Johdanto
Menestyksellinen polymeerien jalostus edellyttää materiaalin käyttäytymisen perusteellista ymmärtämistä todellisissa valmistusolosuhteissa. Vaikka leikkausviskositeettia mitataan yleisesti ja sitä käytetään prosessin optimointiin, venymisviskositeetti tarjoaa usein juuri sen puuttuvan tiedon, jota tarvitaan esimerkiksi virtauksen epävakauden, kalvovirheiden, suulakkeen turpoamisen, kaulan muodostumisen tai huonon tuotelaadun ymmärtämiseen.
Rosandin korkeapaineisen kapillaarireometrin avulla voidaan määrittää sekä leikkausviskositeetti että venymisviskositeetti yhdellä mittauksella, mikä tarjoaa arvokasta tietoa materiaalin käyttäytymisestä suulakepuristuksessa, puhallusmuovauksessa ja muissa venymisvirtausprosesseissa.
Extensionaalinen viskositeetti: kun leikkausviskositeetti ei riitä
Materiaalit voivat osoittaa lähes identtistä leikkausviskositeettikäyttäytymistä, mutta käyttäytyä prosessoinnin aikana hyvin eri tavalla. Tällaisissa tapauksissa venymäviskositeetti paljastaa usein eroja, koska se on leikkausmittaukseen verrattuna erittäin herkkä molekyylirakenteelle ja molekyylipainojakaumalle.
Jalostajille ja materiaalikehittäjille pelkästään leikkausviskositeettiin luottaminen voi johtaa materiaalin puutteelliseen karakterisointiin ja odottamattomiin tuotantohaasteisiin.
Haaste: Estää materiaalin tarttuminen perinteisten aukkomuottien ulostuloalueelle
Rosand-reometrissä venymäviskositeetti määritetään mittaamalla painehäviö suuttimen sisäänmenokohdassa. Perinteisiä nollapituisia (aukkoisia) suuttimia käytettäessä materiaali voi tarttua ja kertyä suuttimen ulostulokohtaan, erityisesti testattaessa erittäin joustavia polymeerisulatteita.
Tämä voi johtaa seuraaviin seurauksiin:
- Liian suuriksi arvioituihin sisäänmenopainehäviön (Pen) venymäviskositeettiarvoihin
- Huono toistettavuus
- Materiaalin ominaisuuksien virheellinen tulkinta
- identify in epäonnistuminen tärkeiden ilmiöiden, kuten venymävahvistumisen, osalta
Ratkaisu: FreeFlow-muottiteknologia
Näiden rajoitusten voittamiseksi NETZSCH on kehittänyt innovatiivisen FreeFlow-suulakkeen (kuva 1) yhteistyössä TBU Zlínin professori Martin Zatloukalin kanssa. Sen optimoitu geometria estää materiaalin tarttumisen suulakkeen loppupäähän. Tämän ansiosta sisäänvirtauspainehäviö voidaan mitata tarkasti ja toistettavasti.
Edut ovat selkeitä:
- Tarkat viskositeetin mittaukset venytystestissä
- Parempi toistettavuus
- Jännityskovettumisen ja pehmenemisen luotettava havaitseminen
- Reologisten tietojen luotettavuuden parantuminen
Suunniteltu todellisiin prosessointisovelluksiin
FreeFlow-muotteja on saatavana sekä pyöreinä että suorakulmaisina. Tämän ansiosta käyttäjät voivat tutkia leikkausviskositeettia sekä:
- yksiaxiaalista venymäviskositeettia esimerkiksi puhallusmuovaus- ja kuitukudontasovelluksissa
- tasomainen venymisviskositeetti valukalvon suulakepuristuksessa ja kaulanmuodostusilmiöiden arvioinnissa
Tämän ansiosta materiaalin käyttäytymistä prosessiin liittyvissä muodonmuutosolosuhteissa voidaan ymmärtää entistä kattavammin.
Edut yhdellä silmäyksellä
- Materiaalia ei tartu suulakkeen ulostulon jälkeiseen alavirran alueeseen
- Reologisten mittausten korkea luotettavuus
- Venymisviskositeetin tarkka määrittäminen
- Jännityskovettumisen ja pehmenemisen luotettava havaitseminen
- Materiaalin karakterisointi realistisissa prosessointiolosuhteissa
- Tehokas materiaalien kehittäminen ja prosessien optimointi
Johtopäätös
FreeFlow-suulake laajentaa Rosandin korkeapaineisen kapillaarireometrin ominaisuuksia mahdollistamalla erittäin luotettavat leikkaus- ja venymäviskositeettimittaukset. Estämällä materiaalin tarttumisen suulakkeen ulostulon jälkeiseen alueeseen ja minimoimalla mittausvirheet se tarjoaa tarkkaa reologista tietoa, jota tarvitaan tehokkaaseen tuotekehitykseen, prosessinohjauksen parantamiseen ja valmistustehokkuuden lisäämiseen.