ダイスウェル

流体力学では、ダイスウェル、押し出しスウェル、またはバラス効果は、ポリマー処理でよく見られる現象です。ダイスウェルは、ポリマー材料の流れがダイ（ポリマー材料を成形または切断するための製造用の専用ツール）に押し込まれるポリマー押し出しの際に発生します。ダイスウェルは、ポリマーの流れがダイに入ることで圧縮され、その後、ダイを出た後、ポリマーの以前の形状と体積に部分的に回復または「膨張」する例です。そのため、ダイスウェルと呼ばれます。バラス効果は、1893年に発表した発見者カール・バラスにちなんで名付けられました。 ^[1]

ダイスウェルは、フローストリーム内のポリマーのエントロピーと緩和に直接関係する現象です。最初、フローストリームはダイに入る前に一定の速度を持ち、ストリーム内のポリマーはほぼ球状の構造をとり、エントロピーを最大化します。ダイからの押し出しにより、ポリマーフローストリームの流量が増加します。ポリマーがダイ内で時間を過ごし、大幅に増加した流量の影響を受けると、ポリマーは球状を失い、流量の増加により長くなります。ダイ内のポリマーの時間スケールが十分に長い場合、物理的な絡み合いが緩和される可能性があります。ポリマーストリームがダイを離れると、残っている物理的な絡み合いにより、ダイストリーム内のポリマーは以前の形状と球状の体積の一部を取り戻し、エントロピーを最大化するほぼ球状の構造に戻ります。^[2]

ポリマー鎖の絡まりの解消は運動プロセスであるため、ダイが長いほど、ポリマー ストリーム内の物理的な絡まりが解消される時間が長くなります。ダイが長く、ポリマー フロー ストリームが遅い場合、ダイの膨張はそれほど顕著ではありません。これは、ダイが長いほど、流量の増加にさらされたポリマーが絡まりを解消する時間が長くなるためです。この特性緩和時間によって、ダイの膨張を最小限に抑えるためにポリマーがダイ内で過ごす時間の長さが決まります。