| Popis: |
Проблематика. Для опису поведінки полімерів і полімерних плівок під дією сил розтягу існують різноманітні механічні моделі, які розглядають одновісне розтягання, і тому відповідні параметри процесу також стосуються лише одного напрямку. Проте за умови розтягання твердого тіла виникає не лише поздовжня, а й поперечна деформація, що істотно ускладнює аналіз поведінки полімерних плівок під час одно- або двовісного розтягання (орієнтації). Мета дослідження. Уточнення фізичної моделі механізму деформації рукавної полімерної плівки при її виготовленні, створення математичної моделі процесу двовісної орієнтації рукава. Методика реалізації. Поставлена мета досягається за рахунок розгляду механічної моделі полімерної плівки як квадрата, сторони якого є послідовно з’єднаними між собою елементами Гука та Ньютона, а діагоналі — елементами Гука. При цьому точки з’єднання сторін і діагоналей квадрата — шарнірні, а елементи Гука можуть мати різні коефіцієнти пружності. Результати дослідження. Розроблено механічну модель розтягання полімерів і полімерних плівок, що враховує їх деформацію у двох взаємно перпендикулярних напрямках за умови як одно-, так і двовісного розтягання (орієнтації). Експериментально підтверджено коректність деформації розробленої моделі за умови одно- вісного розтягання для розплаву полімеру. Показано, що максимальна відносна поперечна деформація за умови одновісного розтягання розплаву полімеру не перевищує 2/3 його відносної поздовжньої деформації. Висновки. Уточнено фізичну модель механізму деформації рукавної полімерної плівки при її виготовленні, яка базується на комбінації елементів Гука та Ньютона. Модель дійсна для будь-якого моменту релаксаційних процесів у полімерній плівці. Експериментально доведено коректність застосування моделі для реальних об’єктів. Впливу температури на відношення поздовжніх і поперечних деформацій експериментально не виявлено. Background. There are various mechanical models for the description of behavior of polymers and polymeric films under the influence of stretching forces. These models consider monoaxial stretching and therefore the corresponding parameters of process also concern only one direction. However, on condition of a solid body stretching there isn't only a longitudinal, and cross deformation which significantly complicates the analysis of behavior of polymeric films in one - or two-axis stretching (orientation) process. Objective. The aim of the paper is to refine the deformation mechanism physical model of a tubular polymer film during its fabrication, creation of a mathematical model of the tube biaxial orientation process. Methods. The goal is achieved by considering the mechanical model of a polymer film as a square, the sides of which are successively connected with each other by Hooke and Newton elements, and the diagonals by Hooke elements. In this case, the joining points of the sides and diagonals of the square are hinged, and the Hooke elements can have various elasticity coefficients. Results. The dependence of the relative transverse deformation of the polymer film on the relative longitudinal deformation is obtained for both single- and biaxial stretching. The correctness of the deformation of the developed model at uniaxial stretching for the polymer melt was experimentally confirmed. It is shown that the maximum relative transverse strain at uniaxial stretching of the polymer melt doesn't exceed 2/3 of its relative longitudinal deformation. Conclusions. The physical model of a tubular polymeric film deformation mechanism during its manufacture, based on a combination of Hooke and Newton elements, has been clarified. The model is valid for any moment of relaxation processes in a polymer film. The correctness of the model for real objects is experimentally proved. The effect of temperature on the ratio of longitudinal and transverse strains wasn't experimentally detected. Проблематика. Для описания поведения полимеров и полимерных пленок под действием сил растяжения существуют различные механические модели, которые рассматривают одноосное растяжение, и поэтому соответствующие параметры процесса также касаются только одного направления. Однако при растяжении твердого тела возникает не только продольная, но и поперечная деформация, что существенно затрудняет анализ поведения полимерных пленок при одно- или двухосном растяжении (ориентации). Цель исследования. Уточнение физической модели механизма деформации рукавной полимерной пленки при ее изготовлении, создание математической модели процесса двухосной ориентации рукава. Методика реализации. Поставленная цель достигается за счет рассмотрения механической модели полимерной пленки как квадрата, стороны которого являются последовательно соединенными между собой элементами Гука и Ньютона, а диагонали - элементами Гука. При этом точки соединения сторон и диагоналей квадрата - шарнирные, а элементы Гука могут иметь разные коэффициенты упругости. Результаты исследования. Разработана механическая модель растяжения полимеров и полимерных пленок, учитывающая их деформацию в двух взаимно перпендикулярных направлениях как при одно-, так и при двухосном растяжении (ориентации). Экспериментально подтверждена корректность деформации разработанной модели при одноосном растяжении для расплава полимера. Показано, что максимальная относительная поперечная деформация при одноосном растяжении расплава полимера не превышает 2/3 его относительной продольной деформации. Выводы. Уточнена физическая модель механизма деформации рукавной полимерной пленки при ее изготовлении, основанная на комбинации элементов Гука и Ньютона. Модель действительна для любого момента релаксационных процессов в полимерной пленке. Экспериментально доказана корректность применения модели для реальных объектов. Влияния температуры на отношение продольных и поперечных деформаций экспериментально не обнаружено. |
