Non-adiabatic heating of polymer films under drawing

Abstract

Background: The produced mechanical work at tensile drawing is converted into heat almost completely and the polymer temperature rises. The temperature rise at adiabatic drawing for different polymers is 20-100°C.

Thermomechanical Characterization and Modeling of Cold-Drawing of Poly(ethylene Terephthalate)

“…The dissipation of energy and heating of matter due to plastic deformation is well known and accepted as a pivotal mechanism in the deformation and failure of thermoplastic polymers. Many publications describe self-heating effects for cold drawing and the necking phenomenon [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]. Haward gives a survey of different heating effects in thermoplastics due to deformation.…”

“…The actual values for the maximum temperature differ for the different publications, as they are highly dependent on the polymer and the method of measurement. Bazhenov tried using powder with different melting points to determine the actual temperature and found the temperature in cold-drawing of polyethylene terephthalate (PET) films to be above 140 °C for a crosshead speed of 1000 mm/min [7].…”

“…Most authors used thermography systems to determine the temperature evolution, with one of the first reported instances found from Cross et al [11] A dependence of the phenomena on the deformation rate is widely acknowledged. Bazhenov found for PET films a dependence of the engineering stress during neck propagation on the crosshead speed [7]. Liao and Meng found a dependence of the temperature rise in the transition zone in experiments on polypropylene (PP) and PET fibers, with a greater temperature rise in PET than polypropylene (PP) [4,12].…”

Unstable necking due to deformation softening of polybutylene succinate

“…Распространение шейки было автоколебательным во всём интервале скоростей испытательной машины, от 0,05 до 1000 мм/мин. Непосредственно перед падением напряжения на- При стационарном распространении шейки возрастание температуры описывается формулой [8] ΔT Автоколебательный характер распространения шейки объясняется эффектом деформационного размягчения ПБС. А именно после начала пластического течения дальнейшее течение полимерных стёкол облегчено.…”

“…ΔT -увеличение температуры, V -скорость растяжения, σ d -нижний предел текучести, rплотность, с -теплоёмкость, α -доля механической работы, выделяющейся в виде тепла, χ -коэффициент теплопроводности, b -коэффициент теплообмена с окружающей средой (теплоотдача в расчёте на 1 м 2 поверхности), l = L/L 0 -степень вытяжки в шейке, равная отношению длины образца после распространения шейки к начальной длине, h n и h -толщина неориентированной плёнки и шейки соответственно. Типичное значение коэффициента α составляет 0,8-0,9, а коэффициент b для ПЭТФ определён в[8] как 51 Дж/(м 2 ⋅ K). Расчёт ΔТ по формуле (1) показывает, что при V = = 0,05 мм/мин значение ΔТ ≈ 0,1 °С, и, следовательно, увеличением температуры можно пренебречь.…”