Procesem indukované tepelné a viskoelastické vlastnosti dílů vyrobených vytlačovacím vyfukováním

Esther Dorothea Victoria Ramakers-van Dorp

Doctoral thesis

Process-Induced Thermal and Viscoelastic Behavior of Extrusion Blow Molded Parts

Abstract:

Práce se zabývá vztahem mezi strukturními, procesními a výslednými mechanickými vlastnostmi HDPE zpracovaného technologií vytlačovacího vyfukování. Pro určitý teplotní rozsah byla statisticky potvrzena závislost mechanických vlastností vyfukovaných prvků na směru toku, rozfukovacím poměru a teplotě formy. Orientace taveniny podpořená vyšším rozfukovacím poměrem a teplotou formy vede ke zvýšení krystalinity. Pro podchycení lokálních změn ve viskoelastických vlastnostech byla, spojením indentační metody s mechanickou dynamickou analýzou, vyvinuta nová mikro-indentační metoda, a její relevance byla potvrzena pro vybrané polymerní materiály. Byl kvantifikován vliv rozložení teplotního pole na lokání změny ve struktuře i mechanických vlastnostech, a na základě dosažených výsledků byl sestaven model pro výpočet 3D anizotropického koeficientu teplotní roztažnosti jako funkce procesem indukované krystalizace. Modelem predikované a měřené hodnoty koeficientu teplotní roztažnosti vykazují shodu do 70 °C.

Abstract:

Process-dependent thermo-mechanical viscoelastic properties and the corresponding morphology of HDPE extrusion blow molded (EBM) parts were investigated. Evaluation of bulk data showed that flow direction, draw ratio, and mold temperature influence the viscoelastic behavior significantly in certain temperature ranges. Flow induced orientations due to higher draw ratio and higher mold temperature lead to higher crystallinities. To determine the local viscoelastic properties, a new microindentation system was developed by merging indentation with dynamic mechanical analysis. The local process-structure-property relationship of EBM parts showed that the cross-sectional temperature distribution is clearly reflected by local crystallinities and local complex moduli. Additionally, a model to calculate three-dimensional anisotropic coefficients of thermal expansion as a function of the process dependent crystallinity was developed based on an elementary volume unit cell with stacked layers of amorphous phase and crystalline lamellae. Good agreement of the predicted thermal expansion coefficients with measured ones was found up to a temperature of 70 °C.

Keywords

vyfukovací vytlačování, vztah mezi procesními, strukturními a užitnými vlastnostmi, lokální viskoelastické vlastnosti, mikroindentace, koeficient teplotní roztažnosti

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 9. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 12. 12. 2019

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Process Engineering / Tools and Processes