Pastamaisen materiaalin tiheystestit rotaatioreometrin avulla

Johdanto

Tiheysmittaukset tahnamaisille materiaaleille, kuten lämpöä johtaville tahnoille, polymeerisuloille, akkulietteille ja niin edelleen, ovat yleensä melko vaikeita. Niitä ei voida tehdä perinteisellä arkimedeeläisellä menetelmällä, koska nämä materiaalit saattavat imeä vettä upottamisen aikana tai niitä on tutkittava korkeissa lämpötiloissa, kuten polymeerisuloja. Monissa testeissä tarvitaan kuitenkin tiheysarvo indeksinä jatkoanalyysejä varten. Esimerkkeinä voidaan mainita tiheyden soveltaminen lämpötahnan lämmönjohtavuuden laskemiseen laserleimausanalyysin (LFA) avulla, näytteen alkuperäisen tiheyden käyttäminen referenssinä lämpölaajenemisen analysoinnissa dilatometriassa (DIL) ja tietenkin näytteen tiheyden käyttäminen reologisissa testeissä, joissa tiheyttä tarvitaan myös puristusvirtauksen määrittämiseen. Siksi nopea ja tarkka menetelmä tiheyden mittaamiseksi on erittäin tärkeä. Käyttämällä pyörimisreometrin rinnakkaislevyä voidaan tahnamaisen materiaalin tiheysarvo mitata nopeasti ja tarkasti.

Mittausolosuhteet ja näytteen valmistelu

Mittausolosuhteet on esitetty yksityiskohtaisesti taulukossa 1. Kuvassa 1 esitetään lämpörasva, jossa on erittäin korkea kiinteä ainepitoisuus ja joka on ei-juoksevassa kvasikiinteässä tilassa. Tämän tahnan tiheyden määrittämiseksi käytetään halkaisijaltaan suurempaa levyä, kuten tässä esimerkissä esitettyä 60 mm:n levyä. Lisäksi alemman levyn nopea irrottaminen on välttämätöntä, koska alempi levy on asetettava vaa'alle ja näyte on punnittava.

Taulukko 1: Mittausolosuhteet

Mittausten suorittaminen

Nollauksen jälkeen aukko nollattiin NETZSCH Kinexus-rotaatioreometrin nopeasti irrotettavan alalevyn perusteella, ja alalevy irrotettiin ja asetettiin vaa'alle. Näytteen massa punnittiin (kuva 2). Tämän jälkeen alempi levy asennettiin takaisin patruunaan. Asetettiin tietty rakoarvo. Tämä rako pidettiin, jotta näytteen sisäinen jännitys vapautuisi täysin. Ylempi levy nostettiin ylöspäin niin, että materiaaliin ilmestyi selkeä pyöreä jälki. Tällaisen juoksevan pastamateriaalin pintajännityksen vuoksi se voi muodostaa vakioympyrän sen jälkeen, kun se on joutunut näin voimakkaan puristuksen kohteeksi. Tämän jälkeen voimme mitata ympyränmuotoisen jäljen halkaisijan nanometrisakselilla kuvan 3 mukaisesti, ja näytteen tilavuus voidaan laskea tarkasti seuraavan kaavan avulla:

V = ^πr2h

V: tilavuus [^mm3], r: ympyränmuotoisen jäljen säde [mm]
h: rako [mm]

TiheysMassatiheys määritellään massan ja tilavuuden suhteena. Tiheys saadaan myös seuraavasti:

ρ = m/V

ρ: TiheysMassatiheys määritellään massan ja tilavuuden suhteena. tiheys [^g-mm-3], m: massa [g], V: tilavuus [^mm3]

Mittaustulokset

Lämpötahnan massa oli 2,5 g, asetusrako oli 0,5 mm, ympyränmuotoisen jäljen halkaisija oli 55,76 mm ja lopullinen laskettu TiheysMassatiheys määritellään massan ja tilavuuden suhteena. tiheys oli 2,048 g/cm³ (ks. taulukko 2).

Taulukko 2: Mittaustulokset

Päätelmä

Kun näytteet eivät ole kiinteitä, kuten tahnamaiset materiaalit, jotka ovat alttiita veden imeytymiselle, tai polymeerisulat, jotka vaativat korkeita testauslämpötiloja, tiheyden testaamiseen ei voida käyttää Arkhimedeuksen menetelmää. Voimme tehdä nopean ja tarkan tiheyden testauksen käyttämällä rotaatioreometriä, jossa on nopeasti irrotettava rinnakkaislevy.