگی  
7-1- تکنولوژی شکل‌گیری الیاف سلولزی و الیاف مصنوعی  
1-7-1- دستگاه رشته‌ساز  
2-7-1- تر ریسی  
3-7-1- خشک ریسی  
4-7-1- ژل ریسی  
5-7-1- عملیات استرچ کردن و افزایش قابلیت‌های استحکامی ، کشسانی و نظم دهی پلیمرها  
فصل دوم:  
2- خشک ریسی  
1-2- مقدمه  
2-2- آماده سازی Dope (محلول ریسندگی)  
3-2-  عملکرد ریسندگی  
1-3-2- سیال شناسی محلول ریسندگی  
4-2- سلول ریسندگی  
5-2- شکل گیری لیف متقاطع:  
6-2- کشش ـ ریسندگی در طول خشک ریسی:  
7-2- تکمیل کاربرد و نخ پیچی:  
8-2-  عملکردهای post – spinning :  
9-2- نکاتی در مورد تولید اکریلیک به روش خشک ریسی:  
10-2- مزایای خشک ریسی از قرار زیر است:  
11-2- معایب روش خشک ریسی عبارتست از:  
12-2- مدلسازی دو بعدی خشک ریسی لیف های پلیمر  
1-12-2- مقدمه :  
13-2- بسط مدل  
1-13-2- سنیماتیک جریان  
14-2 معادلات انتقال ماکروسکوپی  
1-14-2 معادله پیوستگی  
2-14-2- معادله مومنتم میانگین مقطع عرضی  
3-14-2- معادله دو بعدی انتقال توده  
4-14-2 معادله دو بعدی انتقال انرژی  
15-2 مدل اصلی / میکروساختاری  
16-2- شرایط مرزی  
17-2- ویژگی های ماده و پارامترهای ورودی  
1-17-2- ویژگی های ماده  
2-17-2   هدایت گرمایی و انتشار  
3-17-2دمای تبدیل شیشه ای  
4-17-2 ضرایب انتقال توده و حرارت  
18-2- پارامترهای ورودی  
19-2- روش های عددی  
1-19-2-  تبدیل مختصات و غیر ابعادی کردن  
20-2طرح عددی  
21-2- پیش بینی های مدل  
1-21-2- نمودارهای دما و تعیین دمای تبدیل شیشه ای  
2-21-2 رفتار محوری و انجماد لیف  
3-21-2  رفتار شعاعی و تأثیر پوسته  
4-21-2تنسور ساختمان و جهت مولکولی  
22-2- تأثیر پارامتر مدول B  
23-2- نتیجه گیری ها  
فصل سوم:  
ترریسی (Wet Spinning)  
1-1-3-عناصر کلیدی فرآیند ترریسی عبارتند از:  
2-3- روشهای بعمل آوری الیاف و موارد مختلف آن  
3-3- آماده سازی و انتقال محلول:  
4-3- انعقاد:  
1-4-3- عملکرد انعقاد  
2-4-3- کشش الیاف در طول ریسندگی:  
3-4-3- شکلهای برش عرضی لیف:  
4-4-3- عملکردهای بعدی تولید:  
5-3- توسعه ساختار و مورفولوژی در طول محلول – ریسندگی:  
6-3- نکاتی در مورد تولید آکرلیک به روش ترریسی:  
7-3- مزایای ترریسی از قرار زیر بیان شده است:  
8-3- معایب ترریسی از قرار زیر بیان شده است:  
9-3- ماشین تر ریسی  
2-9-3- بخشهای ترکیبی:  
3-9-3- مای جانبی بخش ترکیبی (ماجول)  
4-3-9- نرخ تولید محصول و سرعت دستگاه(ماجول)  
5-9-3- خط وایندر(دستگاه برداشت نخ)  
6-9-3- فهم روشهای کنترل فرآیند :  
7-9-3- اطلاعات الکتروتکنیک :  
فصل چهارم:  
4- بررسی روشهای ریسندگی محلولی  
3-4- ریسندگی الیاف آکریلیک :  
1-3-4- روش غوطه‌وری الیاف :  
2-3-4- روش ریسندگی فاصله هوایی(ایرگپ)  
3-3-4- ریسندگی با سرعت بالا  
4-4- ریسندگی الیاف رایون بمبرگ  
1-4-4- روش ریسندگی هانک(کلاف و قرقره)  
5-4- روش ریسندگی پیوسته :  
6-4- روش ریسندگی نوع NP :  
7-4- روش تولیدی نخ UNP  
8-4- ریسندگی الیاف اسپاندکس :  
9-4- روش خشک ریسی  
10-4- ریسندگی با سرعت بالا :  

1-1- مقدمه

اولین علم مورد نیاز برای توسعه روش های ریسندگی استفاده شده، برای تولید لیف به وسیله بررسی بر روی عنکبوت و کرم ابریشم ارائه شد. این مخلوقات نشان داده اند که مراحل زیر برای استخراج الیاف ممتد نازک موردنیاز می باشند

1- کسب مایع ریسندگی

2- شکل گیری مایع ریسندگی

3- سخت شدن مایع ریسندگی

به علاوه الیاف تولید شده ای که ما به حالت ریسیده به دست می آوریم. ممکن است این که الیاف تولید شده به طراحی بعدی نیاز داشته باشند. بنابراین آنها باید دارای خصوصیات کافی باشند. در کارخانه الیاف پلیمری، پلیمردر شکل مذاب یا محلول تحت فشار از طریق اجسام موئینه دارای ضخامت های مشخص در دسته 002/0 تا 04/0 سانتی متر و طول هایی برابر با 3 تا 4 برابر ضخامت جریان دارد. مایع از جسم موئینه به صورت یک نخ بیرون می آید و مذاب به سرعت در یک ماشین نخ پیچی جمع می شود. به صورتی که مذاب رنگ شده و در آخر جامد شده و در نهایت به صورت یک لیف نازک که از کاهش تدریجی بخش مقطع عرضی ایجاد می شود که به صورت یک لیف با سطح مقطع متحدالشکل با ضخامت یکسان به دست می آید. اولین مایعات قابل ریسندگی محلولهای نیترات سلولز در یک ترکیب الکل/ حلال اتر بودند و جامد سازی مایع ریسندگی به وسیله تبخیر حلال ایجاد شده است

دومین روش تولید لیف که توسعه یافت فرآیند ویسکوز بود. که در آن یک محلول سلولز به وسیله انعقاد شیمیایی جامد شده بود. پلی اکریلونیتریل اغلب به وسیله این روش ریسیده شده است

سومین روش با توسعه یک ماده مذاب – پایدار (نایلون 66) ایجاد شده و جامد سازی مایع ریسندگی به وسیله منجمد کردن آن صورت می گیرد. پلی اتیلن تر فتالات، نایلون 66 و پلی پروپیلن، (منظم) همه به وسیله این روش ریسیده شده اند

روش های اول، دوم و سوم ارائه شده در بالا همگی روش های خوبی هستند که به صورت روش های خشک ریسی، تر ریسی و ذوب ریسی شناخته شده اند

ریسندگی مذاب جدیدترین و اقتصادی ترین روش می باشد

ریسندگی مذاب نیز ساده ترین ریسندگی می باشد و از نظر تکنولوژیکی زیباترین روش تولید الیاف می باشد. جامد سازی نخ مذاب وابسته به انتقال گرما می باشد، در حالی که در خشک ریسی این نیز وابسته به یک راه انتقال توده می باشد و در تر ریسی وابسته به دو راه انتقال توده می باشد. نتیجه این است که نسبت های تولید سریع در ذوب ریسی امکان پذیر شده مذاب نرم می باشد. پایداری گرمایی پلیمر مذاب یک شرط مهم برای ذوب ریسی می باشد. پلیمرهایی که یک نقطه ذوب پایدار را دارا نمی باشند. گاهی اوقات نرم کردن و شکل دادن آنها با یک ماده نرم کننده فرار یا قابل استخراج قبل از ریسندگی، صورت می گیرد. به هر حال، این روش به اندازه روش ریسندگی از محلول ها در سطح وسیعی استفاده نشده است. انتخاب بین خشک ریسی و ترریسی براساس یک تعداد از عواملی که بعداً شرح داده می شود. انجام شده است

جدول 1-3- الیاف تولید شده به روش ریسندگی متفاوت را نشان می دهد. گرچه پلیمرهای آروماتیک در طبقه تر ریسی ذکر شده اند

اما آنها به وسیله جت خشک تر ریسی با استفاده از تکنولوژی ریسندگی کریستال مایع تولید شده اند. به طور مشابه گرچه الیاف پلی اتیلن به وسیله ریسندگی مذاب تولید می شوند اما وزن مولکولی فوق العاده بالا و تراکم بالای پلی اتیلن در استفاده از روش ریسندگی – ژل پلی اتیلن به لیفی تبدیل می شود که دارای قدرت ارتجاعی بالایی می باشد

 کیفیت یک لیف ریسیده عملکرد بعدی آنرا در صورتی تعیین می کند که لیف ریسیده متحد الاشکل و مشابه باشد، لیف طراحی شده، مورد استفاده تجاری نیز متحد الاشکل و یک جور می باشد. خصوصیاتی آن نظیر خصوصیات مکانیکی و خصوصیاتی مثل قابلیت خشک شدن نیز مهم می باشند که این یک جنبه خیلی مهم می باشد. اگر لیف ریسیده متحد الاشکل و یک جور نباشد، لیف نهایی دارای ناحیه های ضعیفی بوده و متحد الشکل نبوده و باعث ایجاد ضرر می شوند و جنبه غیر رقابتی در بازار پیدا
می کنند

عملکردهای ریسندگی شرح داده شده در بالا وابسته به جریان مواد مذاب و محلولها بوده که در این قسمت یک بررسی خلاصه راجب جریان مذاب می کنیم

این به خوبی شناخته شده است که مواد اصلی می توانند در سه حالت توده وجود داشته باشند که این سه حالت عبارتند از: گاز، مایع و جامد. حالت توده یک ماده اصلی بوسیله رابطه بین میانگین انرژی جنبشی و میانگین انرژی اصلی فعل و انفعال بین مولکولهای ماده اصلی تعیین می شود. در گازها، میانگین انرژی جنبشی خیلی بیشتر از میانگین انرژی اصلی فعل و انفعال بین مولکولها می باشد

از طرف دیگر در جامدات، میانگین انرژی اصلی فعل و انفعال مولکولی خیلی بیشتر از میانگین انرژی جنبشی می باشد. در مایعات، این مقدارها تقریباً برابر هستند

یک نتیجه این است که حالت مایع یک حالت نظم کمی را نشان می دهد که این برعکس حالت جامد است که بوسیله هم ردیف کوتاه و هم ردیف طولانی order مشخص شده است یا حالت گاز که هیچ order را نشان نمی دهد. این باید تأکید شود که این طبقه بندی مبهم نمی باشد، چرا که یک ماده نظیر قیر می تواند بصورت جامد یا مایع در مقیاسهای زمانی متفاوت عمل کند. در وزن مولکولی پایین مایعات در حالت سکون، یک تغییر پیوسته ذرات کنار هم زمانی وجود دارد که مولکولها از یک موقعیت به موقعیت دیگر جهش کنند. در مایعات پلیمری، ممکن است که تغییر همسایه ها طبق یک نمونه قبول شده در سطح وسیع که بعداً شرح داده خواهد شد، صورت پذیرد. زمانیکه در حالت ساکن، تعداد جهش ها در هر یک مسیر به اندازه تعداد جهش ها در مسیرهای دیگر می باشد، در آنجا یک به عنوان خود انتشاری رخ می دهد. به هر حال، اگر مایع در معرض یک فشار خارجی قرار بگیرد و در آنجا هیچ حرکت ترجیح داده شده ای در مسیر فشار وجود نداشته و ما جریان را بدست می آوریم. این بعنوان یک جریان ویسکوز شناخته شده است. راحتی کار با اینکه کدامیک از مولکولهای ارائه شده همسایه هایشان را تغییر می دهند با یک خاصیت خیلی مهم یک مایع با نام ویسکوزیته آن مرتبط شده است. طبق این نمونه، جریان زمانی امکانپذیر می شود که مولکولها انرژی فعالیت لازم را برای جدا شدن از نیروهای جاذب که آنها را به همسایه هایشان متصل می کنند را بدست می آورند. انرژی فعالیت برای جریان بوسیله Kauzmann و Erying برای یک مجموعه از هیدروکربن های نوع پارافین با طولهای متعدد زنجیره تعیین شده است. در نمودار 1-1، ارزشهای حاصل از انرژی فعالیت در نقطه مقابل تعداد اتم های کربن در زنجیره طراحی شده است و می توان گفت که انرژی فعالیت ابتدا متناسب با تعداد اتمهای کربن افزایش می یابد، اما با افزایش بعدی در طول زنجیره، نسبت افزایش فعالیت آهسته تر شده به یک محدودیت برای یک طول زنجیره حدود 25 اتم کربن نزدیک می شود که وابستگی انرژی فعالیت برای جریان ویسکوز (چسبنده) پارافین به تعداد اتم های کربن در زنجیره را نشان می دهد

و میتوان گفت که واحدی که در طول جریان حرکت می کند. کل مولکول نیست و یک بخش کوچک زنجیره می باشد. یک مشاهده مشابه بوسیله Flory انجام شده است، او چسبندگی در دما وفشار ثابت یک دسته وسیع polydecame thylene اندازه گیری کرد

او دریافت که انرژی فعالیت سطوح جریان ویسکوز (چسبنده) برای یک ارزش پایدار قطع شده، اندازه جهش بخشی که بر مانع غلبه می کند. تقریباً برای نمونه های متعدد، یکسان می باشد. اخیراً آنجا توسعه های خاصی در درک پایه مولکولی جریان مایع، ایجاد شده است. تولید همه الیاف ریسیده شده وابسته به جریان مایع می باشد و بنابراین، این مهم است تا ابتدا اصول اساسی در رابطه با جریان مایعات در کانال رشته ساز و سپس در خط ریسندگی را شرح دهیم. در این فصل تلاشهایی انجام شده است تا بصورت خلاصه با این دو جنبه ارتباط داشته باشند. بعلاوه یک بررسی خلاصه از فرضیه های مولکولی جریان و مفهوم قابلیت ریسندگی انجام شده است و عواملی که باعث ناپایداری جریان می شوند بررسی شده است

2-1- جریان برش (Shear flow)

1-2-1- جریان ویسکوز (چسبنده) و مایعات نیوتنی

پاسخ یک مایع به یک نیروی خارجی بکار رفته می تواند با کمک نمودار1-1 شرح  داده شود که یک حجم مایع شامل شده بین دو طرح موازی که هر کدام از ناحیه   A cm2 و h cm جدا هستند را در نمودار 1-1 نشان می دهد

  وقتیکه یک نیروی F dyn برای طرح بالاتر بکار رفته است، فشار برش t روی این طرح عمل کرده (F/A dyn cm-2)، باعث می شود که این با یک سرعت معین نسبت به طرح پایین تر حرکت کند. این جریان، جریان آرام نامیده شده است و بصورت یک مجموعه از طرح های اجسام یامواد موازی که روی یکدیگر سر می خورند به تصویر کشیده شده است. زاویه g یک اندازه کشش برش است

در شکل 2-1، C و D نشان دهنده دو لایه خط جریان، جریان مایع تحت شرایط پایدار می باشند. دو ذره سبک P و Q که به ترتیب در لایه های C و D قرار داده شده اند یک فاصله dy جدا در یک زمان t می باشند بصورتیکه خط اتصال آنها در راست گوشه به موازات خطوط جریان قرار دارد که در طول مسیر y می باشد

 سرعت جریان مایع به مقدار جزئی در طول دو خط جریان تفاوت دارد، بنابراین که بعد از یک زمان بعدی dt، ذره P به P’ می رود در حالیکه Q به Q’ می رود. خط اتصال P’Q’ در زاویه dy به محور y است که یک اندازه کشش برش است. نسبت برش dy/dt می باشد

اگر سرعت جریان مایع در طول خط جریان C، u باشد و در طول D، u +(du/dy)dy باشد، جاییکه dy در طول محور y است، سپس در زمان dt، ذره P یک فاصله u را طی می کند در حالی که ذره Q یک فاصله [u+(du/dy)dy]dt را طی می کند. حالا


بنابراین، نسبت برش مایع برابر با سرعت شیب تدریجی طبیعی برای مسیر جریانمی باشد

برای تعدادی از مایعات دربر دارنده جریان چند لایه، نیوتن دریافت که فشار برشی که روی سطوح عمل می کند موازی با مسیر جریان مورد نیاز برای حفظ یک نسبت برش ارائه شده است و متناسب است با نسبت برش

بنابراین

  یا  (3-1)

جاییکه h یک پایدار برای یک مایع ارائه شده در یک دما و فشار ارائه شده می باشد

یک مایعی که برای آن رابطه بالا حفظ می شود «نیوتنی» نامیده شده و h به عنوان عامل مشترک ویسکوزیته یا ویسکوزیته برش شناخته شده است

این نکته ممکن است ذکر شود که واحد نسبت برش در حالت دو طرفه (S-1) می باشد و این ویسکوزیته Nsm-2 یا Pas در واحدهای SI یا dgnscm-2در سیستم CGS می باشد. اگر یک نیروی dyn 1 که روی ناحیه cm21 عمل کند و در یک نسبت برش S-11 نتیجه دهد، سپس ویسکوزیته برابر dynscm-21 یا Pas1/0 می باشد

2-2-1- جریان موئینه (مویرگی)

در کلاهک ریسندگی، ماده مذاب یا محلول باید از طریق یک موئینه در جایی عبور کند تا مایع مذاب حالت یک لیف را بدست آورد

جریان ثابت فرض شده و فشار روی هر بخش متقاطع ثابت است و جریان شعاعی رخ نمی دهد. در یک مایع که در آن جریان چند لایه است، لایه های مجاور مایع با سرعتهای متفاوت عبور می کنند. لایه ضرورتاً در تماس با دیوار به این سطح و بنابراین از نقطه نظر میکروسکوپی در بقیه قسمتهای مرتبط با سطح جذب شده است. این لایه جذب شده در توازن ساکن می باشد به صورتی مولکولهایی که به صورت ممتد هستند در نتیجه بهم خوردن با سایر مولکولها رفع شده و مولکولهای متفاوت جای خودشان را به دست می آورند

ساختار نشان داده شده در شکل 3-1 به ما کمک می کند تا یک معادله را برای شرح دادن جریان یک مایع نیوتنی، تراکم ناپذیر و با تراکم r و ویسکوزیته h از طریق یک موئینه با شعاع R و طول L ایجاد کنیم. سرعت مایع در تماس با دیوار ممکن است به صورت صفر باشد و هیچ شیبی را در نظر نگیریم. بررسی های متفاوت نشان می دهد که سرعت توزیع در موئینه (مویرگ) در اطراف محور لوله متقارن می باشد و به صورتی که در شکل 3-1 نشان داده شده است مقدار حداکثر سرعت روی محور قرار دارد می خواهیم سرعت را در فاصله r از محور که برابر V است و نیروهایی که روی این مایع اثر دارند در محدوده این استوانه با شعاع r را بررسی کنیم

اگر P فشار به کار رفته باشد، نیروی شتاب که بر روی استوانه مایع به شعاع r عمل می کند Ppr2 می باشد. کشیدگی ویسکوز با نیروی کند کننده ویسکوز روی سطح این استوانه مایع به وسیله بقیه مایع prLT است، در جایی r کشش برش می باشد که روی یک لایه مایع در یک فاصله r از محور عمل می کند گسترش یابد. وقتیکه شرایط پایدار هستند، این دو نیرو باید برابر و متضاد باشند: برای مثال

فشار برش T در عرض موئینه به وسیله T=-Pr/2L ارائه شده است و در دیوارهای موئینه برابر یک می باشد و در محور موئینه صفر می باشد

3-2-1- جریانهای غیر نیوتنی

آب، مایعات آلی ساده، سوسپانسیون رقیق و امولسیون و گازها به صورت نیوتنی می باشند. برای آنها، یک طرح نسبت برش dg/dt یا g. در نقطه مقابل فشار برش t یک خط مستقیم است که از مبدأ عبور کرده و جریانی را ایجاد می کند که چند لایه است. بسیاری از مواد مفید برای تولید لیف نظیر پلیمر مذاب و محلولها خصوصیات ساده یک مایع نیوتنی را نشان نمی دهند آنها را میتوان به دو دسته تقسیم کرد که عبارتند از: مایعات وابسته به زمان و مایع مستقل از زمان مایعات مستقل از زمان نظیر مایعات نیوتنی، مایعاتی هستند که در انها نسبت برش، یک تابع فشار برش است. مایعات وابسته به زمان دارای سیستم های خیلی پیچیده تری هستند. خصوصیات سیالیت این دو نوع مایع به صورت خلاصه در اینجا شرح داده شده اند

a) مایعات مستقل از زمان

منحنی های نسبت برش فشار– برش برای چهار نوع مایع مستقل از زمان در نمودار2-1 نشان داده شده اند. (توجه کنید که فشار برش در محور X و نسبت برش در محور y طراحی شده است.) خط A نشان دهنده عملکرد نشان داده شده بوسیله یک جریان نیوتنی می باشد. در این مورد، این فقط برای ایجاد یک تعیین کننده در یک نسبت مجزای برش ضروری می باشد

یک بدنه Bingham ایده آل است که بررسی شده تا یک ساختار داخلی مرتبط شده را داشته باشد که در بالای یک فشار حاصل، Tyمتلاشی شده است. در بالای فشار حاصل، نسبت برش بصورت خطی با فشار برش افزایش می یابد: مثلاً

ظروف سفال، شکلات، قاشق، کره و بتونه تقریباً در عملکردشان برای بدنه های Bingham ولو اینکه رابطه  بالا ممکن است در بعضی موارد غیر خطی باشد تا حد زیادی با ارزش حاصل پلاستیک کاذب هستند (مثل منحنی C) منحنی C نشان دهنده جریان پلاستیک کاذب است، این از مبدأ شروع شده، در نسبتهای برش پایین خطی می باشد و سپس برای محور فشار محدب می شود کلاً جریان های پلیمری از این نوع می باشند. همانطور که در نموار3-1 نشان داده شده است، ویسکوزیته که به صورت نسبت T/(dy/dt) تعریف شده و ویسکوزیته حقیقی را معین کرده است، برای مدت طولانی پایدار نمی باشد اما زمانی که نسبت برش افزایش یافته است، کاهش می یابد. زمانی که شیب خط OP2 (که برابر با سیالیت می باشد) بیشتر از OP1 است، این n2>n1 را دنبال می کند. یک روش دیگر برآورد ویسکوزیته حقیقی، بدست آوردن شیب محلی طرح  در نسبت برش مورد نیاز می باشد، به هر حال، روش تشکیل دهنده «پلاستیک کاذب» یا «برش ـ شل (رقیق)» نامیده شده است. بسیاری از مواد صنعتی شامل مواد مذاب و محلولهای پلیمر، رزین های طبیعی، لاستیک ها، قیر طبیعی و روغن های سنگین عملکرد پلاستیک کاذب را نشان می دهند. کاهش در ویسکوزیته با یک نسبت افزایش برش بیان می کند که فشارهای مورد نیاز برای تولید نسبتهای بالای جریان به اندازه ای بالا نمی باشند که از اندازه گیریهای ویسکوزیته در نسبتهای برش پایین مورد انتظار است. کاهش در ویسکوزیته، یک مزیت است، برای اینکه این نیازهای نیرو برای مرحله بندی برای یک حد قابل ملاحظه را کاهش می دهد

 عملکرد برش ـ ژل جریان های پلیمری به کشیدگی وسیع و طبیعت جهت یابی شده زنجیره طولانی مولکولها اختصاص یافته است (شکل 5-1) وقتی که نسبت برش افزایش می یابد، مولکولها تمایل دارند تا ردیف شده و کشیدگی کاهش می یابند. نسبت  از بین رفتن کشیدگی های موجود بیشتر است، اما نسبت تولید کشیدگی های جدید زیاد نیست، بنابراین تعداد کشیدگی ها در یک حجم ارائه شده ای از مواد مقادیر توازن پایینتری در نسبت های برش بالاتر را دارد. در نتیجه، مقاومت اصطکاکی بین لایه های مجاور جریان چند لایه کاهش می یابد. بنابراین جریان یک تأثیر، برش را نمایش داده و ویسکوزیته کاهش می یابد. در نسبتهای برش خیلی بالا، جهت یابی مولکولها کامل و در این ردیف ممکن است عملکرد تقریبی ـ نیوتنی، به همان صورت در ناحیه دارای نسبت برش خیلی پایین ملاحظه شود

طبقه بعدی جریان، جریان منبسط شونده است که به وسیله منحنی D در نمودار2-1 نشان داده شده است. و به وسیله یک منحنی که از راه مبدأ عبور می کند مشخص شده است؛ و در نسبتهای برش پایین تر خطی باقی مانده، و سپس یک افزایش غیر خطی را نشان می دهد و برای محور فشار مقعر می شود. مواد منبسط شونده (گشاد شونده) یک افزایش را در ویسکوزیته حقیقی با یک افزایش در نسبت برش نشان می دهند. این نوع عملکرد آنها را هدایت می کند تا به صورت جریانهای «برش ـ ضخیم» مطرح شوند

انبساط اغلب به وسیله وقفه های خیلی متمرکز شده، به خصوص در چسب های PVC نشان داده شده است. ذرات به صورت نامنظم شکل گرفته با حداقل تهی شدن در حالت فشار ـ آزاد بسته بندی شده اند. در نسبتهای فشار پایین، ذرات جامد تماس زیادی را برقرار نمی کنند، در حالی که در نسبتهای برش بالا، ذرات به آسانی بسته بندی (Package) نشده و اصطکاک مالشی باعث افزایش مقاومت برای جریان
می شود

چنین عملکردی در حالت آویزش جوهرهای چاپ ملاحظه شده است

معادله قانون نیرو ، با n>1 معادله ای است که برای نشان دادن عمل منبسط شدن بیشترین مقدار استفاده را دارد

b) جریان های وابسته به زمان

وقتی که فشار برش در حالت نیوتنی تغییر می کند، مایعات منبسط شونده یا پلاستیک کاذب به همان صورت در جریان های Bingham بالای محدودیت جریان بوده، نسبت برش مربوطه یا ویسکوزیته مربوطه تقریباً به صورت همزمان ایجاد می شود. در بعضی از مایعات ویسکوزیته به زمان بستگی دارد. اگر در یک فشار برش پایدار یا نسبت برش پایدار، ویسکوزیته موقعی که زمان افزایش می یابد، پایین بیاید، مایع thixotropic یعنی تغییر سیالیت با زمان نامیده می شود. اگر ویسکوزیته حقیقی با زمان افزایش یابد، مایع rheopectic نامیده می شود. تغییر سیالیت با زمان (Thixotropy) به صورت ساختار چسبنده موردنظر با توجه به زمان معنی شده است

اکثر مطالعات رسمی درباره عملکرد وابسته به زمان با تأثیرات قابل برگشت مرتبط شده اند یک جریان thixotropic خودش در صورتیکه اجازه داشته باشد تا استراحت کند می تواند بعد ازگذشتن مدت زمانی دوباره مورد استفاده قرار بگیرد، رنگها کرم های ریش تراشی، مارگارین، جوهر چاپ و غیره نمونه هایی از مواد thixotropic هستند. مواد rheopectic عملکرد وابسته به زمان را در مسیر متضاد نشان می دهند

4-2-1 جریان های Viscoelastic

جریانهای پلیمری به صورت ایده آل چسبنده نیستند. این بدان معناست که همه انرژی بنه کار رفته برای ایجاد آنها، به کار نرفته است و بعضی از این انرژی ها برای غلبه بر مقاومت برای جریان ناشی از اصطکاک داخلی به کار رفته و ممکن است که بعضی از آنها به صورت انرژی کشسان ذخیره شوند که در یک زمان مناسب افت پیدا می کند و به تدریج به حالت اولیه بر می گردد

تورم رشته مایع در زمان بیرون آمدن از رشته ساز(شکل 6-1) به عنوان تورم روزنه ای (تورم روزنه ای) شناخته شده است. مقدار تورم یک تابع طول موئینه تا یک طول معین بیشتر از حدی که این ثابت شود، می باشد. در مواد مذاب پلیمری و محلول ها منبع الکتریسیته مسئول جهت یابی مولکولها می باشد که در اثر فشار تحریک شده است این می تواند در زمانی که بار آزاد شد، استراحت کند به حالت اولیه برگردد

5-2-1- ویسکوزیته حقیقی

ویسکوزیته ای که از معادله Poiseuille تعیین شده است، ویسکوزیته حقیقی نامیده می شود و ممکن است خیلی با «ویسکوزیته صحیح» که طبیعت غیر نیوتنی و Viscoelastic مایع را در محاسبه به دست می آورد فرق داشته باشد

طبیعت Viscoelastic مایع ابتدا بررسی شده است. ساده ترین روش برای محاسبه برای Viscoelastic مایع در جریان موئینه روشBagley است که در نمودار4-1 شرح داده شده است. این بر اساس این فرضیه است که فشار مؤثر که مسئول جریان Poiseuille می باشد کمتر از کل مجموع فشار به کار رفته می باشد، و مقداری از انرژی به کار رفته به صورت انرژی کشسان ذخیره شده و به صورت تأثیر تورم روزنه ای در خروجی مویرگی آزاد شده است

6-2-1 ویسکوزیته محلول

یک تجربه متداول صنعتی برای مشخص کردن ویسکوزیته یک روش سریع  می باشد این روش پذیرفته شده برای آماده کردن یک محلول پلیمر در یک حلال مناسب
می باشد سپس محلول از طریق یک موئینه عبور می کند و زمان (t) مورد نیاز برای جریان بین دو علامت محاسبه می شود. زمان جریان برای حلال بعداً اندازه گیری شده و به عنوان (to) بیان می شود (to) یک ویسکوزیته نسبی به صورت  تعریف شده است، به طوریکه h ویسکوزیته محلول و ho ویسکوزیته حلال است. سایر شرایط ویسکوزیته به صورت زیر تعریف شده اند

ویسکوزیته مخصوص                                               

و

ویسکوزیته ذاتی (اصلی)                                   

و C غلظت محلول است ویسکوزیته ذاتی یک محلول پلیمر با کمک یک Viscometer نظیر Ubbelohde Viscometer با استفاده از محلول های پلیمری که دارای غلظت هایی تا حدود 2% هستند تعیین می شود

این نکته ممکن است ذکر شود که در حالی که معادله Poiseuille یک اندازه گیری مطلق ویسکوزیته را مجاز می کند، روشهای محلول که در بالا شرح داده شده اند، به یک اندازه­گیری نسبی منجر می شوند که باید با جریانهای شناخته شده ویسکوزیته برای به دست آوردن مقدار مطلق سنجیده شوند

7-2-1- عواملی که بر ویسکوزیته برش تأثیر می گذارند

نفوذ دما، وزن مولکولی، نسبت برش و تاریخ برش، ساختار مولکولی و فشار ویسکوزیته همه از عوامل تأثیر گذار هستند

a) تأثیر دما

جریان فعالیت سیالهای نیوتنی به صورت یک تابع دما می تواند به وسیله معادله Arrhenius شرح داده شود معادله

        (20-1)                                            exp (Eh/RT) × (پایدار) = h (T)

جایی که h(T) ویسکوزیته در دمای T، Eh انرژی فعالیت برای جریان و R گاز پایدار می باشد

شیشه ها و فلزات غیر آلی فعالیتی نزدیک به فعالیت نیوتنی را در حالت سیال مانند نشان می دهند. برای این سیالها logh(T) در نقطه مقابل 1/T خطوط مستقیمی را ارائه می کنند. انرژی فعالیت Eh می تواند از شیب های این خطوط محاسبه شود

برای سیالهای پلیمری خطی بودن در نمودار بدین صورت است که logh در نقطه ای مقابل 1/T قرار دارد و به صورت به یک ردیف های خیلی باریک محدود شده، بنابراین نشان می دهد که این سیالها یک نوع عملکرد non – Arrhenius را دارا
می باشد

برای یک دسته دمای وسیع تر، رابطه غیر خطی است و در زمانی که دما افزایش می یابد؛ انرژی فعالیت حقیقی کاهش می یابد. ممکن است که این مشاهده بر اساس این حقیقت شرح داده شود که ویسکوزیته با حجم آزاد اضافی که به وسیله آشفتگی جنبشی ایجاد می شود به همان اندازه به وسیله توسعه گرمایی هم ایجاد می شود و حساس می باشد. وابستگی دمایی ویسکوزیته مذاب می تواند به وسیله یک رابطه تجربی پیشنهاد شده و به وسیله ویلیامز، لاندل و فری نشان داده شود که در شکل زیر شرح داده می شود

                                                   (21-1)

در حالیکه  Tg دمای مرجع است. برای یک دمای مرجع Tg، که یک مقدار واحد Tg + 50°C را دارد، شکل بعدی معادله ویلیامز، لاندل و فری به صورت زیر بیان می شود

                                                 (22-1)

انرژی فعالیت متغیر برای جریان Eh ممکن است بدینصورت شرح داده شود

                                                              (23-1)

این نکته قابل ذکر است که معادلات (21-1) تا (23-1) می توانند با استفاده از یک رابطه تجربی (Doolittle) پیشنهاد شده و برای تنوع ویسکوزیته با حجم آزاد به کار می رود

h = Aexp (B/Vf)                                                                          (24-1)

در صورتیکه A و B ثابت هستند و Vf حجم آزاد کسر می باشد

حقیقت این است که در یک پلیمر وابستگی دمایی ویسکوزیته و انرژی فعالیت استخراج شده از آن، هر دو مستقل از طول زنجیره می باشند که این بدان معنا نیست که مقدار واقعی ویسکوزیته به صورت مشابه مستقل از طول زنجیره باشد

مقدار ویسکوزیته به وسیله حرکت حاصل از مولکول تعیین می شود. این حرکت نه تنها به نسبت جهش بخشهای جدا از هم بستگی دارد بلکه به روشی  که این جهش های قسمت به قسمت در مسیر، به یکدیگر مرتبط شده اند نیز بستگی دارد. به خاطر شکل پیچیده مولکول در فضا و کشیدگی های دو طرفه بین مولکولها،  جایگزینی نیاز دارد تا به صورت دقیق تخمین زده شود

(b) تأثیر وزن مولکولی

وابستگی وزن مولکولی در مورد محلول پلیمر به وسیله رابطه تجربی زیر ارائه شده است

[h] = KMa                                                                              (25-1)

به طوریکه [h] ویسکوزیته ذاتی، k و a ثابت اند و M وزن مولکولی می باشد

برای محلولهای پلیمری غلیظ شده، در زمانی که شکل لگاریتمی ویسکوزیته، در نقطه ای مقابل تغلیظ بررسی شده باشد. اطلاعات بار و خط مستقیم دارای شیب های متفاوت می باشد. در (نمودار 5-1) خطوط مستقیم در یک مرکز بحرانی Cocrit هم دیگر را قطع می کنند. این مرکز بحرانی به صورت مرکزی تفسیر شده است که در آن پیچیدگیهای زنجیره پلیمر و  بسته بندی بخش های مولکول ابتدا رخ می دهد و یک توده مولی بحرانی نیز در مورد مواد مذاب پلیمری یافت شده است. در (نمودار6-1) وزن مولکولی بحرانی، ویسکوزیته برش ho مستقیماً متناسب با وزن میانگین وزن مولکولی می باشد (`MW)

ho = k`MW                                                                         (26-1)

c) تأثیر نسبت برش و تاریخ برش

تأثیر برش شل سیال های پلیمری و تأثیرات وابسته به زمان قبلاً شرح داده شده اند همچنین تأثیرات برگشت ناپذیر ناشی از تاریخ برش نمونه به شرح داده شد  که لاستیک طبیعی نرم شده جز آن دسته بود و این تأثیرات به برش زنجیره اختصاص می یافت که به وسیله اکسیداسیون یا عملکردهای مکانیکی ـ شیمیایی ایجاد شده بود

اگر تراوش های جمع آوری شده از یک موئینه Viscometer دوباره بیرون بیایند یک کاهش در ویسکوزیته به وسیله یک عامل از دو عامل رخ داده و نسبت برش ارائه شده بالای نسبت برش بحرانی برای رخ دادن آشفتگی کشسان می باشد

بنابراین، در اندازه گیریهای ویسکوزیته، تاریخ برش نمونه می تواند یک نقش مهم را بازی کند

d) تأثیر ساختار مولکولی

به عنوان یک راهنمای کلی، ممکن است گفته شود که نرم کننده زنجیره مولکولی، باعث افزایش ویسکوزیته در بعضی از دماهای مرجع می شود. این مشاهده با معادله WLF ثابت شده است که طبق آن، مقدار Tg و در نتیجه ویسکوزیته، بالاتر می باشند بنابراین این عوامل ساختاری که بر Tg تأثیر می گذارند و می توانند بر بعضی از عوامل شامل نرمی زنجیره که در کل ویسکوزیته مذاب را افزایش می دهند تأثیر بگذارند

e) تأثیر فشار

زمانی که ویسکوزیته با فاصله بین مولکولها مرتبط شده است و زمانی که یک افزایش در فشار، این فاصله را کاهش می دهد، ممکن است که این انتظار وجود داشته باشد که ویسکوزیته، با افزایش در فشار، افزایش یابد. این گزارش شده است که ویسکوزیته پلی استایرن در psi25000، 100 برابر ویسکوزیته در psi2000 می باشد، در حالی که در مورد پلی اتیلن دارای تراکم بالا، افزایش 5 برابر می باشد

ممکن است که در فشارهای بالا، کریستالی شدن ایجاد شود که مواد را نرم کرده و ممکن است جریان برش شل را حاصل کند که در فشارهای برش خیلی بالا به برش ضخیم تبدیل می شود

8-2-1 اندازه گیری ویسکوزیته برش

ویسکوزیته سیالهای پلیمری از pois1 تا بیشتر از poise 1012 فرق می کند. برای بررسی کل ردیف تجربی، روشهای زیادی برای مطالعه خصوصیات جریان محلولهای پلیمری و مواد مذاب پلیمری طراحی شده اند که بعضی از روشهایی که عموماً استفاده شده اند را بعداً نشان می دهیم

روشهایی که مکرراً استفاده شده اند وابسته به شکل موئینه و چرخنده هستند. Viscometer های چرخنده با چندین هندسه متفاوت شامل استوانه های هم مرکز و دو مخروط با زاویه های متفاوت و یا یک مخروط با یک بشقاب یا ترکیب اینها قابل دسترسی هستند جریان موئینه متداول روش برای اندازه گیری ویسکوزیته پلیمرهای به شکل لیف می باشد. ضخامت کم موئینه، تأثیر گرمای ویسکوزیته را به حداقل می رساند که این یک مسئله خاص با طرح های چرخنده می باشد. جریان کلاً با فشار راندن افزایش می یابد تا مطالعه نسبت های بالاتر برش مجاز را ایجاد کند. برای قضاوت درباره شرایط تجربی باید به وضعیت هایی محدود شوند که در آن تأثیر فشار ناچیز است. آسانترین روش برای قضاوت درباره این مسئله این است که طرح Bagley خطی است (نمودار1-1) و بعضی از پلیمرهای دارای وزنهای مولکولی بالا می توانند از نظر مکانیکی متحمل نزول تدریجی در نسبتهای فشار بالای ایجاد شده شوند

 3-1- جریان کشیدگی

3-3-1- طبیعت جریان کشیدگی

تاکنون، تأکید بر روی جریان برش یک سیال از طریق یک موئینه بوده است.در تولید الیاف بعد از عبور سیال از روزنه سیال در هوا پدیدار شده یا در بعضی سیالها نسبت به مایع مذاب خیلی کمتر ویسکوزیته بوده و بوسیله یک نیرو در یک نقطه ثابت با فاصله از جریان پایینی روزنه کشیده می شوند. وقتیکه نخ سیال به سمت پایین حرکت می کند، ناحیه مقطع عرضی کاهش می یابد و سرعت آن افزایش می یابد. گرچه همه این مقادیر در هر نقطه ای در فضا مستقل از زمان می باشند

این نیز بوسیله Petrie بیان شده است که Ziabicki اولین فردی است که بین جریان برش و جریان پیچیده در شرایط سرعت شیب تدریجی، که در جریان برش مورب است (شکل a7-1) و در جریان پیچیده طولی است (شکل b7-1) فرق ایجاد کرد. در موئینه، سیال در طول جریان برش محدود شده است وقتیکه سیال روزنه را ترک می کند، آنجا یک انتقال از برش به جریان پیچیده و از یک جریان محدودبه یک جریان سطح آزاد پدیدار می شود

از بحث قبلی درباره جریان چند لایه، این انتظار می رود که اگر یک مولکول در برش گسترده شود، این به موازات مسیر اصلی جهت یابی شده وسرعت در طول مسیر اصلی تغییر نمی کند

 بنابراین، حرکت سیال تا حد زیادی بوسیله مولکول تحت تأثیر قرار نگرفته است. در کشیدگی، سرعت در طول خط اصلی بصورتیکه در شکل (b) 7-1 نشان داده شده است تغییر می کند. بنابراین، آنجا احتمالاً یک تغییر از شکل مارپیچ به شکل توسعه یافته وجود دارد که بصورت خاص بر حرکت اثر خواهد گذاشت

اولین محل در لوازم ریسندگی که مولکولهای پلیمر می توانند جهت یابی شوند، کانال ریسنده می باشد.این بوسیله Ziabicki بیان شده است که گرچه در اصل، جریان برش قادر به جهت یابی مولکولهای بزرگ در طول مسیر جریان می باشد

دو حقیقت این مکانیسم را در ریسندگی مذاب بدون تأثیر می کنند که عبارتند از

1- زمان انتقال، زمان فعالیت سیال برش که البته کوتاه است

2- مذاب پلیمر که کانال ریسنده را ترک می کند. در معرض برگشت به حالت اولیه قرار دارد که بوسیله پدیده تورم روزنه ای نشان داده شده است

تعدادی از مطالعات که تاکنون نشان داده شده کاملاً بیان می کنند که جهت یابی ریسندگی به تدریج در طول مسیر ریسندگی توسعه می یابد و این از جریان پیچیده خط ریسندگی حاصل می شود و بوسیله فشار کشش تعیین شده است گرچه این درک شده است که در تولید لیف حالت تکنولوژیکی جریان برش مهم نیست اما توسعه یا طراحی جت مهم است

جریان پیچیده ابتدا بوسیله Trouton روی قیرها و واکسها مطالعه شده است او ملاحظه کرد که نسبت فشار کشش به نسبت کشیدگی de/dt سه برابر عامل مشترک ویسکوزیته برش می باشد در طبقه ای که بر تغییر شکل خیلی پایین (زیر 1S-1 ) سرعت کشیدگی isothermal تا حد زیادی از ارزش 3h پیش بینی شده بوسیله نمونه نیوتنی فرق
می کند

2-3-1- عواملی که بر سرعت کشیدگی اثر می گذارند.  

 

برای دریافت پروژه اینجا کلیک کنید


دانلود مقاله ريسندگي ليف در word
قیمت : 59,700 تومان

درگاه 1

Copyright © 2014 cpro.ir
 
Clicky