Introdução
O processamento bem-sucedido de polímeros requer uma compreensão profunda do comportamento do material em condições reais de fabricação. Embora a viscosidade de cisalhamento seja comumente medida e utilizada para a otimização do processo, a viscosidade extensional frequentemente fornece as informações que faltam para compreender problemas como instabilidade de fluxo, defeitos na película, inchaço na matriz, estreitamento ou baixa qualidade do produto.
O reômetro capilar de alta pressão da Rosand permite a determinação tanto da viscosidade de cisalhamento quanto da viscosidade extensional em uma única medição, fornecendo informações valiosas sobre o desempenho do material durante a extrusão, a moldagem por sopro e outros processos de fluxo por alongamento.
Viscosidade extensional: quando a viscosidade de cisalhamento não é suficiente
Os materiais podem apresentar um comportamento de viscosidade de cisalhamento praticamente idêntico, embora tenham um desempenho muito diferente durante o processamento. Nesses casos, a viscosidade extensional frequentemente revela diferenças, pois, em comparação com a medição de cisalhamento, é altamente sensível à arquitetura molecular e à distribuição do peso molecular.
Para processadores e desenvolvedores de materiais, basear-se exclusivamente na viscosidade de cisalhamento pode resultar em uma caracterização incompleta do material e em desafios inesperados na produção.
O desafio: evitar que o material grude na região de saída das matrizes de orifício convencionais
A viscosidade extensional no reômetro Rosand é determinada por meio da medição da queda de pressão na entrada do bico. Ao utilizar bicos convencionais de comprimento zero (orifício), o material pode aderir e se acumular na saída do bico, especialmente ao testar massas fundidas de polímeros altamente elásticos.
Isso pode resultar em:
- Valores superestimados de viscosidade extensional com base na queda de pressão na entrada (Pen)
- Baixa repetibilidade
- Interpretação incorreta das propriedades do material
- Incapacidade de e identify ar efeitos importantes, como o endurecimento por deformação
A solução: a tecnologia FreeFlow Die
Para superar essas limitações, a NETZSCH desenvolveu o inovador die FreeFlow (Figura 1) em colaboração com o Prof. Martin Zatloukal, da TBU Zlín. Sua geometria otimizada impede que o material grude na região a jusante. Como resultado, a queda de pressão na entrada pode ser medida com precisão e de forma reproduzível.
Os benefícios são claros:
- Medições precisas da viscosidade de extensão
- Maior reprodutibilidade
- Detecção confiável do comportamento de endurecimento e amolecimento sob deformação
- Maior confiança nos dados reológicos
Projetado para aplicações reais de processamento
As matrizes FreeFlow estão disponíveis em geometrias circulares e retangulares. Isso permite que os usuários analisem a viscosidade de cisalhamento, bem como:
- A viscosidade extensional uniaxial para aplicações como moldagem por sopro e fiação de fibras
- Viscosidade extensional planar para extrusão de filme fundido e avaliação de efeitos de estreitamento
Isso resulta em uma compreensão mais abrangente do comportamento do material sob condições de deformação relevantes para o processo.
Seus benefícios em resumo
- Não há aderência de material na região a jusante após a saída da matriz
- Alta confiabilidade das medições reológicas
- Determinação precisa da viscosidade extensional
- Detecção confiável do endurecimento e do amolecimento por deformação
- Caracterização do material em condições reais de processamento
- Desenvolvimento eficiente de materiais e otimização de processos
Conclusão
A matriz FreeFlow amplia as capacidades do reômetro capilar de alta pressão da Rosand, permitindo medições altamente confiáveis da viscosidade de cisalhamento e extensional. Ao eliminar o aderimento do material na região a jusante após a saída da matriz e minimizar os erros de medição, ela fornece as informações reológicas precisas necessárias para o desenvolvimento eficiente de produtos, melhor controle de processos e maior desempenho na fabricação.