| Published: 

من معدلات القص المنخفضة إلى العالية: NETZSCH تصل إليهم جميعًا

مقدمة

يعتمد معدل القص المهم للقياسات الانسيابية على التطبيق. ففي عملية سريعة مثل الرش، حيث يتم دفع المادة بسرعة من خلال فتحة، تكون معدلات القص العالية تصل إلى 100,000 ث-1. وعلى العكس من ذلك، فإن بثق البوليمر، الذي يتميز بلزوجة أعلى بكثير، يتم بسرعات أقل بكثير؛ وعادةً ما تكون أقل من 1000 مرة. وتستخدم معدلات قص أقل حتى لوصف عمليات بطيئة للغاية مثل التسوية.

إصدارات مقياس الريومتر

يعتمد اختيار مقياس الريومتر على معدل القص المطلوب. في حين أن Kinexus ، كمقياس ريومتر دوراني، هو الأداة المفضلة للقياس في نطاق معدل القص المنخفض، سيعمل المرء مع مقياس الانسيابية الشعرية من روزاند للوصول إلى معدلات قص عالية تصل إلى 1,000,000 ث-1.

فيما يلي، يتم الحصول على منحنى اللزوجة لمادة البولي بروبلين على مدى 7 عقود تقريبًا. ولهذا الغرض، تم استخدام كل من مقياس الانسيابية الدورانية NETZSCH Kinexus ومقياس الانسيابية الشعرية NETZSCH Rosand (انظر شروط القياسات في الجدول 1).

الجدول 1: شروط القياس

الآلةكيnexus
العينةالبولي بروبلين
الهندسةصفيحة لوحة، القطر: 25 مم
درجة الحرارة190°C
فجوة القياس1 مم
التردد10-3 إلى 10 هرتز
إجهاد القص1,000 باسكال
الآلةروزاند
درجة الحرارة190°C
قالب شعريالقطر: 1 مم و0.5 مم، الطول: 16 مم
القالب الصفريالقطر: 1 مم و0.5 مم، الطول: 0.25 مم
جانب محول الضغط الشعري10,000 رطل لكل بوصة مربعة (689.5 بار)
جانب محول الضغط صفر1,500 رطل لكل بوصة مربعة (103.4 بار)

ملاحظات حول شروط القياس

  • Kinexus مقياس الريومتر الدوراني
    تم إجراء مسح للتردد، وليس كما قد يظن المرء قياس الدوران. هنا، تم استخدام قاعدة كوكس-ميرز التي تنص على أنه بالنسبة للبوليمرات غير المملوءة، تعطي لزوجة القص المعقدة مقابل التردد نفس قيم لزوجة القص مقابل معدل القص. وتتميز قياسات التذبذب عن قياسات الدوران بأن المادة تُقاس في حالة السكون. وبالتالي، لا يتعرض البوليمر لقوى الطرد المركزي ولن ينفد من الفجوة كما قد يحدث أثناء قياسات الدوران عند معدلات القص العالية. ستجد المزيد من المعلومات حول هذا الموضوع في الملاحظتين التطبيقيتين 236 و243 [1، 2].
  • مقياس الريومتر الشعري من روزاند
    تم استخدام القالب بقطر 1 مم للحصول على معدلات قص تصل إلى 10000 ثانية-1، بينما تم الوصول إلى معدلات قص أعلى باستخدام القالب بقطر 0.5 مم.

نتائج القياس

يصور الشكل 1 منحنى اللزوجة المركب للبولي بروبيلين المقيس في مقياس الانسيابية الدورانية والشعيرية. في نطاق معدل القص المنخفض، تُظهر المادة سلوكًا نيوتونيًا: لا تعتمد لزوجة القص على معدل القص. في هضبة القص الصفرية هذه، تبلغ لزوجة القص 4400 باسكال/ثانية.

بالنسبة لمعدلات القص المرتفعة، يكون البوليمر رقيق القص: تنخفض لزوجة القص مع زيادة معدلات القص. في هذا النطاق، يكون إجهاد القص المطبق مرتفعًا بما يكفي لفك تشابك سلاسل البوليمر. ويمكنها أن تنزلق ضد بعضها البعض، مما يسهل التدفق، ويفسر انخفاض لزوجة القص.

1) المنحنيات الناتجة عن القياسات التي تم إجراؤها باستخدام Kinexus (مقياس الانسيابية الدورانية، باللون البرتقالي) وروساند (مقياس الانسيابية الشعرية، باللون الأزرق)

الخاتمة

وبفضل هذا المزيج الفريد من قياسات مقياس الانسيابية الدورانية والشعيرية التي يوفرها NETZSCH ، يتم تحقيق نطاقات معدل قص واسعة جدًا. وهذا مهم، على سبيل المثال، بالنسبة للبوليمرات، لأن سلوكها يعتمد بشدة على معدل القص الذي تتعرض له.

Literature

  1. [1]
    AN 236: كيفية الحصول على لزوجة القص لذوبان البوليمر بقياس التذبذب: قاعدة كوكس-ميرز
  2. [2]
    AN 243: كيفية تطبيق قاعدة كوكس-ميرز: دليل خطوة بخطوة