Základy kapilární reometrie

Jaké údaje lze získat pomocí kapilárního reometru?

• Viskozita taveniny

Viskozitu si lze představit jako tekutost kapaliny, neboli jak moc odolává toku. Viskozita, η, se vyjadřuje jako poměr smykového napětí (síly na jednotku plochy) a smykové rychlosti (rychlosti změny smykové deformace). [2]

• Chování při vysoké smykové rychlosti

Smyková rychlost je rychlost, při které dochází ke střihu nebo deformaci kapaliny během proudění. Odborněji řečeno je to rychlost, kterou se vrstvy kapaliny pohybují kolem sebe. Pokud například někdo rychle rozetře velmi tenkou vrstvu masti, krému nebo pleťového mléka na kůži, pak je smyková rychlost mnohem vyšší, než když je tento materiál pomalu vytlačován z tuby. [3]

• Roztahovací vlastnosti

K extenznímu toku dochází, když materiál není v kontaktu s pevnými hranicemi, jako je tomu při tažení vláken, vláken, filmů, fólií nebo nafukování bublin. Extenzní povahu mají také konvergentní toky na vstupech do lisovacích forem. [4] Mezi extenzní vlastnosti patří extenzní deformační rychlost a extenzní viskozita.

• Lom taveniny (nestabilita toku)

Lom taveniny je definován jako jev způsobený nadměrným smykovým napětím působícím na roztavenou pryskyřici, které vede ke vzniku drsností v extrudátu. [5] Jedná se o nežádoucí povrchový efekt, který může ovlivnit i vlastnosti dílu. Protože k němu dochází při vysokých smykových napětích u zkoumaného materiálu, lze jej omezit nebo eliminovat snížením průchodnosti.

• RelaxacePokud na pryžovou směs působí konstantní deformace, síla potřebná k udržení této deformace není konstantní, ale s časem klesá; toto chování se nazývá relaxace napětí. Proces odpovědný za relaxaci napětí může být fyzikální nebo chemický a za normálních podmínek probíhají oba současně. Relaxace napětí (relativní)

RelaxacePokud na pryžovou směs působí konstantní deformace, síla potřebná k udržení této deformace není konstantní, ale s časem klesá; toto chování se nazývá relaxace napětí. Proces odpovědný za relaxaci napětí může být fyzikální nebo chemický a za normálních podmínek probíhají oba současně. Relaxace napětí je časově závislý pokles napětí při konstantní deformaci. Toto charakteristické chování polymeru se studuje tak, že se na vzorek aplikuje pevná velikost deformace a měří se zatížení potřebné k jejímu udržení v závislosti na čase. [6]

• Pevnost v tavenině

Pevnost taveniny lze popsat jako odolnost polymerní taveniny vůči protahování. Pevnost taveniny materiálu souvisí s propleteností molekulárních řetězců polymeru a jeho odolností proti rozpletení při deformaci. Vlastnosti polymeru ovlivňující odolnost proti rozplétání jsou molekulová hmotnost, distribuce molekulové hmotnosti (MWD) a větvení molekul. S rostoucími vlastnostmi se zlepšuje pevnost taveniny při nízkých smykových rychlostech. [7] Je to důležitá vlastnost pro úspěšné vytlačování plastových materiálů.

• Nabobtnání formy

K bobtnání matrice dochází, když materiál vytéká z kapilární matrice. Jedním ze způsobů, jak vysvětlit bobtnání v matrici, je zvážit schopnost polymerní taveniny zapamatovat si historii svého toku. Myšlenka spočívá v tom, že si představíme tekutý prvek pohybující se ze zásobníku do kapilární matrice jako krátký, tlustý válec, který je stlačován do dlouhého, štíhlého válce. Pokud je doba setrvání tekutého prvku v matrici kratší než doba jeho slábnoucí paměti (relaxační doba), bude se snažit vrátit do svého původního tvaru a vyvolat efekt bobtnání matrice. [8]

• chování pvT a stlačitelnost

chování pvT zkoumá vztah mezi tlakem a objemem v materiálu. Dále udává, jak je polymerní tavenina stlačitelná. Vzhledem k tomu, že polymery se zpracovávají při vysokých teplotách a tlacích, má vztah mezi tlakem, objemem a teplotou velký význam.