Modelo Bird-carreau
Los polímeros son grandes moléculas cuyo peso molecular puede oscilar entre los miles y los millones. Los polímeros se construyen mediante la repetición de unidades de bajo peso molecular. “Poli” significa muchos y “mer” = partes. Por ejemplo: El polietileno se fabrica “uniendo” muchas moléculas de etileno. El proceso de “unión” se llama polimerización.
Dependiendo de la morfología, el ajuste de los parámetros del proceso, incluidas las tolerancias, puede cambiar. Por ejemplo, las temperaturas correctas del molde son extremadamente críticas para ayudar a conseguir las propiedades requeridas en la pieza moldeada. Sin embargo, en el caso de los materiales amorfos, aunque son importantes para las propiedades, juegan un papel más importante para la cosmética. Las pruebas han demostrado que las piezas de ABS moldeadas a 65 grados F siguen conservando la resistencia requerida para ciertas propiedades. En el caso de los materiales cristalinos, se requieren mayores velocidades de los tornillos para fundir los cristalitos con la ayuda de la energía de cizallamiento. En el caso de los materiales amorfos, no es necesario que las velocidades de los tornillos sean altas. La homogeneidad de la fusión puede obtenerse con velocidades de tornillo más bajas.
Velocidad de pérdida de presión
El capítulo 6 de Tadmor, es una visión general de la reología no newtoniana, que está tomada básicamente de Bird, Armstrong, Hassager, “Dynamics of Polymeric Liquids” Volumen 1 (de 2) Fluid Mechanics. (El volumen 2 de este conjunto trata de la teoría de la viscosidad de la fusión y es una referencia común, pero de poca utilidad para el procesamiento).
A) La primera cuestión del capítulo 6 es comparar la dependencia de la temperatura de los fluidos newtonianos frente a los poliméricos (Ver problema de tarea). Una comparación del comportamiento de Arrhenius en la ecuación 6.1.1 (pp. 147) y el comportamiento WLF de
Para tratar estos efectos se han desarrollado una serie de ecuaciones que describen algunas de estas características. La razón principal de la gran diversidad de ecuaciones que se han generado es que los reólogos han desarrollado diferentes marcos de referencia para dar cuenta de los elementos del fluido que pueden deformarse en un flujo. Por ejemplo, si se considera que una cadena de polímero se deforma en un flujo, se necesitará un marco de referencia que siga a un elemento fluido y describa su deformación. La principal complicación de estos nuevos marcos de referencia es la conversión del marco de referencia de la máquina o del laboratorio al nuevo marco, la realización de cálculos en el nuevo marco y la posterior conversión al marco de la máquina. Estas conversiones son bastante complicadas y no trataremos en detalle cómo se llevan a cabo. (Bird Armstrong Hassager es una buena fuente para las conversiones del marco de referencia, al igual que “Theory of Viscoelasticity” de Christensen, 1982).
Definición de tensión de cizallamiento
Todo el personal de planta y de procesamiento entiende que mantener la integridad del producto es fundamental. En el procesado de alimentos, la manipulación puede cambiar la textura, el sabor y el aspecto del producto, y en el procesado de productos farmacéuticos, mantener la delicada estructura celular es vital. El comportamiento de los alimentos, las bebidas y los productos farmacéuticos en las condiciones de procesamiento es un factor clave a tener en cuenta.
En este artículo -escrito para el personal de la planta, los ingenieros, los especialistas en calidad, los departamentos de I+D y otros expertos en procesamiento- nos centramos en los productos que responden de forma diferente a las fuerzas que entran en juego durante el procesamiento. Estas fuerzas incluyen la presión y la velocidad del sistema y la fricción que se produce en las superficies de las tuberías. Por ejemplo, las bombas crean presión para mover los fluidos a través de los sistemas, y esa presión actúa como una fuerza sobre los fluidos.
El cizallamiento es el movimiento relativo entre capas adyacentes de un fluido en movimiento. Algunos de los ejemplos más sencillos son el untado de mantequilla en el pan o la aplicación de crema solar. En cada caso, un nivel del líquido (la mantequilla en el cuchillo) se mueve en relación con la capa adyacente (la mantequilla en el pan).
Fluido espesante de cizallamiento
Todos los objetos de plástico termoplástico fabricados en el mundo habrán pasado por la fase de fusión durante su procesamiento. Normalmente, los gránulos de polímero plástico sólido se introducen en una extrusora o en una máquina de moldeo por inyección, donde el polímero se funde y luego se le da forma para crear una fibra, una película, un tubo o un artículo moldeado por inyección. El conformado de termoplásticos es una tecnología muy desarrollada con un enorme volumen de negocio; sin embargo, hace poco tiempo que se ha empezado a comprender en profundidad el comportamiento de los termoplásticos durante su procesamiento. Con la ayuda de sofisticados modelos numéricos y la elección de una ecuación constitutiva viscoelástica correcta, ahora es posible que los ingenieros modelen la forma en que se puede procesar el termoplástico. Esto, a su vez, significa que los procesos existentes pueden mejorarse y que se pueden descubrir nuevos procesos no sólo por ensayo y error, sino por diseño de ingeniería.
La historia de la reología de los polímeros fundidos me ha acompañado durante toda mi vida académica. En primer lugar, he observado, mediante técnicas de birrefringencia de flujo, el comportamiento del flujo de procesamiento del polímero fundido. N.Checker, M.R. Mackley y D.W. Mead. On the flow of molten polymer into within and out of ducts Part 1 , Part 2 Phil. Trans. Roy. Soc. (Lond.). A308, 451-477 (1983).