การบวมตัว (Die-Swell) ของพอลิเมอร์หลอมเหลว (Polymer melt)

กระบวนการขึ้นรูปพอลิเมอร์ (polymer processing) เป็นการแปรสภาพวัสดุพอลิเมอร์ (polymer material) เป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป โดยผ่านกระบวนการให้และระบายความร้อน (heating and cooling processes) ภายใต้ความดัน และสมบัติทางการไหล (rheological properties) ของพอลิเมอร์ ที่มีความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นแรงเฉือน (shear stress) ขึ้นกับอัตราเฉือน (shear rate) และค่าความหนืดเฉือน (shear viscosity) โดยใช้เป็นตัวกำหนดความเหมาะสมและสภาวะของกระบวนการผลิต รวมถึงคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ โดยปัจจัยที่มีผลต่อการไหล (flow) ของพอลิเมอร์หลอมเหลว (polymer melt) ได้แก่ อุณหภูมิ อัตราเฉือน ความดัน เป็นต้น ผลผลิตที่ได้จากกระบวนการขึ้นรูปพอลิเมอร์ เช่น กันชนรถ ขวดแชมพู แก้วน้ำ ถุงพลาสติก เป็นต้น กระบวนการขึ้นรูปพอลิเมอร์มีหลายกระบวนการ แต่กระบวนการที่กำลังศึกษาคือกระบวนการอัดรีด (extrusion process) ชิ้นงานที่ได้ในกระบวนการนี้มีหลายอย่างเช่น การผลิตท่อพีวีซี การเคลือบสายไฟ เป็นต้น ลักษณะของชิ้นงานที่ได้จะเป็นไปตามรูปร่างของปลายดาย (die) ซึ่งพบได้มากในปัญหาการบวมตัวของพอลิเมอร์ที่บริเวณปลายดาย ทำให้ชิ้นงานที่ได้ขาดคุณภาพและลักษณะตามที่ต้องการ

การบวมตัวของพอลิเมอร์เกิด ณ จุดต่อบริเวณปลายดายและอากาศ เรียกว่าจุดเอกฐาน (singular point) อันเนื่องมาจากการลื่นไหลของพอลิเมอร์หลอมเหลว จึงมีแรงเข้ากระทำที่ปลายดายมีค่าสูง เมื่อพอลิเมอร์หลอมเหลวพุ่งออกจากดายจะทำให้เกิดการบวมตัว (die-swell) ขึ้น บางกรณีอาจเกิดเป็นรอยฟันฉลามบนผิวของพอลิเมอร์หลอมเหลว (sharkskin) และบางกรณีเกิดการเสียรูปทรงของพอลิเมอร์หลอมเหลว (melt fracture) จึงทำให้นักวิจัยและนักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจทำการค้นคว้าและวิจัยเกี่ยวกับสมบัติต่างๆ ของของไหล (fluid) เพื่อศึกษาผลกระทบที่มีต่อพฤติกรรมการไหลและรูปร่างของของไหลที่เปลี่ยนแปลงไป