Asiakkaan menestystarina
Sulan murtumisen ymmärtäminen polymeerien käsittelyssä NETZSCH kapillaarireometrien avulla
Tämä on asiakkaan menestystarina, jonka on kirjoittanut Don Fleming. Fleming Polymer Testingin perustajana hän on tarjonnut polymeeriteollisuudelle sopimustestauspalveluja vuodesta 1988 lähtien käyttäen NETZSCH kapillaarireometrejä RH2000, RH7 ja RH10.
Don Flemingin esittely
"Nimeni on Don Fleming. Valmistuin konetekniikan insinööriksi Bradfordin yliopistosta ennen kuin suoritin tohtorintutkinnon samalla osastolla. Tutkimukseni keskeiset osa-alueet olivat ristisilloitettujen LLDPE- ja PET-vaahtojen reaktiivinen ekstruusio kaksoisruuviextruusiolla, ja laitoksen kapillaarireometri oli olennainen osa tätä työtä, minkä seurauksena päädyin lopulta työskentelemään Rosandille 1990-luvun alussa. Perustin Fleming Polymer Testingin vuonna 1998 ja käytin kapillaarireometriaa liiketoimintani kulmakivenä tarjoten polymeeriteollisuudelle sopimustestausta.
Kun aloitin yritykseni, oli selvää, että reometrin piti olla Rosandin kaksoiskappaleinen reometri, ja kun olen nähnyt monia muita reometrejä alalla, ei ole epäilystäkään siitä, etteikö Rosandin reometri olisi ollut ja olisi edelleenkin ensisijainen laite.
Yrityksellä on nyt RH2000, RH7 ja RH10. Kaikilla kolmella mittalaitteella on tutkittu erilaisia materiaaleja, ei ainoastaan polymeerejä, ja niiden joustavuus ja herkkyys ovat mahdollistaneet monimutkaisten töiden, kuten jäljempänä kuvatun sulan murtumisen, tekemisen helposti.
Tavoite: Todellisen elämän polymeeriprosessin ongelmien ratkaiseminen
Sittemmin liiketoiminta on laajentunut ja vakiintunut kattamaan Compuplast-virtaussimulointiohjelmistopaketin jakelun, joka luonnollisesti nojautuu voimakkaasti reometristä saatuihin tietoihin. Liiketoiminnan ansiosta olen voinut matkustaa moniin maailman suurimpiin polymeeriyrityksiin pitämään koulutusta ja seminaareja sekä yhdistämään reometrian akateemiset näkökohdat todellisten prosessiongelmien ratkaisemiseen. Testauksen rutiinielementit yhdessä virtaussimuloinnin vaativuuden kanssa tarkoittavat sitä, että reometrin kaikkien ominaisuuksien kaikkia näkökohtia harjoitellaan muotin turpoamisesta seinämän liukumiseen ja sulan murtumisesta laajentumisviskositeettiin.
Sulan murtumisen ja sulan murtumisen ymmärtäminen polymeerien käsittelyssä
Yksi polymeerien jalostuksen kiehtovimmista ja ongelmallisimmista alueista on sulan murtuminen. Sulan murtuminen johtaa siihen, että suulakepuristetun polymeerin pinta muuttuu karheaksi ja aaltoilevaksi, kuten kuvassa 1 on esitetty.
Tämä on selvästi vakava ongelma, jos tuotteen pinnan on oltava sileä ja virheetön, ja useimmissa tapauksissa näin onkin; kukaan ei halua tuottaa huonon näköistä kaapelia, profiilia tai putkea! Sulamurtuman ja sen sisarilmiön, sulamurtuman, syitä on tutkittu akateemisesti jo vuosikymmeniä, mutta niistä ei ole päästy yksimielisyyteen. Yksi kiistaton seikka on kuitenkin se, että se tapahtuu tietyssä kriittisessä jännityksessä, ja tämä jännitys voidaan mitata vain kapillaarireometrillä.
Kuvassa 2 esitetään reometrin kokemat paineenvaihtelut, kun se kohtaa sulan murtuvan polymeerin. Kun pinnan vääristymät alkavat, pitkän suulakkeen paineanturi kohtaa syklisen aaltoilun, jonka aikana paineen tasapaino ei ole mahdollinen; leikkausjännitysarvon laskemiseksi paineen on oltava tasapainotilassa.
Jos emme ole tietoisia tästä ilmiöstä, saamme hyvin usein aikaan kuvan 3 kaltaisen leikkausviskositeettifunktion, jossa on tasankoalue. Tämä tasanko ei ole todellinen, vaan ilmentymä siitä, miten reometri etsii tasapainopaineita, ei löydä niitä ja siirtyy sitten seuraavaan leikkausnopeuteen. Vaikka tämä tulos ei ole todellinen, se on osoitus sulan murtumisesta, ja ekstrudaatin silmämääräinen tarkastelu vahvistaa sen usein. Lisäksi kriittinen leikkausjännitys voidaan määrittää kuvasta 3 leikkausjännityksenä, jossa tasanne alkaa; tässä tapauksessa se on 500 kPa.
Akateeminen työ vahvistaa, että kriittinen jännitys on riippumaton lämpötilasta ja painokeskimääräisestä molekyylipainosta, joten säteilyttäminen on käytännössä mahdotonta, jos massan läpimeno ja/tai muotin geometria säilytetään.
Kuvassa 4 on esitetty sulan murtuminen 100-prosenttisesti metalloseenikatalysoidussa lineaarisessa matalatiheyksisessä polyeteenissä (LLDPE), ja on selvää, että kriittinen jännitys on noin 450 kPa. Kun metalloseenia sekoitetaan kasvaviin osuuksiin Zieger Natta -katalysoitua laatua, kriittinen jännitys pienenee; kun metalloseenin osuus on 60 prosenttia, kriittinen jännitys pienenee noin 410 kPa:iin, ja se laskee noin 340 kPa:iin 20 prosentin kohdalla.
Tämä tärkeä tulos tarjoaa yhden harvoista menetelmistä, joilla kriittistä jännitystä voidaan pienentää ja miten se voidaan havaita ja mitata vain kapillaarireometriaa käyttäen."
Kuittaus
Suuri kiitos Don Flemingille Fleming Polymer Testing -yrityksestä asiantuntemuksensa jakamisesta sulan murtumisesta polymeerien käsittelyssä. Don on osoittanut, miten kriittinen leikkausjännitys voidaan mitata ja ymmärtää - monimutkaisen virtauskäyttäytymisen muuttaminen arvokkaiksi oivalluksiksi. Olemme ylpeitä voidessamme tukea tätä tärkeää työtä luotettavilla, erittäin tarkoilla reometreillämme.
