Pendahuluan
Perilaku reologi lelehan polimer merupakan dasar dalam proses pencetakan dan pengolahan. Dengan menggunakan reometer kapiler, perubahan viskositas lelehan polimer pada suhu dan laju geser yang berbeda dapat diuji, serta perilaku pengolahan polimer dapat diprediksi secara efektif, sehingga memberikan landasan ilmiah yang kuat bagi pengolahan dan pengendalian mutu bahan polimer.
Biasanya, sifat reologi bahan polimer diuji menggunakan sistem satu tabung, yang membutuhkan waktu lama untuk menguji berbagai jenis atau batch sampel polimer dalam kondisi yang berbeda-beda. Oleh karena itu, untuk meningkatkan efisiensi pengujian, metode yang telah teruji adalah menggunakan reometer kapiler dua tabung untuk menguji dua sampel secara bersamaan, yang dapat secara efektif mempersingkat waktu tunggu stabilisasi suhu di antara pengujian. Dalam penelitian ini, kelayakan pengujian dua tabung dianalisis dengan melakukan serangkaian pengujian pada polietilen (PE) dan polipropilen (PP) menggunakan reometer kapiler dua tabung Rosand RH10 dari NETZSCH (Gambar 1).
Kondisi Pengukuran dan Metode Pengujian
Kondisi pengukuran dijabarkan secara rinci dalam Tabel 1. Setelah memasang cetakan di bawah silinder kiri dan kanan serta menstabilkan suhu pada 200 ± 0,1°C, partikel PE atau PP ditambahkan secara perlahan ke dalam silinder kiri dan kanan secara bergantian, dikompresi hingga 1 MPa, dan kemudian dipanaskan terlebih dahulu pada suhu konstan selama 8 menit. Pengukuran dimulai setelah tahap kompresi ini.
Tabel 1: Kondisi pengukuran
| Alat | NETZSCH Rosand RH10 |
| Sampel | PE, PP |
Tekanan transduser | 10.000 psi dan 5.000 psi |
| Spesifikasi cetakan | L = 16 mm, D = 1 mm |
| Suhu uji | 200°C |
| Rentang laju geser | 10 ~ 10.000 s⁻¹ |
Hasil Pengukuran dan Pembahasan
Gambar 2 menunjukkan kurva viskositas geser dari bahan PE yang sama yang diuji pada suhu 200°C dan kecepatan putaran 10 ~ 10.000 s⁻¹ menggunakan sistem silinder ganda, di mana silinder kiri dan kanan digunakan bersama cetakan dengan rasio panjang/diameter (L/D) sebesar 16/1, serta transduser tekanan masing-masing sebesar 10.000 psi dan 5.000 psi.
Data pengujian dan nilai penyimpangan ditampilkan pada Tabel 2. Sebagaimana terlihat pada Gambar 2, kurva viskositas geser yang diuji menggunakan tabung kiri dan kanan menunjukkan reproduktibilitas yang sangat baik. Selain itu, sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 2, penyimpangan nilai viskositas geser yang diperoleh pada laju geser yang berbeda-beda kurang dari 1%. Oleh karena itu, hasil yang akurat dapat diperoleh dengan melakukan pengujian menggunakan tabung kiri dan kanan.
Tabel 2: Data uji dan penyimpangan PE pada tong kiri dan kanan pada suhu 200°C
| Laju geser (s⁻¹) | Viskositas geser (Pa·s) | Nilai rata-rata (Pa·s) | Penyimpangan (%) | |
| Tong kiri | Tong kanan | |||
| 10 | 2259,40 | 2241,22 | 2250,31 | 0,40 |
| 21,5 | 1583,38 | 1.558,92 | 1.571,15 | 0,78 |
| 46,42 | 1.079,93 | 1.059,68 | 1.069,81 | 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 |
| 2.155,44 | 114,09 | 114,57 | 114,33 | -0,21 |
| 4.642,62 | 68,74 | 68,74 | 68,74 | 0,01 |
| 10.001,14 | 41,09 | 40,92 | 41,01 | 0,20 |
Gambar 3 menunjukkan kurva viskositas geser semu dari PE (tabung kiri, hitam) dan PP (tabung kanan, merah), yang diuji dengan sistem dua silinder pada suhu 200°C dan laju geser 50 ~ 3000 s⁻¹, di mana silinder kiri dan kanan digunakan bersama cetakan dengan rasio L/D sebesar 16/1, serta transduser tekanan masing-masing sebesar 10.000 psi dan 5.000 psi. Seperti yang dapat dilihat pada Gambar 3, viskositas geser PP secara signifikan lebih rendah daripada viskositas geser bahan PE pada laju geser yang sama. Oleh karena itu, uji dua silinder tidak hanya dapat memperoleh data viskositas geser kedua bahan secara bersamaan, tetapi juga membandingkan viskositas kedua bahan tersebut secara intuitif segera setelah pengujian.
Viskositas geser adalah sifat bahan yang menggambarkan seberapa kuat suatu fluida menahan deformasi akibat gaya geser.
Viskositas geser semu adalah nilai viskositas yang diamati atau dihitung pada laju geser tertentu, terutama untuk fluida yang viskositasnya berubah sesuai dengan kondisi aliran.
Rheometer kapiler Rosand dengan lubang ganda memungkinkan koreksi terhadap perilaku Non-NewtonianFluida non-Newtonian adalah fluida yang menunjukkan viskositas yang bervariasi sebagai fungsi dari laju geser atau tegangan geser yang diterapkan.non-Newtonian dan efek masuk untuk penentuan langsung viskositas geser.
Kesimpulan
Dalam penelitian ini, sifat reologi bahan PE dan PP diuji dalam berbagai kondisi menggunakan alat Rosand RH10 dari NETZSCH. Untuk bahan yang sama, hasil pengujian yang sangat akurat dapat diperoleh baik dengan menggunakan tabung kiri maupun kanan. Saat menguji bahan yang berbeda menggunakan sistem dua tabung, tidak hanya efisiensi pengujian dapat ditingkatkan dan waktu pengujian dapat dipersingkat secara efektif, tetapi juga perbandingan hasil pengujian yang sangat intuitif dapat dilakukan pada akhir pengujian.