서론
성공적인 고분자 가공을 위해서는 실제 제조 조건 하에서 재료의 거동을 철저히 이해해야 합니다. 전단 점도는 공정 최적화를 위해 일반적으로 측정 및 활용되지만, 신장 점도는 유동 불안정성, 필름 결함, 다이 팽창, 넥-인(neck-in) 또는 제품 품질 저하와 같은 문제를 이해하는 데 필요한, 전단 점도 측정만으로는 파악하기 어려운 정보를 종종 제공합니다.
Rosand 고압 모세관 레오미터를 사용하면 단일 측정으로 전단 점도와 신장 점도를 모두 측정할 수 있어, 압출, 블로우 성형 및 기타 신장 유동 공정 중 재료 성능에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다.
연신 점도: 전단 점도만으로는 충분하지 않을 때
재료들은 거의 동일한 전단 점도 특성을 보일 수 있지만, 가공 과정에서는 매우 다른 성능을 나타낼 수 있습니다. 이러한 경우, 신장 점도는 전단 점도 측정과 비교하여 분자 구조와 분자량 분포에 매우 민감하기 때문에 종종 차이점을 드러냅니다.
가공업체와 소재 개발자가 전적으로 전단 점도에만 의존할 경우, 소재 특성 분석이 불완전해지거나 예상치 못한 생산상의 문제가 발생할 수 있습니다.
과제: 기존 오리피스 다이의 출구 부위에서 재료가 달라붙는 현상 방지
Rosand 레오미터에서 신장 점도는 다이 입구에서의 압력 강하를 측정하여 결정됩니다. 기존의 제로 길이(오리피스) 다이를 사용할 경우, 특히 고탄성 폴리머 용융물을 시험할 때 재료가 다이 출구에 달라붙거나 쌓일 수 있습니다.
이로 인해 다음과 같은 결과가 발생할 수 있습니다:
- 입구 압력 강하(Pen) 및 신장 점도 값이 과대 평가됨
- 재현성 저하
- 재료 특성의 오해
- 변형 경화와 같은 중요한 효과를 identify 하지 못함
해결책: FreeFlow 다이 기술
이러한 한계를 극복하기 위해, NETZSCH 는 TBU Zlín의 마틴 자틀루칼(Martin Zatloukal) 교수와 협력하여 혁신적인 FreeFlow 다이(그림 1)를 개발했습니다. 이 다이의 최적화된 형상은 하류 영역에서 재료가 달라붙는 것을 방지합니다. 그 결과, 유입 압력 강하를 정확하고 재현성 있게 측정할 수 있습니다.
이점들은 명백합니다:
- 정확한 연신 점도 측정
- 재현성 향상
- 변형 경화 및 연화 거동의 신뢰할 수 있는 검출
- 유변학적 데이터에 대한 신뢰도 향상
실제 처리 애플리케이션을 위해 설계됨
FreeFlow 다이에는 원형 및 직사각형 형상이 모두 제공됩니다. 이를 통해 사용자는 전단 점도를 조사할 수 있을 뿐만 아니라 다음 용도에도 활용할 수 있습니다:
- 블로우 성형 및 섬유 방적과 같은 응용 분야의 단축 신장 점도
- 캐스트 필름 압출 및 넥-인(neck-in) 효과 평가를 위한 평면 신장 점도
이를 통해 공정과 관련된 변형 조건 하에서 재료의 거동을 보다 포괄적으로 이해할 수 있습니다.
혜택 한눈에 보기
- 다이 출구 이후 하류 구역에 재료가 달라붙지 않음
- 유변학적 측정 결과의 높은 신뢰성
- 신장 점도의 정밀한 측정
- 변형 경화 및 연화의 신뢰할 수 있는 감지
- 실제 가공 조건 하에서의 재료 특성 분석
- 효율적인 소재 개발 및 공정 최적화
결론
FreeFlow 다이(die)는 매우 신뢰할 수 있는 전단 점도 및 신장 점도 측정을 가능하게 함으로써 Rosand 고압 모세관 레오미터의 기능을 확장합니다. 다이 출구 이후 하류 구역에서 시료가 달라붙는 현상을 방지하고 측정 오차를 최소화함으로써, 효율적인 제품 개발, 개선된 공정 제어 및 향상된 제조 성능에 필요한 정확한 유변학적 정보를 제공합니다.