聚合物熔体拉伸：液膜铸造

在工业中，液膜铸造是生产薄聚合物膜的常见过程。铸造薄膜用于食品和纺织包装、弹力包装或塑料袋等应用场景。Simcenter STAR-CCM+ 提供液膜铸造模型和自由表面模型的组合，可让您对该过程进行模拟，并研究各种参数对生成的薄膜的影响。

在液膜铸造过程中，聚合物熔体穿过扁平狭缝模拉伸到冷却辊上，在该处快速冷却。冷却辊的速度高于模具出口处的熔体速度。此速度比称为拉伸比，导致聚合物在拉伸流中被拉伸和定向。材料属性和液膜铸造工艺条件对液膜形成有显著影响。

下图显示示意性液膜铸造工艺：



该图显示聚合物膜如何在由于质量守恒而退模后在宽度（缩口）和厚度方面减小。液膜铸造工艺取决于影响液膜形成的多个参数，包括：
  • 初始膜宽度：0.2 m
  • 模具出口处的液膜厚度：0.46 mm
  • 液膜长度 - 模具出口和液膜与冷却辊之间接触点之间的距离：0.23 m
  • 拉伸比 - 定义为冷却辊上的液膜速度与模具出口处的速度之比：
    图 1. EQUATION_DISPLAY
    DR=vLv0=15
    (5247)

本教程演示如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中对聚合物熔体的液膜铸造拉伸建模。您创建的几何体和网格仅对液膜自身进行建模。模具和冷却辊不计入几何，但其影响作为边界条件应用。计算网格为二维，并描述膜的宽度和长度。网格的最初形状是矩形，宽度为初始膜宽度。沿拉伸方向的膜宽度变化由自由表面模型计算得出。在稳态模拟过程中，网格根据预测的膜宽度使用变形器进行变形。液膜厚度不由网格解析，但通过液膜铸造模型作为标量计算，您可以分析其在二维网格上的分布状况。由于工艺配置基于中心线对称，因此只需对几何体的一半建模。