Povestea de succes a clientului
Înțelegerea fracturii topiturii în procesarea polimerilor cu ajutorul reometrelor capilare NETZSCH
Aceasta este o poveste de succes a clientului Don Fleming. În calitate de fondator al Fleming Polymer Testing, acesta oferă din 1988 servicii contractuale de testare pentru industria polimerilor, utilizând reometrele capilare NETZSCH RH2000, RH7 și RH10.
Prezentarea lui Don Fleming
"Numele meu este Don Fleming. Am absolvit ingineria mecanică la Universitatea Bradford înainte de a începe un doctorat în același departament. Domeniile principale ale cercetării mele au fost extrudarea reactivă a spumelor LLDPE și PET reticulate prin extrudare cu două șuruburi, iar reometrul capilar al departamentului a fost o parte esențială a acestei lucrări, ceea ce m-a determinat să lucrez pentru Rosand la începutul anilor 1990. Am înființat Fleming Polymer Testing în 1998, folosind reometria capilară ca piatră de temelie a activității mele, furnizând servicii de testare pe bază de contract pentru industria polimerilor.
La începutul afacerii, era de la sine înțeles că reometrul urma să fie Rosand twin bore și, după ce am văzut multe alte reometre în domeniu, nu există nicio îndoială că Rosand a fost și continuă să fie instrumentul de top.
Întreprinderea dispune în prezent de un RH2000, un RH7 și un RH10. Toate cele trei instrumente au lucrat pe o gamă largă de materiale, nu numai pe polimeri, iar flexibilitatea și sensibilitatea lor au permis efectuarea cu ușurință a unor lucrări complexe, cum ar fi fractura topită descrisă mai jos.
Scopul: rezolvarea problemelor reale legate de procesele polimerice
De atunci, afacerea s-a extins și s-a consolidat pentru a include distribuția suitei Compuplast de software de simulare a curgerii, care, desigur, se bazează în mare măsură pe datele reometrului. Afacerea mi-a permis să mă deplasez la multe dintre cele mai mari companii producătoare de polimeri din lume pentru a oferi cursuri de formare și seminarii și pentru a face legătura între aspectele academice ale reometriei și rezolvarea problemelor de proces din viața reală. Elementele de rutină ale testării, împreună cu rigorile simulării curgerii, înseamnă că toate aspectele capacității reometrului sunt exersate, de la umflarea matricei la alunecarea peretelui și de la fractura topiturii la vâscozitatea extensională.
Înțelegerea fracturii și ruperii topiturii în procesarea polimerilor
Unul dintre cele mai interesante și mai problematice domenii ale prelucrării polimerilor este fracturarea topiturii. Fracturarea topiturii are ca rezultat suprafața polimerului extrudat care devine aspră și ondulată, așa cum se arată în figura 1.
Aceasta este în mod clar o problemă serioasă dacă avem nevoie, și în cele mai multe cazuri avem nevoie, ca suprafața produsului nostru să fie netedă și fără defecte; nimeni nu dorește să producă un cablu, un profil sau o țeavă care arată prost! Cauzele ruperii topiturii și ale fenomenului asociat acesteia, ruperea topiturii, au fost analizate în mediul academic timp de decenii, fără a se ajunge la un consens prea larg. Cu toate acestea, un aspect care nu este contestat este faptul că se produce la o anumită tensiune critică, iar această tensiune poate fi măsurată numai pe reometrul capilar.
Figura 2 prezintă fluctuațiile de presiune resimțite de reometru la întâlnirea cu un polimer topit care se fracturează. Odată ce încep distorsiunile de suprafață, traductorul de presiune cu matriță lungă se confruntă cu o undulare ciclică în timpul căreia nu este posibil echilibrul presiunii; pentru a calcula o valoare a tensiunii de forfecare, presiunea trebuie să fie într-o stare de echilibru.
Dacă nu suntem conștienți de acest fenomen, producem foarte des o funcție de vâscozitate la forfecare care arată ca cea din figura 3, unde există o regiune de platou. Acest platou nu este real, ci o manifestare a modului în care reometrul caută o presiune de echilibru, nu o găsește și apoi trece la următoarea rată de forfecare. Deși acest rezultat nu este real, el indică o fractură a topiturii și o examinare vizuală a extrudatului îl va confirma adesea. În plus, tensiunea critică de forfecare poate fi extrasă din figura 3 ca fiind acea tensiune de forfecare la care începe platoul; 500kPa în acest caz.
Lucrările academice confirmă faptul că tensiunea critică este independentă de temperatură și de greutatea moleculară medie, prin urmare, este practic imposibil de iradiat dacă se păstrează producția de masă și/sau geometria matriței.
Figura 4 prezintă o fractură de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire manifestată într-o polietilenă liniară de joasă DensitateDensitatea masică este definită ca raportul dintre masă și volum. densitate (LLDPE) catalizată 100% cu Metallocen și este clar că tensiunea critică este de aproximativ 450 kPa. La combinarea Metallocenului cu proporții tot mai mari de o calitate catalizată Zieger Natta, este evident că tensiunea critică scade; la scăderea la o proporție de 60% de Metallocen, tensiunea critică scade la aproximativ 410 kPa, reducându-se la aproximativ 340 kPa la 20%.
Acest rezultat important oferă una dintre puținele metode prin care tensiunea critică poate fi redusă și modul în care aceasta poate fi detectată și măsurată numai cu ajutorul reometriei capilare."
Recunoștințe
Îi mulțumim lui Don Fleming de la Fleming Polymer Testing pentru împărtășirea expertizei sale privind fractura topiturii în prelucrarea polimerilor. Don a demonstrat cum poate fi măsurată și înțeleasă tensiunea de forfecare critică - transformând comportamentul complex al curgerii în informații valoroase. Suntem mândri să susținem această activitate importantă cu reometrele noastre fiabile, de înaltă precizie.
