Termodynamiczne równania stanu polimerów a procesy przetwórcze

• Autorzy: Kowalska B.

Warianty tytułu

EN

The thermodynamic equations of state (EoS) and processing of polymers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono przegląd termodynamicznych równań stanu polimerów z punktu widzenia ich użyteczności w procesach przetwórczych. Równania te podzielono na teoretyczne oraz doświadczalne. Wśród tych pierwszych wyróżniono równanie Simhy-Somcynsky'ego (oparte na modelu komórkowym), równanie Isinga (wyprowadzone w odniesieniu do polimerów w stanie ciekłym z założeniem modelu sieci krystalicznej), równanie Pastine'a i Warfielda (wykorzystujące teorię łańcucha drgającego w sztywnym cylindrze) oraz równanie Whitakera-Griskey'a (oparte na teorii stanów odpowiadających sobie). Analizę równań doświadczalnych skoncentrowano na dwóch z nich, najczęściej wykorzystywanych w przetwórstwie tworzyw, mianowicie na równaniu Spencera-Gilmore'a oraz Taita. Omówiono także możliwości wykorzystania termodynamicznego równania stanu w przetwórstwie na przykładzie procesu wtryskiwania. Na wykresach p-v-T przedstawiono przeebieg takich procesów w gnieździe formującym (również podczas wtryskiwania z dociskaniem). Oceniono możliwości zastosowania termodynamicznych równań stanu do opisu dużej liczby polimerów, różniących się właśaściwościami i stanami skupienia oraz występujących w szerokim zakresie ciśnienia i temperatury. Podkreślono fakt, że wiedza na temat zależności pomiędzy równaniem stanu a podstawami przetwórstwa tworzyw wielkocząsteczkowych jest wciąż niedostateczna.

EN

Thermodynamic EoS of polymers are reviewed and their applications to processing of polymers are presented. Of the theoretical EoS, the Simha-Somcynski equation (cellular model), the Ising equation (crystal lattice model applied to liquid polymers), the Pastine-Warfield equation (liquid polymer chain vibrating in a rigid cylinder), and the Whitaker-Griskey equation (based on the theory of corresponding states) are discussed. Of the empirical EoS, the Spencer-Gilmore and the Tait equations are described, most frequently used in the processing of polymers. EoS applications to injection molding are presented in terms of p-v-T diagrams used to analyze forming cavity processes and injection-compression molding. Possible applications of EoS are explored, intended to describe a large number of polymers differing in property data and aggregation states over broad pressure and temperature ranges. The relationships between EoS and polymer processing fundamentals have so far been little looked into.

Słowa kluczowe

PL

termodynamiczne równanie stanu; równania teoretyczne i doświadczalne; proces wtryskiwania; zależność p-v-T

EN

theoretical and empirical thermodynamic equations of state; p- v-T diagrams; polymer processing fundamentals

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2002
• Tom: T. 47, nr 2
• Strony: 166--174
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kowalska B.

• Politechnika Lubelska, Katedra Procesów Polimerowych, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin

Bibliografia

• 1. Sikora R.: „Podstawy przetwórstwa tworzyw wielkocząsteczkowych", Wydawnictwa Uczelniane Politechniki Lubelskiej, Lublin 1992, od str. 83.
• 2. Szarawara J.: „Termodynamika chemiczna stosowana ", W N T , Warszawa 1997, od str. 71.
• 3. Haupt T.: „Podstawy termodynamiki", Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Kraków 1980, od str. 13.
• 4. Kalinowski E.: „Termodynamika", Politechnika Wrocławska, Wrocław 1994, od str. 113.
• 5. Madejski J.: „Termodynamika techniczna", Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2000, od str. 101.
• 6. Smorawiński A .: „Technologia wtrysku", WNT, Warszawa 1984, od str. 224.
• 7. Johannaber E: „Kunststoff Maschinen Fiihrer", Carl Hanser Verlag, Monachium-Wiedeń 1992, od str. 156; Johannaber E: „Wtryskarki — Poradnik użytkownika ", Wydawnictwo Plastech, Warszawa 2000, od str. 183.
• 8. Lackowski B.: Mechanik 1982, 55, 479.
• 9. Zawistowski H.: Materiały z Krajowej Konferencji Naukowo-Technicznej „Technologie wtryskiwania i wytłaczania", Częstochowa 1988, str. 5.
• 10. „Konzepte fur die Verfahrensoptimierung", Materiały firmy Battenfeld, str. 90.
• 11. Zawistowski H.: Mechanik 1990, 63, 213.
• 12. Rheinfeld D., Jensen R.: Kunststoffe 1975, 65, 448.
• 13. Knappe W., Lampl A.: Kunststoffe 1 9 8 4 ,7 4 , 79.
• 14. Friedrichs В., Friesenbichler W., Gissing K.: Kunststoffe 1990, 80, 583.
• 15. Tucker L. Ch.: „Fundamentals of Computer Modeling for Polymer Processing", Carl Hanser Verlag, Monachium-Wiedeń-Nowy Jork 1989, str. 34.
• 16. Simha R., Somcynsky T.: Macromolecules 1969, 2, 342.
• 17. Lennard-Jones J. E., Devonshire A. F.: Proc. Roy. Soc. 1937, A 163, 53.
• 18. McKinney J. E., Simha R.: J. Res. 1977, 81, 283.
• 19. Simha R., Wilson P. S., Olabisi O.: Kolloid-Zeitschrifl und Zeitschrift fur Polymere 1973, 251, 402.
• 20. Zoller P: J. Appl. Polym. Sci. 1979, 23, 1051.
• 21. Zoller R: J. Appl. Polym. Sci. 1978, 22, 633.
• 22. Sanchez I. C., Lacombe R. H.: Polym. Lett. Ed. 1977, 15, 71.
• 23. Hartmann B., Haque A. M.: J. Appl. Polym. Sci. 1985, 30, 1553.
• 24. Rao K., Griskey R. G.: J. Appl. Polym. Sci. 1973, 17, 3293.
• 25. Spencer R. S., Gilmore G. D.: J. Appl. Phys. 1949, 20, 502.
• 26. Praca zbiorowa: „Processing of Thermoplastics Materials" (red. Bernhardt E.), Reinhold, Nowy Jork 1959.
• 27. Guo X., Isayer A. I., Guo L.: Polym. Eng. Sci. 1999, 39, 2096.
• 28. Sikora J. W., Kowalska B.: Archiwum nauki o materiałach 1998, 19, 115.
• 29. Bociąga E., Samujło B.: „The Influence of Constructional Solution of the Injection Moulded Runner System on the Thermal Equation of State of Polyethylene ", The Polymer Processing Society, Europe/Africa Regional Meeting, Zlin, Czechy 2000, str. 215.
• 30. Bociąga E., Samujło В.: Archiwum nauki o materiałach (w druku).
• 31. Kowalska B., Samujło B., Jachowicz T.: „The Influence of Aluminium Hydroxide on the Form of Spencer and Gilmore Thermodynamic Equation of State for Polymers" The Polymer Processing Society, Fifteenth Annual Meeting, 's-Hertogenbosch, Holandia 1999, str. 145.
• 32. Sikora R., Kowalska B., Xu Z.: „Speed of the Screw and Thermal Equation of State of Autothermally Extruded Polyethylene": The Polymer Processing Society, Fourteenth Annual Meeting, Yokohama, Japonia 1998, str. 333.