قصة نجاح العميل
فهم انكسار الذوبان في معالجة البوليمر باستخدام NETZSCH مقياس الانكسار الشعري
هذه قصة نجاح عميل كتبها دون فليمنج. وبصفته مؤسس شركة Fleming Polymer Testing، فهو يقدم خدمات الاختبار التعاقدي لصناعة البوليمر منذ عام 1988، باستخدام أجهزة قياس الانسيابية الشعرية RH2000 وRH7 وRH10 NETZSCH.
مقدمة دون فليمنج
"اسمي دون فليمنج. تخرجت في الهندسة الميكانيكية في جامعة برادفورد قبل أن أحصل على درجة الدكتوراه في نفس القسم. كانت المجالات الجوهرية لأبحاثي هي البثق التفاعلي لرغاوي البولي إيثيلين منخفض الكثافة المتشابك ورغاوي البولي إيثيلين تيرفثالات البولي إيثيلين تيرفثالات البولي إيثيلين المربوط عبر البثق المزدوج اللولب، وكان مقياس الانسيابية الشعرية في القسم جزءًا أساسيًا من هذا العمل، مما أدى في النهاية إلى عملي في شركة Rosand في أوائل التسعينيات. قمت بتأسيس شركة Fleming Polymer Testing في عام 1998 باستخدام قياس الانسيابية الشعرية كحجر الزاوية في عملي في توفير أعمال الاختبار التعاقدية لصناعة البوليمر.
عند بدء العمل، كان من المسلم به أن مقياس الانسيابية سيكون مقياس الانسيابية هو مقياس روزاند ثنائي التجويف، وبعد أن رأيت العديد من مقاييس الانسيابية الأخرى في هذا المجال، لم يكن هناك شك في أن مقياس روزاند كان ولا يزال الأداة الأولى.
وتمتلك الشركة الآن أجهزة RH2000وRH7 وRH10. وقد عملت الأجهزة الثلاثة على مجموعة من المواد، وليس فقط البوليمرات، وسمحت مرونتها وحساسيتها بإجراء أعمال معقدة مثل الكسر الذائب الموصوف أدناه بسهولة.
الهدف: حل مشاكل عملية البوليمر الواقعية
ومنذ ذلك الحين، توسعت الأعمال وتوطدت لتشمل توزيع مجموعة برامج محاكاة التدفق Compuplast، والتي تعتمد بالطبع بشكل كبير على البيانات المستمدة من مقياس الانسيابية. وقد مكنني هذا العمل من السفر إلى العديد من أكبر شركات البوليمر في العالم لتقديم التدريب والندوات على حد سواء، ولربط الجوانب الأكاديمية لقياس الانسيابية بحل مشاكل العمليات الواقعية. وتعني العناصر الروتينية للاختبار إلى جانب صرامة محاكاة التدفق أن جميع جوانب قدرة مقياس الريومتر يتم ممارستها من انتفاخ القالب إلى انزلاق الجدار والتكسر الذائب إلى اللزوجة التمددية.
فهم الانكسار الذائب والتمزق الذائب في معالجة البوليمر
يعد الكسر الذائب أحد أكثر مجالات معالجة البوليمر إثارة للاهتمام وإثارة للمشاكل في معالجة البوليمر. ينتج عن الكسر الذائب أن يصبح سطح البوليمر المبثوق خشنًا ومتموجًا كما هو موضح في الشكل 1.
من الواضح أن هذه مشكلة خطيرة إذا احتجنا، وفي معظم الحالات، نحتاج إلى أن يكون سطح منتجنا أملس وخالٍ من العيوب؛ فلا أحد يريد إنتاج كابل أو مقطع جانبي أو أنبوب رديء المظهر! لقد خضعت أسباب الكسر الذائب والظاهرة الشقيقة له، وهي التمزق الذائب، للتدقيق الأكاديمي لعقود، دون أن يكون هناك إجماع كبير في الآراء. ومع ذلك، هناك جانب واحد لا خلاف عليه وهو أنه يحدث عند ضغط محدد وحرج ولا يمكن قياس هذا الضغط إلا على مقياس الانكسار الشعري.
ويوضح الشكل 2 تقلبات الضغط التي يتعرض لها مقياس الانسيابية عند مواجهة بوليمر التكسير الذائب. وبمجرد أن تبدأ التشوهات السطحية، يواجه محول ضغط القالب الطويل تموجًا دوريًا لا يمكن خلاله تحقيق توازن الضغط؛ ومن أجل حساب قيمة إجهاد القص، يجب أن يكون الضغط في حالة توازن.
إذا لم نكن مدركين لهذه الظاهرة، فغالبًا ما ننتج دالة لزوجة القص التي تبدو مثل تلك الموجودة في الشكل 3 حيث توجد منطقة هضبة. هذه الهضبة ليست حقيقية، ولكنها مظهر من مظاهر كيفية بحث مقياس الانسيابية عن ضغط التوازن، ولا يستطيع العثور على ضغط التوازن، ثم ينتقل إلى معدل القص التالي. على الرغم من أن هذه النتيجة ليست حقيقية، إلا أنها تدل على وجود كسر ذائب وغالبًا ما يؤكد الفحص البصري للبثق ذلك. وعلاوة على ذلك، يمكن استخلاص إجهاد القص الحرج من الشكل 3 باعتباره إجهاد القص حيث تبدأ الهضبة؛ 500 كيلو باسكال في هذه الحالة.
يؤكد العمل الأكاديمي أن الإجهاد الحرج مستقل عن درجة الحرارة ومتوسط الوزن الجزيئي الوزني، وبالتالي يستحيل التشعيع بشكل أساسي إذا تم الاحتفاظ بالإنتاجية الجماعية و/أو هندسة القالب.
يوضح الشكل 4 الكسر الذائب الذي يظهر في البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة المحفز بالميتالوسين بنسبة 100%، ويتضح أن الإجهاد الحرج يبلغ حوالي 450 كيلو باسكال. وعند مضاعفة الميتالوسين بنسب متزايدة من درجة زيجر ناتا المحفزة، يتضح أن الإجهاد الحرج ينخفض؛ فعند الانخفاض إلى نسبة 60% من الميتالوسين ينخفض الإجهاد الحرج إلى حوالي 410 كيلو باسكال، وينخفض إلى حوالي 340 كيلو باسكال عند نسبة 20%.
توفر هذه النتيجة المهمة إحدى الطرق القليلة التي يمكن من خلالها تقليل الإجهاد الحرج وكيف يمكن اكتشافه وقياسه فقط باستخدام قياس الانسيابية الشعرية."
شكر وتقدير
شكرًا جزيلًا لدون فليمنج من شركة Fleming Polymer Testing لمشاركته خبرته في مجال الكسر الذائب في معالجة البوليمر. لقد أوضح دون كيف يمكن قياس إجهاد القص الحرج وفهمه - محولاً سلوك التدفق المعقد إلى رؤى قيمة. نحن فخورون بدعم هذا العمل المهم من خلال أجهزة قياس الانسيابية الموثوقة وعالية الدقة.
