Introducción
Para que el procesamiento de polímeros resulte satisfactorio, es necesario comprender a fondo el comportamiento del material en condiciones reales de fabricación. Si bien la viscosidad de cizallamiento se mide y se utiliza habitualmente para la optimización de procesos, la viscosidad extensional suele aportar la información que falta para comprender problemas como la inestabilidad del flujo, los defectos en la película, el hinchamiento de la matriz, el estrechamiento o la mala calidad del producto.
El reómetro capilar de alta presión de Rosand permite determinar tanto la viscosidad de cizallamiento como la extensional en una sola medición, lo que proporciona información valiosa sobre el comportamiento del material durante la extrusión, el moldeo por soplado y otros procesos de flujo por elongación.
Viscosidad extensional: cuando la viscosidad de cizallamiento no es suficiente
Los materiales pueden presentar un comportamiento de viscosidad de cizallamiento prácticamente idéntico, aunque su comportamiento durante el procesamiento sea muy diferente. En tales casos, la viscosidad extensional suele revelar diferencias, ya que, en comparación con la medición de la viscosidad de cizallamiento, es muy sensible a la arquitectura molecular y a la distribución del peso molecular.
Para los procesadores y los desarrolladores de materiales, basarse únicamente en la viscosidad de cizallamiento puede dar lugar a una caracterización incompleta del material y a dificultades inesperadas en la producción.
El reto: evitar que el material se adhiera en la zona de salida de las matrices de orificio convencionales
La viscosidad extensional en el reómetro Rosand se determina midiendo la caída de presión en la entrada de la boquilla. Al utilizar boquillas convencionales de longitud cero (con orificio), el material puede adherirse y acumularse en la salida de la boquilla, especialmente cuando se analizan fundidos de polímeros altamente elásticos.
Esto puede dar lugar a:
- Valores sobreestimados de la viscosidad extensional (Pen) a partir de la caída de presión en la entrada
- Escasa repetibilidad
- Una interpretación errónea de las propiedades del material
- Incapacidad para e identify ar efectos importantes, como el endurecimiento por deformación
La solución: la tecnología FreeFlow Die
Para superar estas limitaciones, NETZSCH ha desarrollado la innovadora matriz FreeFlow (Figura 1) en colaboración con el profesor Martin Zatloukal, de la TBU de Zlín. Su geometría optimizada evita que el material se adhiera en la zona de salida. Como resultado, la caída de presión en la entrada puede medirse de forma precisa y reproducible.
Las ventajas son evidentes:
- Mediciones precisas de la viscosidad de extensión
- Mayor reproducibilidad
- Detección fiable del comportamiento de endurecimiento y ablandamiento por deformación
- Mayor confianza en los datos reológicos
Diseñado para aplicaciones de procesamiento reales
Las matrices FreeFlow están disponibles tanto en geometría circular como rectangular. Esto permite a los usuarios estudiar la viscosidad de cizallamiento, así como:
- La viscosidad extensional uniaxial para aplicaciones como el moldeo por soplado y el hilado de fibras
- La viscosidad extensional plana para la extrusión de película fundida y la evaluación de los efectos de estrechamiento
Esto permite obtener una comprensión más exhaustiva del comportamiento del material en condiciones de deformación relevantes para el proceso.
Sus ventajas de un vistazo
- No se produce adherencia de material en la zona situada aguas abajo tras la salida de la matriz
- Alta fiabilidad de las mediciones reológicas
- Determinación precisa de la viscosidad extensional
- Detección fiable del endurecimiento y ablandamiento por deformación
- Caracterización del material en condiciones de procesamiento realistas
- Desarrollo eficiente de materiales y optimización de procesos
Conclusión
La boquilla FreeFlow amplía las capacidades del reómetro capilar de alta presión de Rosand, ya que permite realizar mediciones de viscosidad de cizallamiento y extensional de gran fiabilidad. Al eliminar la adherencia del material en la zona situada aguas abajo tras la salida de la boquilla y minimizar los errores de medición, proporciona la información reológica precisa necesaria para un desarrollo eficiente de los productos, un mejor control de los procesos y un mayor rendimiento en la fabricación.