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 مقياس الانسيابية الشعرية من Rosand للوصول إلى معدلات قص عالية تصل إلى 1,000,000 ثانية-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
| الآلة | كينيكسوس |
|---|---|
| العينة | البولي بروبلين |
| الهندسة | صفيحة لوحة، القطر: 25 مم |
| درجة الحرارة | 190°C |
| فجوة القياس | 1 مم |
| التردد | 10-3 إلى 10 هرتز |
| إجهاد القص | 1,000 باسكال |
| الآلة | روزاند |
|---|---|
| درجة الحرارة | 190°C |
| قالب شعري | القطر: 1 مم و0.5 مم، الطول: 16 مم |
| القالب الصفري | القطر: 1 مم و0.5 مم، الطول: 0.25 مم |
| جانب محول الضغط الشعري | 10,000 رطل لكل بوصة مربعة (689.5 بار) |
| جانب محول الضغط صفر | 1,500 رطل لكل بوصة مربعة (103.4 بار) |
ملاحظات حول شروط القياس
- Kinexus Rheometer 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.
الخاتمة
وبفضل هذا المزيج الفريد من قياسات مقياس الانسيابية الدورانية والشعيرية التي تقدمها NETZSCH، يتم تحقيق نطاقات معدل قص واسعة جدًا. وهذا مهم، على سبيل المثال، للبوليمرات، لأن سلوكها يعتمد بشدة على معدل القص الذي تتعرض له.