Воздействие ультразвука на ротационные полимеры

разное

В процессе монолитизации полимеров при ультразвуковом воздействии резонансная длина волновода рассчитывается при условии, когда волновод рассматривается как стержень, не закрепленный на концах. Очевидно, амплитуда колебаний рабочего торца волновода под нагрузкой несколько ниже, чем на холостом ходу. Это различие тем больше, чем выше прикладываемое к полимеру статическое давление. Определение амплитуды смещения ультразвукового инструмента под нагрузкой в реальных системах является весьма сложной задачей. Поэтому целесообразно определять амплитуду колебаний виброинструмента на холостом ходу при тех же положениях тумблеров регулировки генератора, что и в рабочем режиме под нагрузкой.

При монолитизации линейного полиэтилена пригодного для переработки методом ротационного формования с помощью ультразвуковых колебаний оптимальной является амплитуда смещения рабочего торца виброинструмента на холостом ходу, равная 25—40 мкм.

При выборе оптимальной частоты ультразвука учитывается, что большинство серийно выпускаемых ультразвуковых установок работают в фиксированных диапазонах частот: 15, 18, 22, 25, 35 и 44 кГц. При адиабатических условиях сдвигового деформирования, реализуемых в процессе ультразвуковой монолитизации линейного полиэтилена пригодного для переработки методом ротационного формования, скорость прироста температуры пропорциональна частоте колебаний. Соответственно с ростом частоты возрастает неоднородность температурного поля по объему полимерного образца.

Время разогрева материала при росте частоты ультразвуковых колебаний уменьшается. Однако при частоте 35 кГц возрастание неоднородности температурного поля в полимерном образце приводит к снижению параметров, характеризующих структурную однородность материала. При частоте 22 кГц наряду с высокой скоростью разогрева линейного полиэтилена пригодного для переработки методом ротационного формования отмечаются повышение скорости распространения продольных и, в особенности, сдвиговых ультразвуковых волн в монолитных образцах и соответствующее улучшение их структурных и .деформационных характеристик. Это и обусловило выбор частоты 22 кГц в качестве оптимальной при монолитизации полиолефинов.

При проведении процессов монолитизации полиолефинов с помощью ультразвуковых колебаний стремились к возможному уменьшению времени ультразвукового воздействия и обеспечению монолитности заготовок.

Время монолитизации линейного полиэтилена пригодного для переработки методом ротационного формования определяется количеством механической энергии, подведенным к массе полимера, и минимальным разбросом температуры в объеме полимерной заготовки. Результаты экспериментов показывают, что удовлетворительное качество заготовок достигается при разбросе температуры в объеме полимера, не превышающем 10 °С.

Совместный анализ приведенных зависимостей и данных по оценке качества образцов позволяет определить оптимальное время монолитизации полимерного материала. В общем случае это определение невозможно ввиду значительного и сложного влияния на этот параметр масштабного фактора. Поэтому время монолитизации при помощи ультразвукового воздействия в пределах определенных выше частоты и амплитуды колебаний необходимо находить в каждом конкретном случае.

Акустический контакт между частицами монолитизируемого линейного полиэтилена пригодного для переработки методом ротационного формования и между полимером и виброинструментом осуществляется за счет прикладываемого к полимеру статического давления, от которого зависит время разогрева материала. Длительное время монолитизации и низкое качество заготовок при недостаточном статическом давлении (до 0,1 МПа для ПЭВП и ПП) объясняются плохим акустическим контактом и недостаточным количеством подводимой энергии. Снижение скорости монолитизации и ухудшение качества заготовок при статическом давлении выше оптимального значения (>1,5 МПа) связано, по-видимому, с нарушением резонансного режима и защемлением системы.

Добавить комментарий