Introducere
Prelucrarea cu succes a polimerilor necesită o înțelegere aprofundată a comportamentului materialului în condiții reale de fabricație. Deși vâscozitatea la forfecare este măsurată și utilizată în mod obișnuit pentru optimizarea procesului, vâscozitatea la extensie oferă adesea informațiile care lipsesc și care sunt necesare pentru a înțelege probleme precum instabilitatea curgării, defectele peliculei, umflarea matriței, îngustarea canalului de extrudare sau calitatea slabă a produsului.
Reometrul capilar de înaltă presiune Rosand permite determinarea atât a vâscozității la forfecare, cât și a celei la extensie într-o singură măsurătoare, oferind informații valoroase privind performanța materialului în timpul extrudării, a formării prin suflare și a altor procese de curgere prin alungire.
Vâscozitatea extensională: când vâscozitatea la forfecare nu este suficientă
Materialele pot prezenta un comportament al vâscozității la forfecare aproape identic, dar se pot comporta foarte diferit în timpul procesării. În astfel de cazuri, vâscozitatea la extensie evidențiază adesea diferențe, deoarece, în comparație cu măsurarea vâscozității la forfecare, este extrem de sensibilă la arhitectura moleculară și la distribuția masei moleculare.
Pentru procesatori și dezvoltatorii de materiale, bazarea exclusivă pe vâscozitatea la forfecare poate duce la o caracterizare incompletă a materialului și la provocări neașteptate în procesul de producție.
Provocarea: Evitarea lipirii materialului în zona de ieșire a matrițelor convenționale cu orificiu
Vâscozitatea extensională în reometrul Rosand se determină prin măsurarea căderii de presiune la intrarea în matriță. Atunci când se utilizează matrițe convenționale cu lungime zero (cu orificiu), materialul se poate lipi și acumula la ieșirea din matriță, în special în cazul testării topiturilor de polimeri cu elasticitate ridicată.
Acest lucru poate duce la:
- Supraestimarea valorilor vâscozității extensionale (Pen) ale căderii de presiune la intrare
- Repetabilitate slabă
- Interpretarea eronată a proprietăților materialului
- Eșecul de a identify a efecte importante, cum ar fi întărirea prin deformație
Soluția: Tehnologia FreeFlow Die
Pentru a depăși aceste limitări, compania NETZSCH a dezvoltat matrița inovatoare FreeFlow (Figura 1) în colaborare cu prof. Martin Zatloukal de la TBU Zlín. Geometria sa optimizată împiedică lipirea materialului în zona din aval. Drept urmare, căderea de presiune la intrare poate fi măsurată cu precizie și în mod reproductibil.
Avantajele sunt evidente:
- Măsurători precise ale vâscozității la extensie
- Reproductibilitate îmbunătățită
- Detectarea fiabilă a comportamentului de întărire și înmuiere la deformare
- Încredere sporită în datele reologice
Conceput pentru aplicații reale de procesare
Matrițele FreeFlow sunt disponibile atât în geometrii circulare, cât și în cele dreptunghiulare. Acest lucru permite utilizatorilor să studieze vâscozitatea la forfecare, precum și:
- Vâscozitatea extensională uniaxială pentru aplicații precum formarea prin suflare și filarea fibrelor
- Vâscozitatea de extensie plană pentru extrudarea filmului turnat și evaluarea efectelor de îngustare
Acest lucru duce la o înțelegere mai cuprinzătoare a comportamentului materialului în condiții de deformare relevante pentru proces.
Avantajele dumneavoastră pe scurt
- Nu se observă depuneri de material în zona din aval de ieșirea din matriță
- Fiabilitate ridicată a măsurătorilor reologice
- Determinarea precisă a vâscozității la întindere
- Detectarea fiabilă a întăririi și înmuiere prin deformație
- Caracterizarea materialului în condiții realiste de prelucrare
- Dezvoltare eficientă a materialelor și optimizarea proceselor
Concluzie
Matrița FreeFlow extinde capacitățile reometrului capilar de înaltă presiune Rosand, permițând efectuarea unor măsurători extrem de fiabile ale vâscozității la forfecare și la întindere. Prin eliminarea lipirii materialului în zona din aval de ieșirea din matriță și prin reducerea la minimum a erorilor de măsurare, aceasta oferă informațiile reologice precise necesare pentru dezvoltarea eficientă a produselor, un control îmbunătățit al procesului și o performanță sporită a producției.