Efekt Barusa
Efekt Barusa (spęcznienie powytłoczeniowe) – zjawisko zwiększania się średnicy strumienia cieczy nienewtonowskiej przy wylocie z głowicy wytłaczarki[1].
Płyny nienewtonowskie wykazujące podczas odkształcenia własności pośrednie między cieczą a sprężystym ciałem stałym nazywane są sprężystolepkimi. Efekt Barusa jest złożonym zjawiskiem z zakresu mechaniki płynów oraz reologii, które wynika z lepkosprężystego charakteru wielu roztworów i stopów polimerów oraz licznych emulsji. Takie substancje po poddaniu deformacji wykazują częściowy powrót do wyjściowej postaci, którego wielkość jest związana z jednoczesnym występowaniem dwóch zjawisk naprężeń normalnych (skierowanych prostopadle do powierzchni, na którą działają) oraz relaksacji (zanikania w czasie naprężeń sprężystych wywołanych odkształceniem)[1][2]. Zjawisko jest związane z tym, że początkowo w przybliżeniu kuliste cząsteczki polimeru ulegają w głowicy wytłaczarki wydłużeniu wskutek wzrostu liniowej prędkości przepływu strumienia tworzywa w kanale przepływowym wytłaczarki. Po opuszczeniu tego kanału cząsteczki mogą przybrać konformację kulistą. Działa w tym wypadku mechanizm podobny do mechanizmu spęczniania polimerów w obecności rozpuszczalników, gdzie siły wynikające z maksymalizacji entropii, które preferują zwijanie się łańcuchów cząsteczki, są równoważone przez ciśnienie osmotyczne[3].
Jest to niekorzystny efekt, ponieważ powoduje występowanie dodatkowych naprężeń oraz może spowodować obniżenie jakości końcowego produktu. Wpływ tego efektu można w pewnym stopniu ograniczyć poprzez odpowiedni dobór parametrów procesu technologicznego[1].
Współczynnik rozszerzenia strugi[edytuj | edytuj kod]
Współczynnik rozszerzenia strugi, oznaczany literą opisuje wartość liczbową efektu Barusa w postaci procentowego wzrostu szerokości strugi płynu opuszczającego kanał w stosunku do szerokości kanału[2].
Jego wartość zależy od następujących czynników[2]:
- ciśnienia i temperatury podczas przepływu w dyszy kanału przepływowego,
- geometrii kanału przepływowego,
- szybkości ścinania,
- naprężenia stycznego,
- właściwości cieczy nienewtonowskiej,
- składu cieczy nienewtonowskiej.
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
- ↑ a b c Tomasz Kiljański. Metody pomiaru własności sprężystolepkich. „Inż. Ap. Chem”. 53 (5), s. 344–346, 2014.
- ↑ a b c Arkadiusz Kloziński, Paulina Jakubowska. Ocena zjawiska rozszerzenia strugi polietylenu z dodatkiem recyklatu. „Inż. Ap. Chem.”. 51 (5), s. 233–234, 2012.
- ↑ Paul C. Hiemenz, Timothy P. Lodge: Polymer Chemistry (2nd ed.). New York: CRC Press, 2007, s. 281. ISBN 978-1-57444-779-8.
Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]
- Dawid K: Film przedstawiający efekt Barusa.. [dostęp 2016-03-11].