Sharkskin Instability in Polymer Ex

Sharkskin Instability in Polymer Extrusion

Sharkskin is a surface roughness caused during the extrusion of several polymers such as linear low-density polyehtylene (LLDPE) and polybutadiene (PBD). First reported in the 1960's, this instability limits the speed at which the polymer can be extruded, thereby increasing the cost and energy required to make a viable product. The image to the right is a typical extrudate strand showing the sharkskin surface instability.



Although this phenomenon has been studied thoroughly in the past 40 years, the focus of our research is to further identify and observe the mechanism that causes this instability and subsequently reduce or delay its onset. Current industrial processes use fluoropolymer polymer processing additives (PPA) to minimize the effects of sharkskin. This is a very successful method, however in several applications, the addition of fluoropolymer is undesirable in the final product. Our research hopes to address this issue by more thoroughly analyzing the instability in terms of basic rheological properties of the polymer.

For the experimental work, we have fabricated a primitive, but purpose-built extruder that uses pressurized nitrogen to force the polymer through interchangeable capillary dies. A range of instrumentation including pressure transducers and thermocouples, along with visual obersvation using a CCD camera will be used to monitor the extrudate.

A clip showing Polybutadiene (PBD) going through the transition to sharkskin: web_transition.avi (5.3 MB)
Another clip with a better view of the exit plane of the capillary die during fully developed sharkskin flow: web_sharkskin.avi (2.6 MB)
Relevant articles can be found on our publications page.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Sharkskin ความไม่แน่นอนในการอัดขึ้นรูปพอลิเมอร์Sharkskin คือ ความเรียบผิวที่เกิดขึ้นระหว่างการไหลออกของโพลิเมอร์ต่าง ๆ เช่น polyehtylene นความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น (LLDPE) polybutadiene (PBD) รายงานแรก ใน 1960 ความไม่จำกัดความเร็วที่พอลิเมอร์สามารถถูก extruded เพิ่มต้นทุนและพลังงานที่ต้องใช้ทำผลิตภัณฑ์ได้ รูปทางด้านขวาอยู่สแตรนด์พฤติกรรมทั่วไปแสดงความไม่เสถียรของผิว sharkskin แม้ว่าปรากฏการณ์นี้ได้ถูกศึกษาอย่างละเอียดในปี 40 จุดเน้นของการวิจัยของเราคือการ เพิ่มเติมระบุ และสังเกตกลไกที่ทำให้เกิดความไม่แน่นอนนี้ และในเวลาต่อมาลด หรือความล่าช้าเริ่มมีอาการของ กระบวนการอุตสาหกรรมปัจจุบันใช้พอลิเมอร์ fluoropolymer ประมวลผลวัตถุเจือปน (มาสเพื่อลดผลกระทบของ sharkskin นี้คือวิธีการประสบความสำเร็จมาก อย่างไรก็ ตามในการใช้งาน เพิ่ม fluoropolymer คือระวังในผลิตภัณฑ์สุดท้าย วิจัยของเราหวังว่าปัญหานี้ โดยการเพิ่มเติมอย่างละเอียดวิเคราะห์ความไม่แน่นอนในแง่ของคุณสมบัติ rheological พื้นฐานของพอลิเมอร์สำหรับทดลองการใช้งาน เรามีหลังสร้าง extruder ดั้งเดิม แต่รองที่ใช้ไนโตรเจนทางหนีแรงพอลิเมอร์ผ่านเส้นเลือดฝอยตายเปลี่ยน จะใช้ช่วงของเทอร์โมคัปเปิล กับ obersvation ภาพที่ใช้กล้อง CCD และหัววัดความดันเครื่องมือการตรวจสอบพฤติกรรมการA clip showing Polybutadiene (PBD) going through the transition to sharkskin: web_transition.avi (5.3 MB)Another clip with a better view of the exit plane of the capillary die during fully developed sharkskin flow: web_sharkskin.avi (2.6 MB)Relevant articles can be found on our publications page.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เกิดความไม่เสถียร sharkskin ในพอลิเมอ Extrusion sharkskin เป็นพื้นผิวที่ขรุขระที่เกิดในระหว่างการอัดขึ้นรูปของโพลิเมอร์หลายอย่างเช่น polyehtylene ความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น (LLDPE) และ polybutadiene (PBD) รายงานครั้งแรกในปี 1960 ความไม่แน่นอนนี้ จำกัด ความเร็วที่ลิเมอร์ที่สามารถอัดจึงเพิ่มค่าใช้จ่ายและพลังงานที่จำเป็นในการทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ทำงานได้ ภาพไปทางขวาเป็นสาระของพลาสติกหลอมทั่วไปแสดงให้เห็นความไม่แน่นอนผิว sharkskin ได้. แม้ว่าปรากฏการณ์นี้ได้รับการศึกษาอย่างทั่วถึงในรอบ 40 ปีที่ผ่านมามุ่งเน้นการวิจัยของเราคือเพื่อระบุและสังเกตกลไกที่ทำให้เกิดความไม่แน่นอนนี้และต่อมาลดหรือ ชะลอการโจมตีของ กระบวนการทางอุตสาหกรรมปัจจุบันใช้สารเติมแต่งในการประมวลผลพอลิเมอ fluoropolymer (PPA) เพื่อลดผลกระทบของ sharkskin นี้เป็นวิธีการที่ประสบความสำเร็จมาก แต่ในการใช้งานหลายนอกเหนือจาก fluoropolymer เป็นที่ไม่พึงประสงค์ในผลิตภัณฑ์สุดท้าย การวิจัยของเราหวังที่จะแก้ไขปัญหานี้โดยทั่วถึงมากขึ้นการวิเคราะห์ความไม่แน่นอนในแง่ของคุณสมบัติการไหลพื้นฐานของพอลิเมอ. สำหรับงานทดลองเราได้ประดิษฐ์ดั้งเดิม, เครื่องอัดรีดเป้าหมายที่จะสร้าง แต่ที่ใช้ไนโตรเจนแรงดันที่จะบังคับลิเมอร์ผ่านเส้นเลือดฝอยแทนกัน ตาย ช่วงของการวัดความดันรวมทั้งก้อนและเทอร์โมพร้อมกับ obersvation ภาพโดยใช้กล้อง CCD จะใช้ในการตรวจสอบของพลาสติกหลอมได้. คลิปแสดง polybutadiene (PBD) จะผ่านการเปลี่ยนแปลงที่จะ sharkskin: web_transition.avi (5.3 MB) คลิปอีกด้วย มุมมองที่ดีขึ้นของเครื่องบินทางออกของตายของเส้นเลือดฝอยในระหว่างการไหล sharkskin พัฒนาอย่างเต็มที่: web_sharkskin.avi (2.6 MB) บทความที่เกี่ยวข้องสามารถพบได้บนหน้าสิ่งพิมพ์ของเรา

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

หนังปลาฉลามความไม่แน่นอนในพอลิเมอร์รีด

หนังปลาฉลาม คือ ความขรุขระของผิวที่เกิดขึ้นในรูปของพอลิเมอร์ เช่น ความหนาแน่นต่ำเชิงเส้นหลาย polyehtylene ( LLDPE ) และพอลิบิวทาไดอีน ( น้ำ ) รายงานครั้งแรกในช่วงปี 1960 , ความไม่แน่นอนนี้ขีด จำกัด ความเร็วที่ใช้ สามารถ อัดงบเพิ่มต้นทุนและพลังงานที่ต้องใช้เพื่อให้ผลิตภัณฑ์ที่ทำงานได้ภาพขวาเป็นเส้นแสดงหนังปลาฉลามผิวทั่วไปยังมีความไม่แน่นอน .



ถึงแม้ว่าปรากฏการณ์นี้ได้ศึกษาอย่างละเอียดในช่วง 40 ปี เน้นการวิจัยของเราคือการระบุเพิ่มเติม และสังเกตกลไกที่ทำให้เกิดความไม่มั่นคงนี้ และต่อมา ลด หรือ หน่วงเวลา onset ของกระบวนการอุตสาหกรรมปัจจุบันใช้ฟลู โรพอลิเมอร์พอลิเมอร์ สารเติมแต่ง ( PPA ) เพื่อลดผลกระทบของหนังปลาฉลาม . วิธีนี้เป็นวิธีที่ประสบความสำเร็จมาก อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานหลาย ๆ นอกจากนี้ฟลูอ รโพลิเมอร์ไม่พึงประสงค์ในผลิตภัณฑ์สุดท้าย งานวิจัยของเราหวังที่จะแก้ไขปัญหานี้โดยละเอียดเพิ่มเติมการวิเคราะห์ความไม่แน่นอนในแง่คุณสมบัติพื้นฐานการไหลของพอลิเมอร์ .

สำหรับงานทดลอง เราได้ประดิษฐ์ดั้งเดิม แต่วัตถุประสงค์ในการสร้างเครื่องอัดรีดที่ใช้ไนโตรเจนแรงดันเพื่อบังคับใช้พอลิเมอร์ผ่านหลอดเลือดฝอยจะตาย ช่วงของเครื่องมือรวมทั้ง Transducers ความดันและเทอร์โมคัปเปิล พร้อมกับ obersvation ภาพใช้กล้อง CCD จะถูกใช้เพื่อตรวจสอบดิน

คลิปแสดงพอลิบิวทาไดอีน ( น้ำ ) จะผ่านการเปลี่ยนหนังปลาฉลาม : web_transition.avi ( 5.3 MB )
อีกคลิปกับมุมมองที่ดีของออกจากเครื่องบินของหลอดเลือดฝอยตายในระหว่างการพัฒนาอย่างเต็มที่กระแสหนังปลาฉลาม : web_sharkskin.avi ( 2.6 MB )
บทความที่เกี่ยวข้องสามารถพบได้บนหน้าพิมพ์ของเรา