Mathematical Modelling of the Pneumatic Melt Spinning of Isotactic Polypropylene. Part 2, Dynamic Model of Melt Blowing

• Autorzy: Jarecki L. , Ziabicki A.

Warianty tytułu

PL

Matematyczne modelowanie pneumatycznego procesu przędzenia ze stopu izotaktycznego polipropylenu. Cz. 2, Model dynamiczny procesu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A single-, thin-filamentmodelforstationarymeltblowingofnonwovensfromisotacticpolypropylene is proposed. The Phan-Thien and Tanner constitutive equation of viscoelasticity is used, as well as the effects of stress-induced crystallisation on polymer viscosity and relaxation time during the processing are accounted for. The predetermined air velocity, temperature and pressure fieldsareassumed,whicharecomputedfordifferentinitialairvelocities as well as a fixedinitialtemperature,andapproximatedalongthemeltblowingaxis by analytical fitformulae.Themodelismoregeneralandcanbeappliedtothemeltblowing of nonwovens from other crystallising polymers and other air fields.Theaxialprofilesofpolymervelocity,temperature,tensilestress,pressure,amorphousmolecularorientation and the degree of crystallinity can be computed using the model presented.

PL

Zaproponowano matematyczny, jednofilamentowy model aerodynamicznego przędzenia włóknin ze stopionego polimeru, w przybliżeniu cienkiego włókna, z zastosowaniem do izotaktycznego polipropylenu. W modelu uwzględniono efekty lepkosprężystości zgodnie z równaniem Phan-Thien i Tannera oraz wpływ ewentualnej krystalizacji orientowanej na lepkość i czas relaksacji polimeru podczas procesu. Założono pre-determinowane pola prędkości, temperatury i ciśnienia powietrza wzdłuż osi przędzenia, wyznaczone w symulacjach numerycznych i przybliżone wzorami analitycznymi dla różnych początkowych prędkości powietrza i przy ustalonej temperaturze początkowej powietrza. Prezentowany model ma charakter bardziej ogólny i może być zastosowany do symulacji procesów aerodynamicznego przędzenia włóknin z użyciem innych polimerów krystalizujących i innych warunków aerodynamicznych. Model pozwala komputerowo wyznaczyć profile prędkości, temperatury, naprężenia rozciągającego, ciśnienia, czynnika orientacji amorficznej stopnia krystaliczności polimeru kształtujące się wzdłuż osi procesu.

Słowa kluczowe

EN

melt blowing of nonwovens; modelling of melt air-drawing; dynamic functions in melt air-drawing; air jet dynamics in melt blowing

PL

aerodynamiczne przędzenie włókien; modelowanie aerodynamicznego przędzenia; funkcje dynamiczne; dynamika dyszy; dynamika przędzenia

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 16, no. 5 (70)
• Strony: 17--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jarecki L.

• Institute of Fundamental Technological Research Polish Academy of Sciences Świętokrzyska 21, 00-049 Warsaw, Poland

autor

Ziabicki A.

• Institute of Fundamental Technological Research Polish Academy of Sciences Świętokrzyska 21, 00-049 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Ziabicki A., Kędzierska K., Kolloid Z., 1960, 171, 51.
• 2. Ziabicki A., Kolloid Z., 1961, 175, 14; 1961, 179, 116.
• 3. Ziabicki A., in: “Man Made Fibres. Science and Technology”, H. Mark, S. Atlas, E. Cernia Eds., Interscience, NewYork 1967, p. 56.
• 4. Ziabicki A., “Fundamentals of Fibre Formation”, J. Wiley, London 1976.
• 5. Andrews E.H., Brit. J. Appl. Phys., 1959, 10, 39.
• 6. Kase S., Matsuo T., J. Polymer Sci., 1965, A-3, 2541.
• 7. Kase S., Matsuo T., J. Appl. Polymer Sci., 1967, 11, 251
• 8. Kase S., J. Appl. Polymer Sci., 1974, 18, 3267.
• 9. Yasuda H., in: “High Speed Melt Spinning”, A. Ziabicki, H. Kawai Eds., J. Wiley, New York 1985, p. 363.
• 10. Ishihara H., Hayashi S., Ikeuchi H., International Polymer Processing, 1989, 4, 91.
• 11. Matsui M, in: “High Speed Melt Spinning”, A. Ziabicki, H. Kawai Eds., J. Wiley, NewYork 1985, p. 137.
• 12. Shimizu J., Okui N., Kikutani T., in: “High Speed Melt Spinning”, A. Ziabicki, H. Kawai Eds., J. Wiley, NewYork 1985, p. 173.
• 13. Katayama K., Yoon M.G., in: “High Speed Melt Spinning”, A. Ziabicki, H. Kawai Eds., J. Wiley, NewYork 1985, p. 207.
• 14. Ziabicki A., Jarecki L., Wasiak A., Comput. Theoret. Polymer Sci., 1998, 8, 143.
• 15. Jarecki L., Ziabicki A., Blim A., Comput. Theoret. Polymer Sci., 2000, 10, 63.
• 16. Chen T., Huang X., Textile Res. J., 2003, 73, 651.
• 17. Chen T., Wang X., Huang X., Textile Res. J., 2005, 75, 76.
• 18. Bansal V., Shambaugh R.L., Ind. Eng. Chem. Res., 1998, 37, 1799.
• 19. Zachara A., Lewandowski Z., Fibres and Textiles in Eastern Europe, 2008, 16, 17.
• 20. Lewandowski Z., Ziabicki A., Jarecki L., Fibres and Textiles in Eastern Europe, 2007, 15, 77.
• 21. Petrie C.J.S., “Elongational Flows”, Pitman, London, 1979.
• 22. Farer R., Seyman A.M., Ghosh T.K., Grant E., Batra S.K., Textile Res. J., 2002, 72, 1033.
• 23. Farer R., Batra S.K., Glosh T.K., Grant E., Seyam A.M., Internat. Nonwovens J., 2003, Spring, 36.
• 24. Moore E.M., Papavassiliou D.V., Shambaugh R.L., Internat. Nonwovens J., 2004, Fall, 43.
• 25. Zieminski K.F., Spruiell J.E., Synthetic Fibers, 1986, 4, 31.
• 26. van Krevelen D.W., “Properties of Polymers”, Elsevier, Amsterdam 2000, pp. 86, 463, 469.
• 27. Matsui M., Trans. Soc. Rheol., 1976, 20, 465.
• 28. Majumdar B., Shambaugh R.L., J. Rheol., 1990, 34, 591.
• 29. Mark J.E., “Physical Properties of Polymers, Handbook”, AIP Press, New York 1996, pp. 424, 670.
• 30. Larson R.G., “Constitutive Equations for Polymer Melts and Solutions”, Butterwoths, Boston 1988, p.171.
• 31. Phan-Thien N., Rheol J., 1978, 22, 259.
• 32. Shin D.M., Lee J.S., Jung H.W., Hyun J.Ch., Korea-Australia Rheology J., 2005, 17, 63.
• 33. Ziabicki A., Jarecki L., Sorrentino A., e-Polymers, 2004, 072.
• 34. Ziabicki A., J. Non-Newtonian Fluid Mech., 1988, 30, 157.
• 35. Joo Y.L., Sun J., Smith M.D., Armstrong R.C., Brown R.A., Ross R.A., J. Non-Newtonian Fluid Mech., 2002, 102, 37.
• 36. Patel R.M., Bheda J.H., Spruiell J.E., J. Appl. Polymer Sci., 1991, 42, 1671.
• 37. Lee J.S., Shin D.M., Jung H.W., Hyun J.C., J. Non-Newtonian Fluid Mech., 2005, 130, 110.
• 38 Kolb R., Sefert S., Stribeck N., Zachmann H. G., Polymer, 2000, 41, 1497.
• 39. Samuels R. J., “Structured Polymer Properties”, J. Wiley, New York 1974, p. 58.
• 40. Ziabicki A., Colloid Polymer Sci., 1974, 252, 207.
• 41. Ziabicki A., Colloid Polymer Sci., 1996, 274, 209.
• 42. Alfonso G.C., Verdona M.P., Wasiak A., Polymer 1978, 19, 711.
• 43. Krutka H.M., Shambaugh R.L., Papavassiliou D.V., Ind. Eng. Chem. Res., 2003, 42,5541.
• 44. Jarecki L., Lewandowski Z., Fibres and Textiles in Eastern Europe, accepted for publication, Vol. 17 Nr 1, 2009.