Inleiding
Voor een succesvolle verwerking van polymeren is een grondig inzicht vereist in het gedrag van het materiaal onder reële productieomstandigheden. Hoewel de afschuifviscositeit doorgaans wordt gemeten en gebruikt voor procesoptimalisatie, biedt de rekviscositeit vaak de ontbrekende informatie die nodig is om problemen zoals stromingsinstabiliteit, filmdefecten, matrijszwelling, inkrimping of slechte productkwaliteit te begrijpen.
Met de Rosand hogedruk-capillaire reometer kunnen zowel de afschuifviscositeit als de rekviscositeit in één enkele meting worden bepaald, wat waardevolle inzichten oplevert in de materiaalprestaties tijdens extrusie, blaasvormen en andere rekvloeiprocessen.
Extensionele viscositeit: wanneer afschuifviscositeit niet volstaat
Materialen kunnen een vrijwel identiek afschuifviscositeitsgedrag vertonen, terwijl ze tijdens de verwerking zeer verschillend presteren. In dergelijke gevallen brengt de extensieviscositeit vaak verschillen aan het licht, omdat deze – in vergelijking met afschuifviscositeitsmetingen – zeer gevoelig is voor de moleculaire structuur en de molecuulgewichtverdeling.
Voor verwerkers en materiaalontwikkelaars kan het uitsluitend vertrouwen op afschuifviscositeit leiden tot een onvolledige materiaalkarakterisering en onverwachte productieproblemen.
De uitdaging: voorkomen dat materiaal blijft kleven in het uitloopgebied van conventionele spuitmonden
De extensieve viscositeit in de Rosand-reometer wordt bepaald door de drukval bij de ingang van de spuitmond te meten. Bij gebruik van conventionele spuitmonden met nul-lengte (opening) kan het materiaal aan de uitgang van de spuitmond blijven kleven en zich daar ophopen, met name bij het testen van zeer elastische polymeersmeltingen.
Dit kan leiden tot:
- Overschatte waarden voor de extensieve viscositeit op basis van de drukval bij de ingang (Pen)
- Slechte herhaalbaarheid
- Een verkeerde interpretatie van de materiaaleigenschappen
- Het niet- identify eren van belangrijke effecten, zoals rekverharding
De oplossing: de FreeFlow-matrijstechnologie
Om deze beperkingen te ondervangen heeft NETZSCH in samenwerking met prof. Martin Zatloukal van de TBU Zlín de innovatieve FreeFlow-matrijs (afbeelding 1) ontwikkeld. De geoptimaliseerde geometrie ervan voorkomt dat materiaal in het stroomafwaartse gebied blijft kleven. Hierdoor kan de drukval aan de inlaat nauwkeurig en reproduceerbaar worden gemeten.
De voordelen zijn duidelijk:
- Nauwkeurige metingen van de extensieviscositeit
- Verbeterde reproduceerbaarheid
- Betrouwbare detectie van rekverharding en -verzachting
- Groter vertrouwen in reologische gegevens
Ontworpen voor daadwerkelijke verwerkingstoepassingen
FreeFlow-matrijzen zijn verkrijgbaar in zowel ronde als rechthoekige vormen. Hierdoor kunnen gebruikers zowel de afschuifviscositeit als het volgende onderzoeken:
- De uniaxiale rekviscositeit voor toepassingen zoals blaasvormen en vezelspinnen
- Vlakke rekviscositeit voor de extrusie van gegoten folie en de evaluatie van neck-in-effecten
Dit leidt tot een uitgebreider inzicht in het materiaalgedrag onder procesrelevante vervormingsomstandigheden.
Uw voordelen in één oogopslag
- Er blijft geen materiaal achter in het stroomafwaartse gebied na het verlaten van de matrijs
- Hoge betrouwbaarheid van reologische metingen
- Nauwkeurige bepaling van de rekviscositeit
- Betrouwbare detectie van vervormingsverharding en -verzachting
- Materiaalkarakterisering onder realistische verwerkingsomstandigheden
- Efficiënte materiaalontwikkeling en procesoptimalisatie
Conclusie
De FreeFlow-matrijs breidt de mogelijkheden van de Rosand hogedruk-capillaire reometer uit door uiterst betrouwbare metingen van de afschuif- en rekviscositeit mogelijk te maken. Door het vastkleven van het materiaal in het stroomafwaartse gebied na de uitgang van de matrijs te voorkomen en meetfouten tot een minimum te beperken, levert deze matrijs de nauwkeurige reologische informatie die nodig is voor een efficiënte productontwikkeling, een verbeterde procesbeheersing en betere productieprestaties.