Pendahuluan
Melt Flow Index (MFI, juga disebut MFR, laju aliran leleh) adalah metode yang populer untuk mengukur kemampuan aliran polimer termoplastik dalam kondisi tertentu. Metode ini menentukan jumlah aliran lelehan polimer melalui cetakan standar dalam 10 menit di bawah suhu dan beban tertentu. Uji indeks leleh, MI, menghasilkan informasi tentang perilaku aliran bahan polimer untuk laju geser yang mungkin tidak relevan untuk diproses (lihat Catatan Aplikasi 329 [1]). Kurva aliran rentang laju geser yang lebar yang diperoleh dengan rheometer kapiler Rosand memberikan dukungan teoretis untuk perilaku buruk bahan polimer selama pemrosesan, bersama dengan panduan untuk kontrol kualitas bahan polimer dan penyesuaian pemrosesan.
Bayangkan skenario berikut ini:
Pelanggan: Saya memiliki beberapa batch bahan polimer, dan semua indikator dalam kontrol kualitas pabrik konsisten. Kurva alirannya sama, sehingga kemampuan mengalir harus konsisten. Namun, umpan balik pelanggan hilir menunjukkan bahwa ada masalah selama pemrosesan. Beberapa batch polimer biasanya dapat dicetak dengan tiup, sementara yang lain menunjukkan kerusakan tiup yang serius di bawah kondisi pencetakan tiup yang sama (suhu, tekanan, laju aliran udara, dll.), Menyebabkan inefisiensi dan pemborosan yang serius.
Hal ini disebabkan oleh proses blow moulding. Proses blow moulding terdiri dari tiga langkah dasar seperti yang ditunjukkan pada gambar 1:
- Pembentukan Parison: Bahan baku diproses menjadi parison yang dicetak (injeksi atau ekstrusi), dan kemudian parison ditempatkan ke dalam cetakan blow molding.
- Cetakan tiup: Udara bertekanan disuntikkan ke dalam perbandingan untuk meniupnya dengan kuat ke dinding cetakan.
- Pendinginan produk: Tekanan inflasi dipertahankan sampai produk mendingin dan mengeras.
Selama langkah blow moulding kedua, material menunjukkan perilaku aliran tarik daripada aliran geser, sehingga kurva aliran viskositas geser tidak dapat digunakan untuk mengevaluasi perilaku blow moulding sepenuhnya. Di sini, diperlukan viskositas ekstensi.
Kondisi Pengukuran - Model Cogswell
Dengan menggunakan rheometer kapiler Rosand, kami dapat memperoleh viskositas geser dan viskositas tarik secara bersamaan. Ketika lelehan polimer memasuki cetakan panjang, lelehan tersebut mengalami gaya geser dan tarik, tetapi ketika lelehan memasuki cetakan nol, lelehan tersebut hanya mengalami gaya tarik seperti yang ditunjukkan pada gambar 2. Dalam hal ini, kita dapat menghitung viskositas ekstensi dari cetakan panjang dan cetakan nol menurut model aliran konvergen Cogswell, yang dapat digunakan untuk mengevaluasi perilaku peregangan selama pemrosesan - termasuk selama pencetakan tiup, pemintalan, dan pencetakan pembentukan film peregangan biaksial.
Model Cogswell adalah sebagai berikut:
Sampel butiran ABS (gambar 3) diselidiki di bawah kondisi pengukuran yang dirinci dalam tabel 1.
Tabel 1: Kondisi pengukuran
| Instrumen | Rheometer kapiler lubang kembar Rosand |
| Sampel | ABS (komponen utama, komponen yang dimodifikasi tidak diketahui) |
| Suhu | 210°C |
| Sensor tekanan | 1000 psi (kiri); 5000 psi (kanan) |
| Mati | 1:16 (kiri); 1:0,25 (kanan) |
| Mode uji | Uji laju geser konstan, lubang kembar (gunakan cetakan nol untuk mendapatkan viskositas ekstensi) |
Hasil Pengukuran
NETZSCH Dengan rheometer kapiler kapiler lubang kembar Rosand, viskositas geser dan viskositas ekstensi dapat diperoleh secara bersamaan. Gambar 4 menunjukkan hasil kurva aliran viskositas geser yang umum untuk dua batch sampel ABS yang berbeda pada suhu 210°C. Kurva viskositas geser hampir identik; nilai viskositas pada laju geser tertentu konsisten, seperti halnya tingkat Penipisan GeserJenis perilaku non-Newtonian yang paling umum adalah penipisan geser atau aliran pseudoplastik, di mana viskositas fluida berkurang dengan meningkatnya geseran.penipisan geser. Namun, kedua batch menunjukkan kemampuan blow molding yang berbeda. Batch #1 rentan terhadap kerusakan tiupan dalam kondisi pemrosesan yang sama. Pada kurva aliran viskositas geser, kedua sampel ini tidak menunjukkan perbedaan. Hal ini dikarenakan blow molding merupakan bentuk pemrosesan yang melibatkan lebih banyak perilaku peregangan. Jadi, kurva aliran viskositas geser yang umum tidak cukup untuk mengevaluasi sepenuhnya teknologi pemrosesan ini.
Gambar 5 menunjukkan hasil kurva aliran viskositas ekstensi untuk dua batch sampel ABS pada suhu 210°C. Meskipun viskositas geser benar-benar sama, viskositas ekstensi menunjukkan perbedaan besar. Sampel #1 menunjukkan viskositas ekstensi yang lebih tinggi secara keseluruhan daripada #2, dan inilah mengapa #1 rentan terhadap kerusakan selama blow molding. Viskositas ekstensi yang lebih tinggi membuat material lebih sulit berubah bentuk dalam kondisi yang sama, yang berarti material lebih elastis, dan tingkat pemanjangannya lebih buruk. Jadi, selama proses blow moulding, tingkat perpanjangan yang buruk membuat material mudah rusak. Perbedaan antara viskositas ekstensi dapat dipengaruhi oleh perilaku percabangan dan KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi yang berbeda (keseragaman pengisi anorganik, yang dapat mempengaruhi laju nukleasi polimer di bawah suhu tertentu, dll.) Dari sampel.
Kesimpulan
Kurva aliran viskositas geser terkadang tidak dapat sepenuhnya mencerminkan perilaku aliran bahan polimer selama pemrosesan tertentu, jika pemrosesan tersebut mencakup perilaku peregangan seperti pencetakan tiup, pemintalan, atau pencetakan pembentukan film peregangan biaksial. Rheometer kapiler kapiler lubang kembar NETZSCH Rosand dapat memberikan kurva aliran viskositas geser dan ekstensi secara bersamaan dalam satu pengujian, dan viskositas ekstensi dapat membantu mengevaluasi perilaku peregangan selama proses ini, kemudian memberikan panduan untuk kontrol kualitas bahan polimer dan penyesuaian pemrosesan.