고객 성공 사례
NETZSCH 모세관 레오미터를 사용한 폴리머 가공의 용융 파괴 이해
이것은 Don Fleming의 고객 성공 사례입니다. 플레밍 폴리머 테스트의 설립자인 그는 1988년부터 폴리머 산업에 모세관 레오미터 RH2000, RH7 및 RH10( NETZSCH )을 사용하여 계약 테스트 서비스를 제공하고 있습니다.
돈 플레밍 소개
"제 이름은 돈 플레밍입니다. 저는 브래드포드 대학교에서 기계 공학을 전공한 후 같은 학과에서 박사 학위를 취득했습니다. 저의 실질적인 연구 분야는 트윈 스크류 압출을 통한 가교 LLDPE 및 PET 폼의 반응성 압출이었고, 이 작업에서 모세관 레오미터는 필수적인 부분이었고, 결국 1990년대 초에 Rosand에서 일하게 되었습니다. 저는 1998년에 모세관 레오미터를 기반으로 폴리머 산업에 계약 테스트 업무를 제공하는 플레밍 폴리머 테스팅을 설립했습니다.
사업을 시작할 때 레오미터는 로샌드 트윈 보어가 될 것이라는 것은 당연한 일이었고, 현장에서 다른 많은 레오미터를 본 결과 로샌드가 최고의 기기라는 것은 의심의 여지가 없습니다.
현재 이 회사는 RH2000, RH7, RH10을 보유하고 있습니다. 세 장비 모두 폴리머뿐만 아니라 다양한 재료에 사용할 수 있으며 유연성과 감도 덕분에 아래에 설명된 용융 파괴와 같은 복잡한 작업을 쉽게 수행할 수 있었습니다.
목표: 실제 폴리머 공정 문제 해결
그 이후, 레오미터의 데이터에 크게 의존하는 흐름 시뮬레이션 소프트웨어인 Compuplast 제품군의 유통을 포함하도록 사업을 확장하고 통합했습니다. 이 사업을 통해 저는 세계 최고의 폴리머 회사들을 방문하여 교육과 세미나를 제공하고 유변학에 대한 학문적 측면과 실제 공정 문제 해결을 연결할 수 있었습니다. 테스트의 일상적인 요소와 엄격한 흐름 시뮬레이션이 결합되어 다이 팽창부터 벽면 미끄러짐, 용융 파단, 신장 점도에 이르기까지 레오미터 기능의 모든 측면이 발휘됩니다.
폴리머 공정에서 용융 파단 및 용융 파열의 이해
폴리머 가공에서 가장 흥미롭고 문제가 되는 분야 중 하나는 용융 파단입니다. 용융 파단은 그림 1과 같이 압출된 폴리머의 표면이 거칠고 물결 모양으로 변하는 현상입니다.
이는 제품 표면이 매끄럽고 결함이 없어야 하고, 대부분의 경우 그렇게 해야 하는 경우 심각한 문제입니다. 보기 흉한 케이블, 프로파일 또는 파이프를 생산하고 싶은 사람은 아무도 없습니다! 용융 파괴와 그 자매 현상인 용융 파열의 원인은 수십 년 동안 학문적으로 면밀히 조사되어 왔지만 아직까지 뚜렷한 합의점을 찾지 못하고 있습니다. 그러나 논쟁의 여지가 없는 한 가지 측면은 특정 임계 응력에서 발생하며 이 응력은 모세관 레오미터로만 측정할 수 있다는 것입니다.
그림 2는 용융 파쇄 폴리머를 만났을 때 레오미터가 경험하는 압력 변동을 보여줍니다. 표면 왜곡이 시작되면 긴 다이 압력 트랜스듀서는 압력 평형이 불가능한 주기적인 기복을 겪게 되며, 전단 응력 값을 계산하려면 압력이 평형 상태에 있어야 합니다.
이 현상을 인식하지 못하면 그림 3과 같이 고원 영역이 존재하는 전단 점도 함수가 생성되는 경우가 많습니다. 이 고원은 실제가 아니라 레오미터가 평형 압력을 찾다가 찾지 못하고 다음 전단 속도로 넘어가는 과정을 표현한 것입니다. 이 결과는 실제는 아니지만 용융 파괴를 나타내며 압출물을 육안으로 검사하면 종종 이를 확인할 수 있습니다. 또한 임계 전단 응력은 그림 3에서 고원이 시작되는 전단 응력으로 추출할 수 있습니다(이 경우 500kPa).
학술 연구에 따르면 임계 응력은 온도 및 무게 평균 분자량과 무관하며, 따라서 질량 처리량 및/또는 다이 형상이 유지되는 경우 조사하는 것이 본질적으로 불가능하다는 것이 확인되었습니다.
그림 4는 100% 메탈로센 촉매 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)에서 나타나는 용융 파괴를 보여주며, 임계 응력이 약 450kPa임을 알 수 있습니다. 메탈로센과 지거 나타 촉매 등급의 비율이 증가함에 따라 임계 응력이 감소하고, 메탈로센 비율이 60%까지 떨어지면 임계 응력이 약 410kPa로 감소하고 20%에서 약 340kPa로 감소하는 것이 분명해집니다.
이 중요한 결과는 임계 응력을 줄일 수 있는 몇 안 되는 방법 중 하나이며 모세관 레오메트리를 통해서만 이를 감지하고 측정할 수 있다는 것을 보여줍니다."
감사
폴리머 가공에서 용융 파괴에 대한 전문 지식을 공유해 주신 플레밍 폴리머 테스트의 돈 플레밍에게 큰 감사를 드립니다. Don은 전단 응력을 측정하고 이해하여 복잡한 흐름 거동을 귀중한 인사이트로 전환하는 방법을 보여주었습니다. 신뢰할 수 있는 고정밀 레오미터로 이 중요한 작업을 지원하게 되어 자랑스럽습니다.
