Indledning
En vellykket polymerforarbejdning kræver en grundig forståelse af materialets adfærd under reelle produktionsforhold. Mens forskydningsviskositet ofte måles og anvendes til procesoptimering, giver strækningsviskositet ofte de manglende oplysninger, der er nødvendige for at forstå problemer såsom ustabil strømning, filmdefekter, dyseudvidelse, indsnævring eller dårlig produktkvalitet.
Rosands højtrykskapillærreometer gør det muligt at bestemme både forskydningsviskositet og strækningsviskositet i én enkelt måling, hvilket giver værdifuld indsigt i materialets ydeevne under ekstrudering, blæsestøbning og andre strækningsbaserede strømningsprocesser.
Ekstensional viskositet: Når forskydningsviskositeten ikke er tilstrækkelig
Materialer kan udvise næsten identisk viskositetsadfærd ved forskydning, men opføre sig meget forskelligt under forarbejdningen. I sådanne tilfælde afslører strækviskositeten ofte forskelle, da den – i modsætning til måling af forskydningsviskositet – er meget følsom over for molekylær struktur og molekylvægtfordeling.
For forarbejdningsvirksomheder og materialeudviklere kan det at stole udelukkende på forskydningsviskositeten føre til en ufuldstændig karakterisering af materialet og uventede produktionsudfordringer.
Udfordringen: At undgå, at materiale sætter sig fast i udløbsområdet på konventionelle dyseåbninger
Den ekstensionelle viskositet i Rosand-reometeret bestemmes ved at måle trykfaldet ved dysens indgang. Ved anvendelse af konventionelle dyser med nul længde (åbning) kan materialet klæbe fast og ophobes ved dysens udgang, især ved test af meget elastiske polymersmeltemasser.
Dette kan medføre:
- Overvurderede værdier for strækviskositet (Pen) ved indgangstrykfaldet
- Dårlig repeterbarhed
- Fejlagtig fortolkning af materialegenskaber
- Manglende evne til at identify e vigtige effekter, såsom deformationshærdning
Løsningen: FreeFlow Die-teknologien
For at overvinde disse begrænsninger har NETZSCH i samarbejde med professor Martin Zatloukal ved TBU Zlín udviklet den innovative FreeFlow-dyse (figur 1). Dens optimerede geometri forhindrer, at materiale sætter sig fast i det efterfølgende område. Dermed kan trykfaldet ved indgangen måles nøjagtigt og reproducerbart.
Fordelene er indlysende:
- Nøjagtige målinger af viskositet ved forlængelse
- Forbedret reproducerbarhed
- Pålidelig påvisning af deformationshærdning og blødgøring
- Øget tillid til de reologiske data
Udviklet til reelle databehandlingsopgaver
FreeFlow-matricer fås i både cirkulære og rektangulære udformninger. Dette giver brugerne mulighed for at undersøge forskydningsviskositeten samt:
- Enaksial strækningsviskositet til anvendelser såsom blæsestøbning og fiberspinding
- Plan udstrækningsviskositet til støbt filmekstrudering og evaluering af indsnævringseffekter
Dette giver en mere omfattende forståelse af materialets adfærd under procesrelevante deformationsbetingelser.
Dine fordele i kort form
- Der klæber ikke materiale fast i området nedstrøms efter udgangen fra matricen
- Høj pålidelighed af reologiske målinger
- Præcis bestemmelse af strækviskositet
- Pålidelig detektion af deformationshærdning og -blødgøring
- Materialekarakterisering under realistiske forarbejdningsbetingelser
- Effektiv materialeudvikling og procesoptimering
Konklusion
FreeFlow-dysen udvider mulighederne for Rosands højtrykskapillærreometer ved at muliggøre yderst pålidelige målinger af forskydnings- og strækviskositet. Ved at forhindre, at materialet klæber fast i det efterfølgende område efter dysens udgang, og ved at minimere målefejl, leverer den de nøjagtige reologiske oplysninger, der er nødvendige for effektiv produktudvikling, forbedret processtyring og øget produktionsydelse.