Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modeling of pneumatic melt drawing of polypropylene super-thin fibers in the Laval nozzle

Blim A., Jarecki L., Blonski S.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2014

|

Vol. 62, nr 1

43--54

EN

Melt spinning of the fibers by supersonic air jet in the Laval nozzle is a novel, efficient and energy saving method of formation of super-thin fibers. In the process, polymer melt is extruded from a row of orifices and fast drawn by the pneumatic forces. In the modelling, air velocity, temperature and pressure distributions are computed from the k-! aerodynamic model. Computations of the polymer air-drawing dynamics are based on the mathematical model of melt spinning in a single-, thin-filament approximation and Phan-Thien/Tanner non-linear viscoelasticity of the polymer melt. Axial profiles of the polymer velocity, temperature, tensile stress and rheological extra-pressure are computed. Influence of the Laval nozzle geometry, initial air compression, an initial melt temperature, a polymer mass output and the diameter of the melt extrusion die is discussed. The role of the polymer molecular weight, melt viscosity and relaxation time is considered. Example computations show the influence of important processing and material parameters. In the supersonic process, a high negative internal extra-pressure is predicted in the polymer melt under high elongation rates which may lead to cavitation and longitudinal burst splitting of the filament into a high number of sub-filaments. A hypothetical number of sub-filaments at the splitting is estimated from an energetic criterion. The diameter of the sub-filaments may reach the range of nano-fibers. A substantial influence of the Laval nozzle geometry is also predicted.

2

Mathematical Modelling of the Pneumatic Melt Spinning of Isotactic Polypropylene. Part III Computations of the Process Dynamics

Jarecki L., Lewandowski Z.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2009

|

Vol. 17, no. 1 (72)

75--80

EN

Computer simulation of the pneumatic melt spinning of isotactic polypropylene based on the mathematical model of the process is presented. Two dynamic zones of the air jet-filament interactions along the melt blowing axis are predicted – a zone with a drawing activity of the air jets with aligned filaments in this zone, and a passive zone with the bending and coiling of the filaments. The diameter of the fibres and structure of the nonwoven should depend on the die-to-collector distance, and the zone in which the collector is located. Ranges of the zones are discussed as dependent on the initial velocity of the air jets, the melt extrusion temperature, and the molecular weight of the polymer. Axial profiles of the polymer velocity, diameter and temperature of the filament, the tensile force, tensile stress, and rheological pressure along the melt blowing axis are presented for a process with the collector located within the air-drawing zone at a fixed take-up distance. The dynamic profiles indicate a narrow axial range of air-drawing next to the spinneret.

PL

Przedstawiono wyniki symulacji komputerowej pneumatycznego przędzenia włókien ze stopu izotaktycznego polipropylenu opartej na modelu matematycznym procesu. Obliczenia modelowe przewidują występowanie na osi przędzenia dwóch stref dynamicznych oddziaływania strumień powietrza - strugi polimeru: strefa aktywnego oddziaływania aerodynamicznego prowadzącego do rozciągania strug i równoległego ich ułożenia w strefie oraz strefa pasywna, gdzie następuje zginanie się strug oraz ich statystyczne skłębianie. Wnioskuje się, że grubość włókien w odbieranej włókninie oraz struktura włókniny powinny zależeć od strefy dynamicznej, w której następuje jej odbiór. Dyskutowane są zakresy obu stref dynamicznych w zależności od prędkości początkowej strumienia powietrza, temperatury wytłaczania stopu polimeru oraz masy cząsteczkowej polimeru. Przedstawiono osiowe profile prędkości, średnicy, temperatury, siły i naprężenia rozciągającego strugi polimeru oraz ciśnienia reologicznego wzdłuż osi przędzenia w przypadku procesów z ustaloną odległością odbioru włókniny od filiery, w strefie dynamicznej aktywności strumienia powietrza. Otrzymane dynamiczne profile procesu wskazują, zgodnie z obserwacjami doświadczalnymi, wąski zakres formowania się włókna wzdłuż osi strumienia aerodynamicznego, w pobliżu belki przędzalniczej.

3

Experimental Study and Numerical Analysis for Prediction of the Fibre Diameter of Polylactic Acid (PLA) Spunbonded Nonwovens

Bo Z.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2009

|

Vol. 17, no. 5 (76)

82--86

EN

An air-drawing model of the polylactic acid (PLA) spunbonding process is presented and solved by introducing numerical computation results of the air jet flow field of an aerodynamic device. At the same time, the model is also verified by experimental results obtained with our university’s equipment. The influence of the density and specific heat capacity of polymer melt at a constant pressure changing with the polymer temperature on the fibre diameter was studied. The fibre diameters predicted is in good agreement with experimental data. The effects of processing parameters on the fibre diameter are further analysed. We find that a lower polymer throughput rate, a higher initial temperature of the melt ,a higher initial temperature, velocity, and suction speed of the air can all produce finer fibres, but during the incruse in the venturi gap, the fibre diameters first decrease and next increase again. The results encourage us to further investigate how fine a fibre diameter can be obtained in the spunbonding process and what factors influence the fibre diameter formed. Furthermore, the results also show the great perspective of this research in the field of the (CAD), of the spunbonding process and technology.

PL

Przedstawiono model wyciągania włókien z kwasu polimlekowego za pomocą powietrza w procesie produkcji włóknin metodą spun-bonded. Model ten został rozwiązany przez zastosowanie numerycznych obliczeń komputerowych biorąc pod uwagę warunki przepływu powietrza w dyszach areodynamicznych, jednocześnie model ten został zweryfikowany eksperymentalnie przy wykorzystaniu zaprojektowanego przez nas urządzenia. Badano wpływ gęstości i ciepła właściwego stopu polimeru przy stałym ciśnieniu, zależnych od temperatury polimeru na średnicę włókien. Przewidywana średnica włókien jest dobrze skorelowana z danymi eksperymentalnymi. Wpływ parametrów procesu na średnicę włókien był również analizowany. Stwierdzono, że niski wydatek polimeru, wyższa temperatura początkowa stopu jak również wyższa początkowa temperatura, początkowa prędkość i prędkość ssania powietrza powodują otrzymywanie cieńszych włókien. Stwierdzono również, że podczas wzrostu szczeliny dyszy średnica włókien początkowo zmniejsza się ale następnie ponownie wzrasta. Otrzymane wyniki obserwacji skłoniły autorów do dalszych badań dla określenia jak cienkie włókna można uzyskać w procesie spun-bonded i jakie inne czynniki wpływają na średnicę włókien. Przeprowadzone badania wskazują na duże możliwości wykorzystania ich przy komputerowo wspomaganym projektowaniu procesu spun-bonded.˙