مقدمة
تتطلب المعالجة الناجحة للبوليمرات فهمًا شاملاً لسلوك المواد في ظل ظروف التصنيع الفعلية. وفي حين تُقاس لزوجة القص وتُستخدم عادةً لتحسين العمليات، فإن لزوجة التمدد غالبًا ما توفر المعلومات الناقصة اللازمة لفهم مشكلات مثل عدم استقرار التدفق، أو عيوب الأغشية، أو انتفاخ القالب، أو انقباض العنق، أو رداءة جودة المنتج.
يتيح مقياس اللزوجة الشعري عالي الضغط من Rosand تحديد كل من اللزوجة القصية والتمديدية في قياس واحد، مما يوفر رؤية قيّمة حول أداء المادة أثناء عمليات البثق، والقولبة بالنفخ، وعمليات التدفق التمددي الأخرى.
اللزوجة التمددية: عندما لا تكفي اللزوجة القصية
قد تُظهر المواد سلوكًا متطابقًا تقريبًا من حيث لزوجة القص، في حين تختلف أدائها بشكل كبير أثناء المعالجة. وفي مثل هذه الحالات، غالبًا ما تكشف لزوجة التمدد عن هذه الاختلافات؛ لأنها، مقارنةً بقياس لزوجة القص، تتميز بحساسية عالية تجاه البنية الجزيئية وتوزيع الوزن الجزيئي.
وبالنسبة للمصنعين ومطوري المواد، فإن الاعتماد حصريًّا على لزوجة القص قد يؤدي إلى توصيف غير كامل للمواد وتحديات إنتاجية غير متوقعة.
التحدي: تجنب التصاق المواد في منطقة مخرج قوالب الفتحة التقليدية
يتم تحديد اللزوجة التمددية في مقياس اللزوجة «روزاند» من خلال قياس انخفاض الضغط عند مدخل القالب. وعند استخدام القوالب التقليدية ذات الطول الصفري (الفتحة)، قد تلتصق المادة وتتراكم عند مخرج القالب، لا سيما عند اختبار ذوبان البوليمرات عالية المرونة.
وقد يؤدي ذلك إلى:
- المبالغة في تقدير قيم اللزوجة التمددية لانخفاض الضغط عند المدخل (Pen)
- تكرارية ضعيفة
- تفسير خاطئ لخصائص المادة
- عدم identify تأثيرات مهمة مثل تصلب الإجهاد
الحل: تقنية FreeFlow Die
وللتغلب على هذه القيود، قامت شركة NETZSCH بتطوير قالب «FreeFlow» المبتكر (الشكل 1) بالتعاون مع الأستاذ الدكتور مارتن زاتلوكال من جامعة TBU زلين. وتمنع هندسته المُحسَّنة التصاق المواد في المنطقة الواقعة بعد المدخل. ونتيجة لذلك، يمكن قياس انخفاض الضغط عند المدخل بدقة وبطريقة قابلة للتكرار.
المزايا واضحة:
- قياسات دقيقة للزوجة عند التمدد
- تحسين قابلية التكرار
- الكشف الموثوق عن سلوك التصلب والتليين الناتج عن الإجهاد
- زيادة الثقة في البيانات الريولوجية
مصمم لتطبيقات المعالجة الفعلية
تتوفر قوالب FreeFlow بتصميمات هندسية دائرية ومستطيلة على حد سواء. وهذا يتيح للمستخدمين دراسة لزوجة القص بالإضافة إلى:
- لزوجة التمدد أحادي المحور لتطبيقات مثل القولبة بالنفخ وغزل الألياف
- اللزوجة التمددية المستوية في عمليات بثق الأغشية المصبوبة وتقييم تأثيرات تضييق العنق
وينتج عن ذلك فهم أكثر شمولية لسلوك المواد في ظل ظروف التشوه ذات الصلة بالعملية.
نظرة عامة على المزايا التي تحصل عليها
- لا يوجد أي مادة عالقة في المنطقة الواقعة بعد مخرج القالب
- موثوقية عالية لقياسات الريولوجيا
- تحديد دقيق للزوجة التمددية
- الكشف الموثوق عن تصلب وتليين الإجهاد
- تحديد خصائص المادة في ظل ظروف معالجة واقعية
- تطوير فعال للمواد وتحسين العمليات
الخلاصة
توسع قوالب «FreeFlow» من قدرات مقياس اللزوجة الشعري عالي الضغط من «Rosand» من خلال تمكين إجراء قياسات موثوقة للغاية للزوجة القصية والتمديدية. ومن خلال القضاء على التصاق المادة في المنطقة التالية لمخرج القالب وتقليل أخطاء القياس إلى أدنى حد، فإنها توفر المعلومات الريولوجية الدقيقة اللازمة لتطوير المنتجات بكفاءة، وتحسين التحكم في العمليات، وتعزيز أداء التصنيع.