Page 52 - วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์
P. 52
7-40 วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์
แรงเฉือนที่กระทำ�ต่อห นึ่งหน่วยพ ื้นที่เรียกว ่าค วามเค้นเฉือน (shear stress) ใช้สัญลักษณ์ τ นอกจากน ี้ยัง
มีอัตราเฉือน (shear rate หรือ shear strain rate) ใช้สัญลักษณ์ ε แต่นิยมเขียนแ ทนด ้วย D ซึ่งห มายถ ึง ความต่าง
ของค วามเร็วร ะหว่างชั้นท ี่เคลื่อนที่ที่ม ีร ะยะห่างในแ นวตั้งฉ ากกับท ิศทางการเคลื่อนที่
D = dv (x, t)
dx
เมื่อพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นเฉือนกับอัตราเฉือนที่ได้จากการทดลองกับของเหลวใดๆ พบ
ว่าม ีสัมประสิทธ์ค ่าหนึ่งด ังนี้
τ = ηε
ค่าส ัมป ระสิทธ์น ี้คือ ความหนืด (viscosity) นั่นเองน ิยมใช้ส ัญลักษณ์ η ดังนั้น จึงเขียนส มการความหนืด
ใหม่ได้ว ่า τ
ε
η =
โดยท ั่วไปค วามหนืดเป็นฟังก ์ชันของอ ุณหภูมิ ความด ัน ความเค้นเฉือน และอ ัตราเฉือน มีค ่าแ ปรเปลี่ยนต าม
ตัวแปรด ังก ล่าว ดังนั้นก ารรายงานค ่าความหนืดจึงควรร ะบุส ภาวะของต ัวแปรเหล่านี้ด้วย
การไหลข องพ อลิเมอร์ จำ�แนกเป็น 2 แบบ คือ การไหลแบบ นิวท อเนียน (Newtonian flow) และการไหล
แบบไม่ใช่น ิวท อเนียนหรือแ บบน อนนิวท อเนียน (Non-Newtonian flow)
1) การไหลแ บบ นวิ ท อเนยี น เปน็ การไหลท คี่ วามเคน้ เฉอื นจ ะแ ปรต ามอ ตั ราเฉอื นด ว้ ยส ดั สว่ นค งทเี่ สมอ
เพื่อให้ข องไหลเคลื่อนที่ด ้วยอ ัตราเร็วค งที่ ซึ่งเป็นไปต ามก ฎค วามห นืดข องน ิวต ันซ ึ่งเป็นการไหลห รือก ารเปลี่ยนแปลง
รูปร่างที่ไม่สามารถผันกลับไปสู่สภาพเดิมได้ เรียกของไหลที่มีการไหลแบบนี้ว่า ของไหลนิวทอเนียน (Newtonian
fluid)
2) การไหลแบบไม่ใช่นิวทอเนียน เป็นการไหลที่เมื่ออัตราเฉือนเปลี่ยนแปลง ความเค้นเฉือนจะ
ไม่เปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนของอัตราเฉือนที่เปลี่ยน เรียกของไหลที่มีการไหลแบบนี้ว่า ของไหลนอนนิวทอเนียน
(Non-Newtonian fluid)
ความหนืดของของไหลหาได้จากความชันของเส้นกราฟความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นเฉือนกับ
อัตราเฉือน โดยที่การไหลแบบนิวทอเนียนได้ลักษณะของเส้นกราฟที่เป็นเส้นตรง แสดงว่ามีความชันของเส้นตรง
ค่าเดียว หมายความว่าข องไหลแ บบ นิวท อเนียนน ั้นม คี วามห นืดเพียงค ่าเดียวเสมอ ส่วนก ารไหลแ บบไมใ่ชน่ ิวท อเนียน
ได้ลักษณะของเส้นกราฟเป็นเส้นโค้ง แสดงว่ามีความชันหลายค่าตามความโค้งของเส้น ดังนั้นของไหลแบบไม่ใช่
นิวท อเนียนม ีค วามห นืดห ลายค ่าต ามก ารเปลี่ยนแปลงข องอ ัตราเฉือนห รือค วามเค้นเฉือน ซึ่งส ามารถห าความห นืดได้
จากค ่าความชันบ นเส้นโค้ง ณ อัตราเฉือนหรือค วามเค้นเฉือนค ่าหนึ่ง
