Introducere
Viteza de forfecare de interes pentru măsurătorile reologice depinde de aplicație. Într-un proces rapid precum pulverizarea, în care materialul este împins rapid printr-un orificiu, sunt implicate viteze mari de forfecare de până la 100 000 s-1. Dimpotrivă, extrudarea unui polimer, care are o vâscozitate mult mai mare, se face la viteze semnificativ mai mici; de obicei, de peste 1000 de ori mai mici. Ratele de forfecare chiar mai mici sunt utilizate pentru a descrie procese foarte lente, cum ar fi nivelarea.
Versiuni ale reometrului
Alegerea reometrului depinde de rata de forfecare necesară. În timp ce Kinexus, ca reometru rotațional, este instrumentul de alegere pentru a măsura în intervalul de viteze de forfecare scăzute, se va lucra cu un reometru capilar Rosand pentru a atinge viteze de forfecare ridicate de până la 1 000 000 s-1.
În cele ce urmează, curba de vâscozitate a unui material din polipropilenă este obținută pe parcursul a aproape 7 decenii. Pentru aceasta, se utilizează atât un reometru rotațional NETZSCH Kinexus, cât și un reometru capilar NETZSCH Rosand (a se vedea condițiile de măsurare în tabelul 1).
Tabelul 1: Condiții de măsurare
| Instrument | Kinexus |
|---|---|
| Mostră | Polipropilenă |
| Geometrie | placă-placă, diametru: 25 mm |
| Temperatură | 190°C |
| Spațiu de măsurare | 1 mm |
| Frecvența | 10-3 până la 10 Hz |
| Tensiune de forfecare | 1.000 Pa |
| Instrument | Rosand |
|---|---|
| Temperatura | 190°C |
| Matriță capilară | Diametru: 1 mm și 0,5 mm, Lungime: 16 mm |
| Matriță zero | Diametru: 1 mm și 0,5 mm, lungime: 0,25 mm |
| Partea capilară a traductorului de presiune | 10.000 Psi (689,5 bar) |
| Partea zero a traductorului de presiune | 1.500 Psi (103,4 bar) |
Observații privind condițiile de măsurare
- Reometru rotațional Kinexus
A fost efectuată o scanare a frecvenței și nu, așa cum s-ar putea crede, o măsurare a rotației. În acest caz, a fost utilizată regula Cox-Merz care stipulează că, pentru polimerii fără umplutură, vâscozitatea complexă de forfecare în funcție de frecvență dă aceleași valori ca vâscozitatea de forfecare în funcție de viteza de forfecare. Măsurătorile de oscilație au avantajul față de măsurătorile de rotație că materialul este măsurat în repaus. Astfel, polimerul nu este supus forțelor centrifuge și nu va ieși din spațiu, așa cum s-ar putea întâmpla în timpul măsurătorilor prin rotație la viteze de forfecare ridicate. Veți găsi mai multe informații despre acest subiect în Notele de aplicare 236 și 243 [1, 2]. - Reometru capilar Rosand
Matricea cu diametrul de 1 mm a fost utilizată pentru a obține rate de forfecare de până la 10 000 s-1, în timp ce rate de forfecare mai mari au fost atinse cu matricea cu diametrul de 0,5 mm.
Rezultatele măsurătorilor
Figura 1 prezintă curba de vâscozitate compozită a polipropilenei măsurată cu reometre rotaționale și capilare. În intervalul vitezei de forfecare scăzute, materialul prezintă un comportament newtonian: Vâscozitatea de forfecare nu depinde de rata de forfecare. În acest platou de forfecare zero, vâscozitatea de forfecare se ridică la 4400 Pa-s.
Pentru viteze de forfecare mai mari, polimerul se subțiază prin forfecare: Vâscozitatea sa de forfecare scade odată cu creșterea vitezei de forfecare. În acest interval, tensiunea de forfecare aplicată este suficient de mare pentru a desface lanțurile polimerice. Acestea pot aluneca unele împotriva altora, facilitând curgerea și explicând scăderea vâscozității de forfecare.
Concluzie
Cu această combinație unică de măsurători cu reometru rotațional și capilar oferită de NETZSCH, se obțin game foarte largi de viteze de forfecare. Acest lucru este important, de exemplu, pentru polimeri, deoarece comportamentul lor depinde foarte mult de rata de forfecare la care sunt supuși.