আইএসও ১১৪৪৩ এএসটিএম ডি৩৮৩৫ ক্যাপিলারি রিওমিটার আইএসও ১৭৭৪৪ এএসটিএম ডি৫০৯৯ পলিমার রিওলজিক্যাল প্রোপার্টিজ টেস্টার ক্যাপিলারি ফ্লো রিওমিটার

ভূমিকা

ইলাস্টোমেরিক এবং প্লাস্টিক উপকরণগুলি রিওলজিক্যাল আচরণ প্রদর্শন করে। রিওলজি হল প্রবাহ এবং বিকৃতির সম্মিলিত শব্দ। প্রবাহ আচরণের অধ্যয়ন সাধারণত একটি ক্যাপিলারি রিওমিটার ব্যবহার করে, যা একটি ডিভাইস যা শিয়ার স্ট্রেসের প্রভাবে পলিমার গলিত অবস্থায় প্রবাহ তৈরি করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। দুটি প্যারামিটার—শিয়ার স্ট্রেস এবং শিয়ার স্ট্রেন রেট—সরাসরি পরিমাপ করে, শিয়ার রেটের সাথে সান্দ্রতার পরিবর্তন চিত্রিত করে এমন বক্ররেখা গণনা করা যেতে পারে; এটি সান্দ্রতা বক্ররেখা নামে পরিচিত। ক্যাপিলারি রিওমিটারের পরিমাপ পদ্ধতি সরাসরি উৎপাদন প্রক্রিয়াগুলির অনুকরণ করে, এইভাবে শিল্প উপাদান গবেষণা, উন্নয়ন এবং উত্পাদনের জন্য সরাসরি ব্যবহারিক নির্দেশনা প্রদান করে। যেখানে: α = শিয়ার সান্দ্রতা (Pa·s); σ = শিয়ার স্ট্রেস (Pa)। সান্দ্রতা প্রবাহের প্রতিরোধকে বোঝায়। সান্দ্রতা তাপমাত্রা এবং স্ট্রেন রেট উভয়ের উপর নির্ভর করে। সান্দ্রতার স্ট্রেন-রেট নির্ভরতা একটি একক পরীক্ষার মাধ্যমে একটি উপাদানের একটি একক ব্যাচ থেকে নির্ধারণ করা যেতে পারে, যা বিভিন্ন হারে 8 থেকে 10 টি ডেটা পয়েন্ট তৈরি করে। বিপরীতে, সান্দ্রতার তাপমাত্রা নির্ভরতা নির্ধারণের জন্য সাধারণত বিভিন্ন স্বতন্ত্র তাপমাত্রায় একাধিক পরীক্ষা চালানোর প্রয়োজন হয়।

ক্যাপিলারি রিওমিটার: এই যন্ত্রটি একটি ক্যাপিলারি ডাইয়ের মাধ্যমে প্রবাহিত পলিমার গলিত অবস্থায় শিয়ার স্ট্রেস এবং শিয়ার রেটের মধ্যে সম্পর্ক পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়; এটি এক্সট্রুডেটের মরফোলজির সরাসরি চাক্ষুষ পরিদর্শন করতে দেয়, ডাইয়ের দৈর্ঘ্য-থেকে-ব্যাস অনুপাত পরিবর্তন করে গলিত স্থিতিস্থাপকতা এবং অস্থিরতা তদন্ত করার অনুমতি দেয় এবং অন্যান্য প্রয়োগের মধ্যে পলিমার ফেজ ট্রানজিশন নির্ধারণে সহায়তা করে। পলিমারের রিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলির উপর গবেষণা কেবল উত্পাদন ক্রিয়াকলাপের জন্য সর্বোত্তম প্রক্রিয়াকরণ প্যারামিটার সরবরাহ করে না এবং প্লাস্টিক প্রক্রিয়াকরণ যন্ত্রপাতির নকশার জন্য গুরুত্বপূর্ণ ডেটা সরবরাহ করে না, তবে উপাদানের নির্বাচন এবং কাঁচামাল সংশোধনের জন্য প্রয়োজনীয় কাঠামোগত এবং আণবিক প্যারামিটারের মতো মূল্যবান অন্তর্দৃষ্টিও প্রদান করে। তদুপরি, এই যন্ত্রটি প্রক্রিয়াকরণ সিমুলেশন মোডের একটি বিস্তৃত পরিসর সরবরাহ করে এবং শিয়ার রেটের একটি বিস্তৃত বর্ণালীকে কভার করে।

প্রয়োগ

যদিও মেল্ট ফ্লো ইনডেক্সার (MFI) প্রাথমিকভাবে গুণমান নিয়ন্ত্রণ এবং পরিদর্শনের জন্য ব্যবহৃত হয়, ক্যাপিলারি রিওমিটার প্রধানত গবেষণা এবং উন্নয়নের উদ্দেশ্যে নিবেদিত।

1. উত্পাদন প্রক্রিয়া স্থাপনের জন্য বৈজ্ঞানিক ডেটা সরবরাহ: প্লাস্টিক কাঁচামালের প্রক্রিয়াকরণ এবং উত্পাদন প্রধানত দুটি মূল প্যারামিটারের নিয়ন্ত্রণের দ্বারা পরিচালিত হয়: প্রথমত, তাপমাত্রা; এবং দ্বিতীয়ত, গতি (বিশেষত, শিয়ার রেট)।

1.1 তাপমাত্রা-সম্পর্কিত ডেটা সরবরাহ: একটি ধ্রুবক শিয়ার রেট বজায় রেখে বিভিন্ন তাপমাত্রায় ফ্লো কার্ভ পরিমাপ করে, তাপমাত্রার ওঠানামার প্রতিক্রিয়ায় উপাদানের সান্দ্রতা কীভাবে পরিবর্তিত হয় তা চিত্রিত করে এমন একটি বক্ররেখা বের করা যেতে পারে। এটি উপাদানের তাপমাত্রা সংবেদনশীলতা নির্ধারণের অনুমতি দেয়; যদি ফ্লো-তাপমাত্রা বক্ররেখার ঢাল খাড়া হয় (অর্থাৎ, একটি উল্লেখযোগ্য গ্রেডিয়েন্ট প্রদর্শন করে), এটি নির্দেশ করে যে উপাদানটি তাপমাত্রা পরিবর্তনের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল। বিপরীতে, যদি তাপমাত্রা পরিবর্তনের সাথে সান্দ্রতার পরিবর্তন চিত্রিত করে এমন বক্ররেখা তুলনামূলকভাবে সমতল হয়, তবে এটি নির্দেশ করে যে উপাদানটি তাপমাত্রা ওঠানামার প্রতি সংবেদনশীল নয়। স্বাভাবিকভাবেই, বক্ররেখাটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা সনাক্ত করা সহজ করে তোলে যেখানে গলিত সর্বোত্তম প্রবাহ বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে—এটি প্রক্রিয়াকরণ এবং উত্পাদনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে; এটি উত্পাদন প্রক্রিয়া স্থাপনের জন্য বৈজ্ঞানিক ভিত্তি হিসাবে কাজ করে।

যেসব উপাদানের ফ্লো কার্ভ তাপমাত্রার প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল—যেমন নাইলন—পণ্যের গুণমান নিশ্চিত করার জন্য সুনির্দিষ্ট তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। বিপরীতে, যেসব উপাদান তাপমাত্রার প্রতি তুলনামূলকভাবে সংবেদনশীল নয়, কেবল তাপমাত্রা সামঞ্জস্য করলে পণ্যের গুণমানের উপর সামান্য প্রভাব পড়বে।

1.2 শিয়ার রেট ডেটা সরবরাহ: একটি ধ্রুবক তাপমাত্রা বজায় রেখে বিভিন্ন শিয়ার রেটে ফ্লো কার্ভ পরিমাপ করে, শিয়ার রেটের প্রতিক্রিয়ায় উপাদানের সান্দ্রতা কীভাবে পরিবর্তিত হয় তা চিত্রিত করে এমন একটি বক্ররেখা পাওয়া যেতে পারে। যেসব উপাদানের সান্দ্রতা শিয়ার রেট নির্বিশেষে মূলত ধ্রুবক থাকে তাদের নিউটোনিয়ান ফ্লুইড হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়; যেসব উপাদানের সান্দ্রতা শিয়ার রেট বৃদ্ধির সাথে সাথে হ্রাস পায় (একটি ঘটনা যা "শিয়ার থিনিং" নামে পরিচিত) তাদের সিউডোপ্লাস্টিক ফ্লুইড হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়—এবং বেশিরভাগ পলিমার গলিত এই শিয়ার-থিনিং বিভাগে পড়ে।

তৃতীয় একটি বিভাগও রয়েছে: যেসব উপাদান "শিয়ার থিকেনিং" প্রদর্শন করে (সান্দ্রতা শিয়ার রেট বৃদ্ধির সাথে সাথে বৃদ্ধি পায়)। গ্রাফ বিশ্লেষণ করে, নির্দিষ্ট শিয়ার রেট পরিসীমা সনাক্ত করা যেতে পারে যা সর্বোত্তম প্রবাহ বৈশিষ্ট্য তৈরি করে এবং তাই উত্পাদন এবং প্রক্রিয়াকরণের জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত। প্রকৃত উত্পাদন পরিবেশে, শিয়ার রেট সাধারণত মোটরের ঘূর্ণন গতি পরিবর্তন করে সামঞ্জস্য করা হয়।

অতএব, নির্বাচিত উত্পাদন পদ্ধতির সাথে সম্পর্কিত নির্দিষ্ট শিয়ার রেট পরিসীমার মধ্যে প্রদর্শিত প্রবাহ বৈশিষ্ট্যগুলির প্রতি মনোযোগ দেওয়া অপরিহার্য।

2. নতুন উপাদান উন্নয়নের জন্য একটি বৈজ্ঞানিক ভিত্তি সরবরাহ

2.1 নতুন উপাদান তৈরি করার সময় বা বিদ্যমান উপাদানগুলির কর্মক্ষমতা উন্নত করার চেষ্টা করার সময়, গবেষকরা সাধারণত নতুন ফর্মুলেশন এবং কম্পোজিশনাল অনুপাত ব্যবহার করেন, অথবা উপাদানের ম্যাট্রিক্সে নির্দিষ্ট ফিলার, অ্যাডিটিভ এবং অনুরূপ এজেন্ট অন্তর্ভুক্ত করেন। যেকোনো উপাদানের জন্য—তার নির্দিষ্ট উপাদান উপাদান (ফর্মুলেশন) বা সেই উপাদানগুলির সঠিক অনুপাত (কম্পোজিশনাল অনুপাত) নির্বিশেষে—তার ফ্লো কার্ভ পরিমাপ করতে একটি ক্যাপিলারি রিওমিটার ব্যবহার করা হয়। এই পরিমাপ উপাদানের কর্মক্ষমতা মূল্যায়নের জন্য, তার সামগ্রিক গুণমান নির্ধারণের জন্য এবং এটি প্রয়োজনীয় স্পেসিফিকেশন পূরণ করে কিনা তা যাচাই করার জন্য উদ্দেশ্যমূলক ভিত্তি হিসাবে কাজ করে। যদি উপাদানের কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তার চেয়ে কম হয়, তবে গবেষকরা নির্দিষ্ট অ্যাডিটিভ অন্তর্ভুক্ত করে এটি উন্নত করার চেষ্টা করতে পারেন। একটি অ্যাডিটিভ যোগ করার *আগে* এবং *পরে* উভয় ফ্লো কার্ভ পরিমাপ করতে ক্যাপিলারি রিওমিটার ব্যবহার করে—এবং পরবর্তীকালে ফলাফল বক্ররেখাগুলির তুলনা করে—প্রতিটি অ্যাডিটিভ উপাদানের প্রবাহ বৈশিষ্ট্যগুলিতে কী নির্দিষ্ট প্রভাব ফেলে তা সঠিকভাবে নির্ধারণ করা যেতে পারে।

2.2 একই ধরণের উপাদানের জন্য, তাদের ফ্লো কার্ভ (সান্দ্রতা বনাম শিয়ার রেট) ভিন্ন হতে পারে; কিছু শিয়ার রেটের প্রতি দ্রুত পরিবর্তন প্রদর্শন করে, অন্যরা আরও ধীরে ধীরে পরিবর্তিত হয়। কেন এমন হয়? একটি উল্লেখযোগ্য কারণ সম্ভবত উপাদানের আণবিক ওজন বিতরণে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য।

সরঞ্জামের কার্যাবলী এবং বৈশিষ্ট্য

1. ক্যাপিলারি রিওমিটার: এই যন্ত্রটি একটি বুদ্ধিমান, কম্পিউটার-নিয়ন্ত্রিত, ধ্রুবক-চাপ ক্যাপিলারি রিওমিটার। এটি ধ্রুবক-চাপ এবং ধ্রুবক-গতি উভয় মোডে কাজ করতে সক্ষম, বিভিন্ন ক্যাপিলারি ডাই স্পেসিফিকেশন এবং বিভিন্ন প্রয়োগকৃত চাপের অধীনে—বিভিন্ন তাপমাত্রায় এবং হিটিং রেটে—এক্সট্রুশন হার নির্ধারণের জন্য কম্পিউটার-ভিত্তিক পরিমাপ সিস্টেম ব্যবহার করে। একটি কম্পিউটার ইন্টারফেসের মাধ্যমে, এক্সট্রুশন গতি, চাপ এবং হিটিং তাপমাত্রা রেকর্ড করা হয়। এই ডেটা স্বয়ংক্রিয়ভাবে সান্দ্রতা মান গণনা করার জন্য প্রক্রিয়া করা হয়। তদুপরি, সিস্টেমটি গ্রাফিক্যাল বক্ররেখা তৈরি করে এবং একটি ব্যাপক পরীক্ষার প্রতিবেদন প্রিন্ট করে।

2. ক্যাপিলারি রিওমিটার পলিমারিক উপকরণগুলির প্রবাহ বৈশিষ্ট্য এবং নিরাময় হার নির্ধারণের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। এটি পলিমার গলিতগুলির সান্দ্রতা এবং সান্দ্র প্রবাহ সক্রিয়করণ শক্তি পরিমাপ করে, এবং গলিত স্পিনিং অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য প্রক্রিয়া প্যারামিটারগুলি তদন্ত করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে।

3. ক্যাপিলারি রিওমিটার পলিমারের বিভিন্ন কর্মক্ষমতা প্যারামিটার নির্ধারণ করতে সক্ষম, যার মধ্যে রয়েছে নরম হওয়ার পয়েন্ট, গলনাঙ্ক, প্রবাহ পয়েন্ট, সান্দ্রতা এবং সান্দ্র প্রবাহ সক্রিয়করণ শক্তি, সেইসাথে থার্মোসেটিং উপকরণগুলির নিরাময় তাপমাত্রা।

4. তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা এবং নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি উন্নত কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্যযুক্ত, যা বিভিন্ন তাপমাত্রায় পলিমারিক উপকরণগুলির—এবং তাদের সংশ্লিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলির—পরিবর্তন পরিমাপের সুবিধা প্রদান করে। যন্ত্রটি কম্পিউটার-নিয়ন্ত্রিত; এটি রিয়েল-টাইম পরীক্ষার বক্ররেখা প্লট করে, পরীক্ষার সময় গতিশীল পরিবর্তনগুলি চাক্ষুষভাবে প্রদর্শন করে এবং Hagen-Poiseuille, Rabinowitsch, এবং Melt Flow Rate (MFR) এর মতো সমীকরণগুলির উপর ভিত্তি করে ডেটা তৈরি করে।

5. ক্যাপিলারি রিওমিটার একটি যুক্তিসঙ্গত নকশা বৈশিষ্ট্যযুক্ত একটি লোড-প্রয়োগকারী প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। কম্পিউটার নিয়ন্ত্রণের অধীনে, এটি উচ্চ নির্ভুলতা এবং চমৎকার স্থিতিশীলতার সাথে অবিচ্ছিন্ন লোড প্রয়োগ সম্পাদন করে। যন্ত্রটি পলিমারিক উপকরণগুলির জন্য স্ট্রেস-স্ট্রেন বক্ররেখা এবং প্লাস্টিকাইজেশন বক্ররেখা প্লট করতে পারে, সেইসাথে নরম হওয়ার পয়েন্ট, গলনাঙ্ক এবং প্রবাহ পয়েন্টের সাথে সম্পর্কিত তাপমাত্রা নির্ধারণ করতে পারে। অবশেষে, এটি গ্রাফিক্যাল বক্ররেখা তৈরি করে এবং একটি সম্পূর্ণ পরীক্ষার প্রতিবেদন প্রিন্ট করে।

পরীক্ষার কার্যাবলী এবং পদ্ধতি

1. ধ্রুবক শিয়ার রেট পরীক্ষা: শিয়ার স্ট্রেস বনাম শিয়ার রেট বক্ররেখা, সেইসাথে শিয়ার সান্দ্রতা বনাম শিয়ার রেট বক্ররেখা নির্ধারণ করতে সক্ষম।

2. ধ্রুবক চাপ শিয়ার পরীক্ষা: শিয়ার সান্দ্রতা বনাম শিয়ার রেট বক্ররেখা নির্ধারণ করতে সক্ষম।

3. স্টেপওয়াইজ শিয়ার রেট পরীক্ষা: বিভিন্ন শিয়ার রেট সেট করার অনুমতি দেয়; শিয়ার স্ট্রেস বনাম শিয়ার রেট বক্ররেখা এবং শিয়ার সান্দ্রতা বনাম শিয়ার রেট বক্ররেখা নির্ধারণ করতে সক্ষম। তদুপরি, পরীক্ষার সময়, এটি গলিত ফ্র্যাকচার অবস্থার মূল্যায়ন, সেইসাথে গলিত ন্যূনতম প্রবাহ চাপ এবং শিয়ার রেট নির্ধারণের অনুমতি দেয়, যা বক্ররেখাগুলিতে পরিলক্ষিত পরিবর্তনগুলির উপর ভিত্তি করে।

3.1 প্রবাহ/প্রবাহহীনতা পরীক্ষা: সান্দ্রতা এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক নির্ধারণ করে, ন্যূনতম প্রবাহ তাপমাত্রা নির্ভুলভাবে নির্ধারণের অনুমতি দেয়।

3.2 গলিত ফ্র্যাকচার এবং প্রবাহ অস্থিরতা: গলিত ফ্র্যাকচার এবং গলিত ফাটল সহ প্রবাহ অস্থিরতা ঘটনাগুলি তদন্ত করে।

4. তাপমাত্রা র্যাম্প পরীক্ষা: তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে গলিত সান্দ্রতার পরিবর্তন নির্ধারণ করে।

5. ধ্রুবক চাপ তাপমাত্রা র্যাম্প পরীক্ষা: উপাদানের নরম হওয়ার পয়েন্ট পরিমাপ করে।

প্রযোজ্য পরীক্ষার মান

GB/T 25278-2010: *প্লাস্টিকস — ক্যাপিলারি এবং স্লিট-ডাই রিওমিটার ব্যবহার করে প্লাস্টিকের তরলতা নির্ধারণ*

HG/T 4300-2012: *রাবারের রিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ — প্লাঞ্জার-টাইপ ক্যাপিলারি রিওমিটার পদ্ধতি*

ISO 11443-2021: *প্লাস্টিকস — ক্যাপিলারি এবং স্লিট-ডাই রিওমিটার ব্যবহার করে প্লাস্টিকের তরলতা নির্ধারণ*

ISO 17744-2004: *প্লাস্টিকস — ক্যাপিলারি এবং স্লিট-ডাই রিওমিটার ব্যবহার করে প্লাস্টিকের তরলতা নির্ধারণ*

ASTM D3835-16: *ক্যাপিলারি রিওমিটারের মাধ্যমে পলিমারিক উপকরণের বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য স্ট্যান্ডার্ড টেস্ট পদ্ধতি*

ASTM D5099-08: *ক্যাপিলারি রিওমিটার ব্যবহার করে রাবার কম্পাউন্ডিং এবং প্রক্রিয়াকরণ বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য স্ট্যান্ডার্ড টেস্ট পদ্ধতি*

LISO 11443 ASTM D3835 ক্যাপিলারি রিওমিটার ISO 17744 ASTM D5099 পলিমার রিওলজিক্যাল প্রোপার্টি টেস্টার ক্যাপিলারি ফ্লো রিওমিটার