Introductie
Elastomeer en kunststof materialen vertonen rheologisch gedrag. Rheologie is de verzamelnaam voor stroming en vervorming. De studie van stromingsgedrag maakt doorgaans gebruik van een capillaire rheometer, een apparaat dat is ontworpen om stroming in een polymeer smelt te induceren onder invloed van schuifspanning. Door twee parameters direct te meten - schuifspanning en schuifsnelheid - kan de curve worden berekend die weergeeft hoe de viscositeit varieert met de schuifsnelheid; dit staat bekend als de viscositeitscurve. De meetmethode van de capillaire rheometer simuleert nauwkeurig de werkelijke productieprocessen, en biedt daardoor directe praktische begeleiding voor industrieel materiaalonderzoek, -ontwikkeling en -productie. Waar: α = Schuifviscositeit (Pa·s); σ = Schuifspanning (Pa). Viscositeit vertegenwoordigt de weerstand tegen stroming. Viscositeit is afhankelijk van zowel temperatuur als rek-snelheid. De afhankelijkheid van de viscositeit van de rek-snelheid kan worden bepaald uit een enkele batch materiaal in een enkele testrun, wat 8 tot 10 datapunten oplevert bij verschillende snelheden. Omgekeerd vereist het bepalen van de temperatuurafhankelijkheid van de viscositeit doorgaans het uitvoeren van meerdere tests bij verschillende, afzonderlijke temperaturen.
Capillaire Rheometer: Dit instrument wordt gebruikt om de relatie tussen schuifspanning en schuifsnelheid te meten in polymeer smelten die door een capillaire matrijs stromen; het maakt directe visuele inspectie van de extrudaatmorfologie mogelijk, maakt onderzoek naar smeltelasticiteit en instabiliteit mogelijk door de lengte-diameterverhouding van de matrijs te variëren, en faciliteert de bepaling van polymeerfaseovergangen, naast andere toepassingen. Onderzoek naar de rheologische eigenschappen van polymeren biedt niet alleen optimale verwerkingsparameters voor productieactiviteiten en levert kritieke gegevens voor het ontwerp van kunststofverwerkingsmachines, maar levert ook waardevolle inzichten op - zoals structurele en moleculaire parameters - die essentieel zijn voor materiaalkeuze en modificatie van grondstoffen. Bovendien biedt dit instrument een breder scala aan simulatiemodi voor verwerking en bestrijkt het een breder spectrum aan schuifsnelheden.
Toepassingen
Hoewel de Melt Flow Indexer (MFI) voornamelijk wordt gebruikt voor kwaliteitscontrole en inspectie, is de Capillaire Rheometer hoofdzakelijk gewijd aan onderzoeks- en ontwikkelingsdoeleinden.
1. Verstrekken van wetenschappelijke gegevens voor het vaststellen van productieprocessen: De verwerking en productie van kunststof grondstoffen worden voornamelijk beheerst door de controle van twee belangrijke parameters: ten eerste, temperatuur; en ten tweede, snelheid (specifiek, de schuifsnelheid).
1.1 Verstrekken van temperatuurgerelateerde gegevens: Door stromingscurves bij verschillende temperaturen te meten met een constante schuifsnelheid, kan een curve worden afgeleid die illustreert hoe de viscositeit van het materiaal verandert als reactie op temperatuurschommelingen. Dit maakt het mogelijk om de temperatuurgevoeligheid van het materiaal te bepalen; als de helling van de stroming-temperatuurcurve steil is (d.w.z. een significante gradiënt vertoont), geeft dit aan dat het materiaal zeer gevoelig is voor temperatuurvariaties. Omgekeerd, als de curve die de viscositeitsveranderingen met temperatuur weergeeft relatief vlak is, geeft dit aan dat het materiaal ongevoelig is voor temperatuurschommelingen. Natuurlijk maakt de curve het gemakkelijk om de specifieke temperatuur te identificeren waarop de smelt optimale stromingseigenschappen vertoont - waardoor deze geschikt is voor verwerking en productie; dit dient als de wetenschappelijke basis voor het vaststellen van productieprocessen.
Voor materialen waarvan de stromingscurves zeer temperatuurgevoelig zijn - zoals nylon - is het handhaven van nauwkeurige temperatuurregeling cruciaal voor het waarborgen van productkwaliteit. Daarentegen zal voor materialen die relatief ongevoelig zijn voor temperatuur, het simpelweg aanpassen van de temperatuur weinig invloed hebben op de productkwaliteit.
1.2 Verstrekken van schuifsnelheidsgegevens: Door de stromingscurve bij verschillende schuifsnelheden te meten met een constante temperatuur, kan een curve worden verkregen die illustreert hoe de viscositeit van het materiaal verandert als reactie op de schuifsnelheid. Materialen waarvan de viscositeit in wezen constant blijft, ongeacht de schuifsnelheid, worden geclassificeerd als Newtonse vloeistoffen; materialen waarvan de viscositeit afneemt naarmate de schuifsnelheid toeneemt (een fenomeen dat bekend staat als "shear thinning") worden geclassificeerd als pseudoplastische vloeistoffen - en de meerderheid van de polymeer smelten valt in deze shear-thinning categorie.
Er is ook een derde categorie: materialen die "shear thickening" vertonen (viscositeit neemt toe met de schuifsnelheid). Door de grafiek te analyseren, kan het specifieke schuifsnelheidsbereik worden geïdentificeerd dat optimale stromingseigenschappen oplevert en daarom het meest geschikt is voor productie en verwerking. In werkelijke productieomgevingen wordt de schuifsnelheid doorgaans aangepast door de rotatiesnelheid van de motor te wijzigen.
Daarom is het essentieel om nauwlettend aandacht te besteden aan de stromingseigenschappen die worden vertoond binnen het specifieke schuifsnelheidsbereik dat overeenkomt met de gekozen productiemethode.
2. Verstrekken van een wetenschappelijke basis voor de ontwikkeling van nieuwe materialen
2.1 Bij het ontwikkelen van nieuwe materialen of het verbeteren van de prestaties van bestaande, gebruiken onderzoekers doorgaans nieuwe formuleringen en samenstellingsverhoudingen, of nemen ze specifieke vulstoffen, additieven en soortgelijke middelen op in de materiaalmatrix. Voor elk gegeven materiaal - ongeacht de specifieke samenstellende componenten (formulering) of de precieze verhoudingen van die componenten (samenstellingsverhouding) - wordt een capillaire rheometer gebruikt om de stromingscurve te meten. Deze meting dient als de objectieve basis voor het evalueren van de prestaties van het materiaal, het bepalen van de algehele kwaliteit en het verifiëren of het voldoet aan de vereiste specificaties. Als de prestaties van het materiaal tekortschieten, kunnen onderzoekers proberen deze te verbeteren door specifieke additieven op te nemen. Door de capillaire rheometer te gebruiken om de stromingscurves zowel *vóór* als *ná* de toevoeging van een additief te meten - en vervolgens de resulterende curves te vergelijken - kan de specifieke impact die elk additief heeft op de stromingseigenschappen van het materiaal nauwkeurig worden bepaald.
2.2 Voor materialen van hetzelfde type kunnen hun stromingscurves (viscositeit versus schuifsnelheid) variëren; sommige vertonen snelle veranderingen als reactie op de schuifsnelheid, terwijl andere geleidelijker veranderen. Waarom is dit? Een belangrijke bijdragende factor is waarschijnlijk de aanzienlijke verschillen in de molecuulgewichtverdeling van de materialen.
Apparatuur Functies en Kenmerken
1. De Capillaire Rheometer: Dit instrument is een intelligente, computergestuurde, constante-druk capillaire rheometer. Het is in staat om te werken onder zowel constante-druk als constante-snelheid modi, waarbij computergebaseerde meetsystemen worden gebruikt om extrusiesnelheden te bepalen - over verschillende capillaire matrijs specificaties en onder verschillende toegepaste drukken - bij variërende temperaturen en verwarmingssnelheden. Via een computerinterface worden de extrusiesnelheid, druk en verwarmingstemperatuur geregistreerd. Deze gegevens worden automatisch verwerkt om viscositeitswaarden te berekenen. Bovendien genereert het systeem grafische curves en drukt het een uitgebreid testrapport af.
2. De capillaire rheometer is ontworpen om de stromingseigenschappen en uithardingssnelheden van polymere materialen te bepalen. Het meet de viscositeit en de viskeuze stromingsactivatie-energie van polymeer smelten, en kan ook worden gebruikt om procesparameters voor smeltspin toepassingen te onderzoeken.
3. De capillaire rheometer is in staat om verschillende prestatieparameters van polymeren te bepalen, waaronder verzachtingspunten, smeltpunten, vloeipunten, viscositeit en viskeuze stromingsactivatie-energie, evenals de uithardingstemperaturen van thermohardende materialen.
4. Het temperatuurregelsysteem en de regelmethodologie vertonen superieure prestaties, wat de meting van veranderingen in polymere materialen - en hun bijbehorende eigenschappen - over een reeks temperaturen vergemakkelijkt. Het instrument is computergestuurd; het plot real-time testcurves, toont dynamische veranderingen tijdens de test visueel, en genereert gegevens op basis van vergelijkingen zoals Hagen-Poiseuille, Rabinowitsch en Melt Flow Rate (MFR).
5. De capillaire rheometer maakt gebruik van een belastingsmechanisme met een rationeel ontwerp. Onder computerbesturing voert het continue belastingstoepassing uit met hoge precisie en uitstekende stabiliteit. Het instrument kan spannings-rekcurves en plasticisatiecurves voor polymere materialen plotten, evenals de temperaturen bepalen die overeenkomen met het verzachtingspunt, smeltpunt en vloeipunt. Ten slotte genereert het grafische curves en drukt het een compleet testrapport af.
Test Functies en Methoden
1. Constante Schuifsnelheid Test: In staat om schuifspanning versus schuifsnelheid curves te bepalen, evenals schuifviscositeit versus schuifsnelheid curves.
2. Constante Druk Schuif Test: In staat om schuifviscositeit versus schuifsnelheid curves te bepalen.
3. Stapsgewijze Schuifsnelheid Test: Maakt het instellen van verschillende schuifsnelheden mogelijk; in staat om schuifspanning versus schuifsnelheid curves en schuifviscositeit versus schuifsnelheid curves te bepalen. Bovendien maakt het tijdens het experiment de beoordeling van smeltbreukcondities mogelijk, evenals de bepaling van de minimale stromingsdruk en schuifsnelheid van de smelt, gebaseerd op waargenomen veranderingen in de curves.
3.1 Flow/No-Flow Test: Bepaalt de relatie tussen viscositeit en temperatuur, waardoor de precieze bepaling van de minimale stromingstemperatuur mogelijk is.
3.2 Smeltbreuk en Stromingsinstabiliteit: Onderzoekt stromingsinstabiliteitsverschijnselen, waaronder smeltbreuk en smeltruptuur.
4. Temperatuur Ramp Test: Bepaalt de variatie in smeltviscositeit naarmate de temperatuur toeneemt.
5. Constante Druk Temperatuur Ramp Test: Meet het verzachtingspunt van het materiaal.
Toepasselijke Testnormen
GB/T 25278-2010: *Kunststoffen — Bepaling van de vloeibaarheid van kunststoffen met capillaire en spleetmatrijzen rheometers*
HG/T 4300-2012: *Bepaling van rheologische eigenschappen van rubber — Plunger-type capillaire rheometer methode*
ISO 11443-2021: *Kunststoffen — Bepaling van de vloeibaarheid van kunststoffen met capillaire en spleetmatrijzen rheometers*
ISO 17744-2004: *Kunststoffen — Bepaling van de vloeibaarheid van kunststoffen met capillaire en spleetmatrijzen rheometers*
ASTM D3835-16: *Standaard Testmethode voor Bepaling van Eigenschappen van Polymere Materialen met behulp van Capillaire Rheometer*
ASTM D5099-08: *Standaard Testmethode voor Rubber Compoundering en Verwerkingseigenschappen met behulp van Capillaire Rheometer*
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!
Dutch
