Bevezetés
A polimer olvadékok reológiai viselkedése képezi az öntés és a feldolgozás alapját. Kapilláris reométer segítségével megvizsgálhatók a polimer olvadék viszkozitásának változásai különböző hőmérsékleteken és nyírási sebességek mellett, és hatékonyan előre jelezhető a polimerek feldolgozási viselkedése, ami szilárd tudományos alapot biztosít a polimer anyagok feldolgozásához és minőség-ellenőrzéséhez.
A polimer anyagok reológiai tulajdonságait általában egyhengerű rendszerrel vizsgálják, amelynek használata hosszú időt vesz igénybe, ha különböző típusú vagy tételű polimer mintákat kell különböző feltételek mellett vizsgálni. Ezért a vizsgálati hatékonyság javítása érdekében bevált módszer a kétcsöves kapilláris reométer használata két minta egyidejű vizsgálatához, ami hatékonyan lerövidíti a vizsgálatok közötti hőmérséklet-stabilizálódásra fordított várakozási időt. Ebben a munkában a kétcsöves vizsgálat megvalósíthatóságát elemeztük egy polietilén (PE) és polipropilén (PP) mintákon végzett vizsgálatsorozat segítségével, az NETZSCH Rosand RH10 kétcsöves kapilláris reométer alkalmazásával (1. ábra).
Mérési feltételek és vizsgálati módszer
A mérési feltételeket az 1. táblázat tartalmazza. Miután a szerszámokat a bal és jobb oldali henger alá szerelték, és a hőmérsékletet 200 ± 0,1 °C-ra állították be, a PE- vagy PP-részecskéket felváltva, lassan adagolták a bal és jobb oldali hengerbe, 1 MPa nyomásra préselték, majd állandó hőmérsékleten 8 percig előmelegítették. A mérés ezt a sűrítési lépést követően kezdődött.
1. táblázat: Mérési feltételek
| Mérőműszer | NETZSCH Rosand RH10 |
| Minták | PE, PP |
Nyomás érzékelő | 10 000 psi és 5 000 psi |
| Sablon specifikáció | L = 16 mm, D = 1 mm |
| Vizsgálati hőmérséklet | 200 °C |
| Nyírási sebesség tartomány | 10 ~ 10 000 s⁻¹ |
Mérési eredmények és elemzés
A 2. ábra ugyanazon PE-anyag nyíróviszkozitási görbéit mutatja, amelyet 200 °C-on és 10–10 000 s⁻¹-es fordulatszámon teszteltek kettős hengerrel, ahol a bal és a jobb oldali hengert egy 16/1 hossz/átmérő (L/D) arányú szerszámmal használták, és nyomásérzékelőket, amelyek nyomása rendre 10 000 psi és 5 000 psi volt.
A vizsgálati adatokat és az eltérési értékeket a 2. táblázat tartalmazza. Amint az a 2. ábrán látható, a bal és a jobb oldali hengerrel vizsgált nyíróviszkozitási görbék nagyon jó ismételhetőséget mutatnak. Ezenkívül, amint azt a 2. táblázat is mutatja, a különböző nyírási sebességek mellett kapott nyíróviszkozitási értékek közötti eltérések 1% alatt maradnak. Ezért mind a bal, mind a jobb oldali hengerrel végzett vizsgálatokkal pontos eredmények érhetők el.
2. táblázat: Vizsgálati adatok és a PE eltérése a bal és jobb oldali hengerben 200 °C-on
| Nyírási sebesség (s⁻¹) | Nyíróviszkozitás (Pa·s) | Átlagérték (Pa·s) | Eltérés (%) | |
| Bal oldali henger | Jobb hordó | |||
| 10 | 2259,40 | 2241,22 | 2250,31 | 0,40 |
| 21,5 | 1583,38 | 1558,92 | 1571,15 | 0,78 |
| 46,42 | 1079,93 | 1059,68 | 1069,81 | 0,95 |
| 100 | 727,73 | 716,45 | 722,09 | 0,78 |
| 215,32 | 493,07 | 492,14 | 492,61 | 0,09 |
| 464,63 | 308,37 | 305,36 | 306,86 | 0,49 |
| 999,96 | 188,81 | 189,83 | 189,32 | -0,27 |
| 2155,44 | 114,09 | 114,57 | 114,33 | -0,21 |
| 4642,62 | 68,74 | 68,74 | 68,74 | 0,01 |
| 10001,14 | 41,09 | 40,92 | 41,01 | 0,20 |
A 3. ábra a PE (bal oldali henger, fekete) és a PP (jobb oldali henger, piros) látszólagos nyíróviszkozitási görbéit mutatja, amelyeket kettős hengeres rendszerrel 200 °C-on és 50–3000 s⁻¹-es nyírási sebességtartományban vizsgáltak, ahol a bal és a jobb oldali hengert 16/1 L/D arányú szerszámmal, valamint rendre 10 000 psi és 5000 psi nyomásérzékelőkkel használták. Amint a 3. ábrán látható, azonos nyírási sebesség mellett a PP nyíróviszkozitása jelentősen alacsonyabb, mint a PE-é. Ezért a kettős hengeres vizsgálat segítségével nemcsak a két anyag nyíróviszkozitási adatai szerezhetők be egyszerre, hanem a vizsgálat után azonnal intuitív módon összehasonlíthatók a két anyag viszkozitásai is.
A nyíróviszkozitás egy olyan anyagjellemző, amely leírja, hogy egy folyadék milyen erősen ellenáll a nyíróerő hatására bekövetkező alakváltozásnak.
A látszólagos nyíróviszkozitás az a viszkozitási érték, amelyet egy adott nyírási sebesség mellett megfigyelünk vagy kiszámítunk, különösen olyan folyadékok esetében, amelyek viszkozitása az áramlási körülmények függvényében változik.
A kettős furatú Rosand kapilláris reométer lehetővé teszi a Nem-newtoniA nem-newtoni folyadék olyan folyadék, amelynek viszkozitása az alkalmazott nyírási sebesség vagy nyírófeszültség függvényében változik.nem-newtoni viselkedés és a beömlési hatások korrekcióját a nyíróviszkozitás közvetlen meghatározása érdekében.
Következtetés
Ebben a munkában a PE és PP anyagok reológiai tulajdonságait különböző körülmények között vizsgáltuk a Rosand RH10 típusú, kettős hengeres rendszerű ( NETZSCH ) berendezés segítségével. Ugyanazon anyag esetében mind a bal, mind a jobb oldali henger használatával nagyon pontos vizsgálati eredmények érhetők el. Különböző anyagok vizsgálatakor a kettős hengeres rendszer használatával nemcsak a vizsgálati hatékonyság javítható és a vizsgálati idő hatékonyan csökkenthető, hanem a vizsgálat végén az eredmények nagyon intuitív módon összehasonlíthatók is.