История успеха клиента
Понимание разрушения расплава при переработке полимеров с помощью капиллярных реометров NETZSCH
Это история успеха клиента Дона Флеминга. Основатель компании Fleming Polymer Testing, он предоставляет услуги по контрактному тестированию полимерной промышленности с 1988 года, используя капиллярные реометры RH2000, RH7 и RH10 с сайта NETZSCH.
Представление Дона Флеминга
"Меня зовут Дон Флеминг. Я окончил факультет машиностроения в Брэдфордском университете, а затем защитил докторскую диссертацию на том же факультете. Основной областью моих исследований была реактивная экструзия сшитых пенополистиролов LLDPE и PET с помощью двухшнековой экструзии, и капиллярный реометр кафедры был важной частью этой работы, что в конечном итоге привело меня к работе в компании Rosand в начале 1990-х годов. Я основал компанию Fleming Polymer Testing в 1998 году, используя капиллярную реометрию в качестве краеугольного камня моего бизнеса, предоставляя контрактные услуги по тестированию для полимерной промышленности.
Когда я начинал бизнес, было само собой разумеющимся, что реометр будет двухканальным Rosand, и, повидав множество других реометров в этой области, я не сомневаюсь, что Rosand был и остается главным прибором.
В настоящее время у компании есть RH2000, RH7 и RH10. Все три прибора работают с различными материалами, не только с полимерами, а их гибкость и чувствительность позволяют с легкостью выполнять такие сложные работы, как разрушение расплава, описанное ниже.
Цель: решение реальных проблем полимерных процессов
С тех пор бизнес расширился и укрепился, став дистрибьютором пакета программного обеспечения Compuplast для моделирования потоков, которое, конечно же, в значительной степени опирается на данные, полученные с помощью реометра. Этот бизнес позволил мне посетить множество крупнейших полимерных компаний мира, чтобы провести тренинги и семинары и соединить академические аспекты реометрии с решением реальных технологических проблем. Рутинные элементы испытаний вместе с жесткими условиями моделирования течения означают, что все аспекты возможностей реометра проверяются - от разбухания матрицы до проскальзывания стенок, от разрушения расплава до растягивающей вязкости.
Понимание разрушения расплава и разрыва расплава при переработке полимеров
Одна из самых интригующих и проблемных областей переработки полимеров - разрушение расплава. Разрушение расплава приводит к тому, что поверхность экструдированного полимера становится шероховатой и волнистой, как показано на рисунке 1.
Это, безусловно, серьезная проблема, если нам нужно, а в большинстве случаев это так, чтобы поверхность нашего изделия была гладкой и без дефектов; никто не хочет производить плохо выглядящий кабель, профиль или трубу! Причины разрушения расплава и родственного ему явления - разрыва расплава - изучались академиками на протяжении десятилетий, и, вероятно, к единому мнению так и не пришли. Однако один аспект, который не вызывает споров, заключается в том, что он происходит при определенном, критическом напряжении, и это напряжение можно измерить только на капиллярном реометре.
На рисунке 2 показаны колебания давления, испытываемые реометром при столкновении с расплавом разрушающегося полимера. Как только начинаются искажения поверхности, датчик давления с длинной головкой сталкивается с циклическими колебаниями, во время которых равновесие давления невозможно; чтобы рассчитать значение напряжения сдвига, давление должно находиться в равновесном состоянии.
Если мы не знаем об этом явлении, то очень часто получаем функцию сдвиговой вязкости, которая выглядит как на рисунке 3, где есть область плато. Это плато не настоящее, а проявление того, как реометр ищет равновесное давление, не может его найти и переходит к следующей скорости сдвига. Хотя этот результат не является реальным, он свидетельствует о разрушении расплава, и визуальный осмотр экструдата часто подтверждает это. Кроме того, критическое напряжение сдвига можно определить по рисунку 3 как напряжение сдвига, при котором начинается плато; в данном случае это 500 кПа.
Научная работа подтверждает, что критическое напряжение не зависит от температуры и средневесовой молекулярной массы, следовательно, облучение практически невозможно, если сохраняется массовая производительность и/или геометрия фильеры.
На рисунке 4 показано разрушение расплава в 100%-ном катализированном металлоценом линейном полиэтилене низкой плотности (LLDPE), и видно, что критическое напряжение составляет около 450 кПа. При компаундировании металлоцена с увеличивающейся долей катализируемого сорта Zieger Natta видно, что критическое напряжение снижается; при снижении доли металлоцена до 60% критическое напряжение уменьшается до 410 кПа и снижается до 340 кПа при 20%.
Этот важный результат дает представление об одном из немногих методов снижения критического напряжения, который может быть обнаружен и измерен только с помощью капиллярной реометрии"
Благодарность
Большое спасибо Дону Флемингу из компании Fleming Polymer Testing за то, что он поделился своим опытом в области разрушения расплава при переработке полимеров. Дон продемонстрировал, как можно измерить и понять критическое напряжение сдвига, превратив сложное поведение потока в ценную информацию. Мы гордимся тем, что поддерживаем эту важную работу с помощью наших надежных, высокоточных реометров.
