Podstawy reometrii kapilarnej

Jakie dane można uzyskać za pomocą reometru kapilarnego?

• Lepkość stopu

Lepkość można traktować jako płynność cieczy lub stopień, w jakim opiera się ona przepływowi. Lepkość, η, jest wyrażana jako stosunek naprężenia ścinającego (siła na jednostkę powierzchni) do szybkości ścinania (zmiana szybkości odkształcenia ścinającego). [2]

• Zachowanie przy dużej szybkości ścinania

Szybkość ścinania to szybkość, z jaką płyn jest ścinany lub odkształcany podczas przepływu. Mówiąc bardziej technicznie, jest to szybkość, z jaką warstwy płynu przesuwają się obok siebie. Na przykład, jeśli ktoś szybko wciera bardzo cienką warstwę maści, kremu lub balsamu w skórę, szybkość ścinania jest znacznie wyższa niż w przypadku powolnego wyciskania tego materiału z tubki. [3]

• Właściwości rozciągające

Przepływ rozciągliwy występuje, gdy materiał nie styka się z granicami stałymi, jak ma to miejsce podczas ciągnienia włókien, folii, arkuszy lub nadmuchiwania pęcherzyków. Przepływy zbieżne na wlotach matryc mają również charakter rozciągliwy. [Właściwości rozciągające obejmują szybkość odkształcenia rozciągającego i lepkość rozciągającą.

• Pęknięcie stopu (niestabilność przepływu)

Pęknięcie stopu definiuje się jako zjawisko spowodowane nadmiernym naprężeniem ścinającym wywieranym na stopioną żywicę, które prowadzi do chropowatości wytłoczyny[5]. [Jest to niepożądany efekt powierzchniowy, który może również wpływać na właściwości części. Ponieważ występuje przy wysokich naprężeniach ścinających dla badanego materiału, można go zmniejszyć lub wyeliminować poprzez zmniejszenie przepustowości.

• Relaksacja naprężeń (względna)

Relaksacja naprężenia to zależny od czasu spadek naprężenia przy stałym odkształceniu. To charakterystyczne zachowanie polimeru jest badane poprzez zastosowanie stałej wielkości odkształcenia do próbki i pomiar obciążenia wymaganego do jego utrzymania w funkcji czasu. [6]

• Wytrzymałość stopu

Wytrzymałość stopu można opisać jako odporność stopionego polimeru na rozciąganie. Wytrzymałość stopionego materiału jest związana z uwikłaniami łańcucha molekularnego polimeru i jego odpornością na rozplątywanie pod wpływem odkształcenia. Właściwości polimeru wpływające na odporność na rozplątywanie to masa cząsteczkowa, rozkład masy cząsteczkowej (MWD) i rozgałęzienia molekularne. Wraz ze wzrostem każdej z tych właściwości poprawia się wytrzymałość stopu przy niskich szybkościach ścinania [7]. jest to ważna właściwość dla udanego wytłaczania tworzyw sztucznych [7].

• Pęcznienie matrycy

Pęcznienie matrycy występuje, gdy materiał wypływa z matrycy kapilarnej. Jednym ze sposobów wyjaśnienia pęcznienia matrycy jest rozważenie zdolności stopionego polimeru do zapamiętywania historii przepływu. Pomysł polega na wyobrażeniu sobie elementu płynnego przemieszczającego się ze zbiornika do matrycy kapilarnej jako krótkiego, grubego cylindra ściskanego do długiego, smukłego cylindra. Jeśli czas przebywania elementu płynnego w matrycy jest krótszy niż czas jego zanikającej pamięci (czas relaksacji), będzie on próbował powrócić do swojego pierwotnego kształtu i wywołać efekt pęcznienia matrycy. [8]

• zachowanie pvT i ściśliwość

współczynnik pvT bada zależność między ciśnieniem a objętością materiału. Ponadto wskazuje, jak ściśliwy jest stopiony polimer. Ponieważ polimery są przetwarzane w wysokich temperaturach i ciśnieniach, związek między ciśnieniem, objętością i temperaturą ma ogromne znaczenie.