आईएसओ 11443 एएसटीएम डी 3835 कैपिलरी रियोमीटर आईएसओ 17744 एएसटीएम डी 5099 पॉलिमर रियोलॉजिकल गुणों परीक्षक कैपिलरी प्रवाह रियोमीटर

परिचय

इलास्टोमेरिक और प्लास्टिक सामग्री रियोलॉजिकल व्यवहार प्रदर्शित करती है। रियोलॉजी प्रवाह और विरूपण के लिए सामूहिक शब्द है। प्रवाह व्यवहार का अध्ययन आम तौर पर एक कैपिलरी रियोमीटर का उपयोग करता है, जो एक उपकरण है जिसे कतरनी तनाव के प्रभाव में बहुलक पिघल में प्रवाह प्रेरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। दो मापदंडों - कतरनी तनाव और कतरनी विकृति दर - को सीधे मापकर, कोई चिपचिपाहट वक्र को चित्रित करने वाला वक्र की गणना कर सकता है जो दर्शाता है कि चिपचिपाहट कतरनी दर के साथ कैसे भिन्न होती है; इसे चिपचिपाहट वक्र के रूप में जाना जाता है। कैपिलरी रियोमीटर की माप पद्धति वास्तविक उत्पादन प्रक्रियाओं का बारीकी से अनुकरण करती है, जिससे औद्योगिक सामग्री अनुसंधान, विकास और निर्माण के लिए प्रत्यक्ष व्यावहारिक मार्गदर्शन मिलता है। जहाँ: α = कतरनी चिपचिपाहट (Pa·s); σ = कतरनी तनाव (Pa)। चिपचिपाहट प्रवाह के प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करती है। चिपचिपाहट तापमान और विकृति दर दोनों पर निर्भर करती है। चिपचिपाहट की विकृति-दर निर्भरता को एक ही परीक्षण रन में सामग्री के एक ही बैच से निर्धारित किया जा सकता है, जिससे विभिन्न दरों पर 8 से 10 डेटा बिंदु प्राप्त होते हैं। इसके विपरीत, चिपचिपाहट की तापमान निर्भरता निर्धारित करने के लिए आम तौर पर विभिन्न अलग-अलग तापमानों पर कई परीक्षण करने की आवश्यकता होती है।

कैपिलरी रियोमीटर: इस उपकरण का उपयोग कैपिलरी डाई से बहने वाले बहुलक पिघल में कतरनी तनाव और कतरनी दर के बीच संबंध को मापने के लिए किया जाता है; यह एक्सट्रूडेट की आकृति विज्ञान के प्रत्यक्ष दृश्य निरीक्षण की अनुमति देता है, डाई के लंबाई-से-व्यास अनुपात को बदलकर पिघल लोच और अस्थिरता की जांच को सक्षम बनाता है, और अन्य अनुप्रयोगों के बीच, बहुलक चरण संक्रमण के निर्धारण की सुविधा प्रदान करता है। पॉलिमर के रियोलॉजिकल गुणों पर शोध न केवल विनिर्माण कार्यों के लिए इष्टतम प्रसंस्करण पैरामीटर प्रदान करता है और प्लास्टिक प्रसंस्करण मशीनरी के डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण डेटा की आपूर्ति करता है, बल्कि सामग्री चयन और कच्चे माल के संशोधन के लिए आवश्यक मूल्यवान अंतर्दृष्टि - जैसे संरचनात्मक और आणविक पैरामीटर - भी प्रदान करता है। इसके अलावा, यह उपकरण प्रसंस्करण सिमुलेशन मोड की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है और कतरनी दरों के व्यापक स्पेक्ट्रम को कवर करता है।

अनुप्रयोग

जबकि मेल्ट फ्लो इंडेक्सर (एमएफआई) का उपयोग मुख्य रूप से गुणवत्ता नियंत्रण और निरीक्षण के लिए किया जाता है, कैपिलरी रियोमीटर मुख्य रूप से अनुसंधान और विकास उद्देश्यों के लिए समर्पित है।

1. उत्पादन प्रक्रियाओं की स्थापना के लिए वैज्ञानिक डेटा प्रदान करना: प्लास्टिक कच्चे माल के प्रसंस्करण और निर्माण मुख्य रूप से दो प्रमुख मापदंडों के नियंत्रण द्वारा शासित होते हैं: पहला, तापमान; और दूसरा, गति (विशेष रूप से, कतरनी दर)।

1.1 तापमान-संबंधित डेटा प्रदान करना: एक स्थिर कतरनी दर बनाए रखते हुए विभिन्न तापमानों पर प्रवाह वक्र को मापकर, कोई सामग्री की चिपचिपाहट में परिवर्तन को दर्शाने वाला एक वक्र प्राप्त कर सकता है जो तापमान में उतार-चढ़ाव के जवाब में होता है। यह सामग्री की तापमान संवेदनशीलता के निर्धारण की अनुमति देता है; यदि प्रवाह-तापमान वक्र का ढलान तेज है (अर्थात, एक महत्वपूर्ण ढाल प्रदर्शित करता है), तो यह इंगित करता है कि सामग्री तापमान भिन्नताओं के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है। इसके विपरीत, यदि तापमान के साथ चिपचिपाहट परिवर्तन को दर्शाने वाला वक्र अपेक्षाकृत सपाट है, तो यह इंगित करता है कि सामग्री तापमान में उतार-चढ़ाव के प्रति असंवेदनशील है। स्वाभाविक रूप से, वक्र उस विशिष्ट तापमान की पहचान करना आसान बनाता है जिस पर पिघल इष्टतम प्रवाह गुण प्रदर्शित करता है - जिससे यह प्रसंस्करण और उत्पादन के लिए उपयुक्त हो जाता है; यह उत्पादन प्रक्रियाओं की स्थापना के लिए वैज्ञानिक आधार के रूप में कार्य करता है।

उन सामग्रियों के लिए जिनके प्रवाह वक्र तापमान के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं - जैसे नायलॉन - उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए सटीक तापमान नियंत्रण बनाए रखना महत्वपूर्ण है। इसके विपरीत, उन सामग्रियों के लिए जो तापमान के प्रति अपेक्षाकृत असंवेदनशील हैं, केवल तापमान को समायोजित करने से उत्पाद की गुणवत्ता पर बहुत कम प्रभाव पड़ेगा।

1.2 कतरनी दर डेटा प्रदान करना: एक स्थिर तापमान बनाए रखते हुए विभिन्न कतरनी दरों पर प्रवाह वक्र को मापकर, कोई सामग्री की चिपचिपाहट में परिवर्तन को दर्शाने वाला एक वक्र प्राप्त कर सकता है जो कतरनी दर के जवाब में होता है। वे सामग्रियां जिनकी चिपचिपाहट कतरनी दर की परवाह किए बिना अनिवार्य रूप से स्थिर रहती है, उन्हें न्यूटोनियन तरल पदार्थ के रूप में वर्गीकृत किया जाता है; वे सामग्रियां जिनकी चिपचिपाहट कतरनी दर बढ़ने के साथ घटती है (एक घटना जिसे "कतरनी थिनिंग" के रूप में जाना जाता है) को स्यूडोप्लास्टिक तरल पदार्थ के रूप में वर्गीकृत किया जाता है - और अधिकांश बहुलक पिघल इस कतरनी थिनिंग श्रेणी में आते हैं।

एक तीसरी श्रेणी भी है: वे सामग्रियां जो "कतरनी गाढ़ापन" (चिपचिपाहट कतरनी दर के साथ बढ़ती है) प्रदर्शित करती हैं। ग्राफ का विश्लेषण करके, कोई विशिष्ट कतरनी दर सीमा की पहचान कर सकता है जो इष्टतम प्रवाह गुण प्रदान करती है और इसलिए उत्पादन और प्रसंस्करण के लिए सबसे उपयुक्त है। वास्तविक उत्पादन वातावरण में, कतरनी दर को आम तौर पर मोटर की घूर्णी गति को बदलकर समायोजित किया जाता है।

इसलिए, चुनी गई उत्पादन विधि के अनुरूप विशिष्ट कतरनी दर सीमा के भीतर प्रदर्शित प्रवाह विशेषताओं पर बारीकी से ध्यान देना आवश्यक है।

2. नई सामग्री विकास के लिए एक वैज्ञानिक आधार प्रदान करना

2.1 नई सामग्री विकसित करते समय या मौजूदा सामग्रियों के प्रदर्शन को बढ़ाने की तलाश करते समय, शोधकर्ता आम तौर पर नए फॉर्मूलेशन और कम्पोजीशनल अनुपात का उपयोग करते हैं, या सामग्री मैट्रिक्स में विशिष्ट फिलर्स, एडिटिव्स और समान एजेंटों को शामिल करते हैं। किसी भी दी गई सामग्री के लिए - उसके विशिष्ट घटक घटकों (फॉर्मूलेशन) या उन घटकों के सटीक अनुपात (कम्पोजीशनल अनुपात) की परवाह किए बिना - एक कैपिलरी रियोमीटर का उपयोग उसके प्रवाह वक्र को मापने के लिए किया जाता है। यह माप सामग्री के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने, उसकी समग्र गुणवत्ता निर्धारित करने और यह सत्यापित करने के लिए वस्तुनिष्ठ आधार के रूप में कार्य करता है कि क्या यह आवश्यक विशिष्टताओं को पूरा करता है। यदि सामग्री का प्रदर्शन आवश्यकताओं से कम है, तो शोधकर्ता विशिष्ट एडिटिव्स को शामिल करके इसे बेहतर बनाने का प्रयास कर सकते हैं। एक एडिटिव को जोड़ने से *पहले* और *बाद* में प्रवाह वक्र को मापने के लिए कैपिलरी रियोमीटर का उपयोग करके - और बाद में परिणामी वक्रों की तुलना करके - कोई प्रत्येक एडिटिव के सामग्री के प्रवाह गुणों पर विशिष्ट प्रभाव को सटीक रूप से निर्धारित कर सकता है।

2.2 समान प्रकार की सामग्रियों के लिए, उनके प्रवाह वक्र (चिपचिपाहट बनाम कतरनी दर) भिन्न हो सकते हैं; कुछ कतरनी दर के जवाब में तेजी से परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं, जबकि अन्य अधिक धीरे-धीरे बदलते हैं। ऐसा क्यों है? एक महत्वपूर्ण योगदान कारक संभवतः सामग्री के आणविक भार वितरण में महत्वपूर्ण अंतर है।

उपकरण कार्य और विशेषताएं

1. कैपिलरी रियोमीटर: यह उपकरण एक बुद्धिमान, कंप्यूटर-नियंत्रित, स्थिर-दबाव कैपिलरी रियोमीटर है। यह स्थिर-दबाव और स्थिर-गति दोनों मोड के तहत संचालित करने में सक्षम है, विभिन्न तापमानों और हीटिंग दरों पर विभिन्न कैपिलरी डाई विनिर्देशों के तहत और विभिन्न लागू दबावों के तहत एक्सट्रूज़न दरों को निर्धारित करने के लिए कंप्यूटर-आधारित माप प्रणालियों का उपयोग करता है। एक कंप्यूटर इंटरफ़ेस के माध्यम से, एक्सट्रूज़न गति, दबाव और हीटिंग तापमान दर्ज किए जाते हैं। इन डेटा को चिपचिपाहट मानों की गणना करने के लिए स्वचालित रूप से संसाधित किया जाता है। इसके अलावा, सिस्टम ग्राफिकल वक्र उत्पन्न करता है और एक व्यापक परीक्षण रिपोर्ट प्रिंट करता है।

2. कैपिलरी रियोमीटर को बहुलक सामग्री के प्रवाह गुणों और इलाज दरों को निर्धारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह बहुलक पिघल की चिपचिपाहट और चिपचिपा प्रवाह सक्रियण ऊर्जा को मापता है, और इसका उपयोग पिघल कताई अनुप्रयोगों के लिए प्रक्रिया मापदंडों की जांच के लिए भी किया जा सकता है।

3. कैपिलरी रियोमीटर पॉलिमर के विभिन्न प्रदर्शन मापदंडों को निर्धारित करने में सक्षम है, जिसमें सॉफ्टनिंग पॉइंट, मेल्टिंग पॉइंट, फ्लो पॉइंट, चिपचिपाहट और चिपचिपा प्रवाह सक्रियण ऊर्जा, साथ ही थर्मोसेटिंग सामग्री के इलाज तापमान शामिल हैं।

4. तापमान नियंत्रण प्रणाली और नियंत्रण पद्धति में बेहतर प्रदर्शन की सुविधा है, जो विभिन्न तापमानों पर बहुलक सामग्री में परिवर्तन - और उनके संबंधित गुणों - के माप की सुविधा प्रदान करती है। उपकरण कंप्यूटर-नियंत्रित है; यह वास्तविक समय परीक्षण वक्र प्लॉट करता है, परीक्षण के दौरान गतिशील परिवर्तनों को नेत्रहीन प्रदर्शित करता है, और हेगन-पोइज़्यूइल, रैबिनोविच और मेल्ट फ्लो रेट (एमएफआर) जैसे समीकरणों के आधार पर डेटा उत्पन्न करता है।

5. कैपिलरी रियोमीटर एक तर्कसंगत डिजाइन की विशेषता वाले लोड-आवेदन तंत्र को नियोजित करता है। कंप्यूटर नियंत्रण के तहत, यह उच्च परिशुद्धता और उत्कृष्ट स्थिरता के साथ निरंतर लोड आवेदन निष्पादित करता है। उपकरण बहुलक सामग्री के लिए तनाव-विकृति वक्र और प्लास्टिसाइज़ेशन वक्र प्लॉट कर सकता है, साथ ही सॉफ्टनिंग पॉइंट, मेल्टिंग पॉइंट और फ्लो पॉइंट के अनुरूप तापमान निर्धारित कर सकता है। अंत में, यह ग्राफिकल वक्र उत्पन्न करता है और एक पूर्ण परीक्षण रिपोर्ट प्रिंट करता है।

परीक्षण कार्य और विधियाँ

1. स्थिर कतरनी दर परीक्षण: कतरनी तनाव बनाम कतरनी दर वक्र, साथ ही कतरनी चिपचिपाहट बनाम कतरनी दर वक्र निर्धारित करने में सक्षम।

2. स्थिर दबाव कतरनी परीक्षण: कतरनी चिपचिपाहट बनाम कतरनी दर वक्र निर्धारित करने में सक्षम।

3. चरणबद्ध कतरनी दर परीक्षण: विभिन्न कतरनी दरों को निर्धारित करने की अनुमति देता है; कतरनी तनाव बनाम कतरनी दर वक्र और कतरनी चिपचिपाहट बनाम कतरनी दर वक्र निर्धारित करने में सक्षम। इसके अलावा, प्रयोग के दौरान, यह पिघल फ्रैक्चर की स्थिति का आकलन करने, साथ ही देखे गए वक्रों में परिवर्तन के आधार पर पिघल के न्यूनतम प्रवाह दबाव और कतरनी दर के निर्धारण को सक्षम बनाता है।

3.1 प्रवाह/नो-फ्लो परीक्षण: चिपचिपाहट और तापमान के बीच संबंध निर्धारित करता है, जिससे न्यूनतम प्रवाह तापमान का सटीक निर्धारण संभव होता है।

3.2 पिघल फ्रैक्चर और प्रवाह अस्थिरता: पिघल फ्रैक्चर और पिघल टूटना सहित प्रवाह अस्थिरता घटनाओं की जांच करता है।

4. तापमान रैंप परीक्षण: तापमान बढ़ने पर पिघल चिपचिपाहट में भिन्नता निर्धारित करता है।

5. स्थिर दबाव तापमान रैंप परीक्षण: सामग्री के सॉफ्टनिंग पॉइंट को मापता है।

लागू परीक्षण मानक

जीबी/टी 25278-2010: *प्लास्टिक - कैपिलरी और स्लिट-डाई रियोमीटर का उपयोग करके प्लास्टिक की तरलता का निर्धारण*

एचजी/टी 4300-2012: *रबर के रियोलॉजिकल गुणों का निर्धारण - प्लंजर-प्रकार कैपिलरी रियोमीटर विधि*

आईएसओ 11443-2021: *प्लास्टिक - कैपिलरी और स्लिट-डाई रियोमीटर का उपयोग करके प्लास्टिक की तरलता का निर्धारण*

आईएसओ 17744-2004: *प्लास्टिक - कैपिलरी और स्लिट-डाई रियोमीटर का उपयोग करके प्लास्टिक की तरलता का निर्धारण*

एएसटीएम डी3835-16: *कैपिलरी रियोमीटर के माध्यम से बहुलक सामग्री के गुणों के निर्धारण के लिए मानक परीक्षण विधि*

एएसटीएम डी5099-08: *कैपिलरी रियोमीटर का उपयोग करके रबर कंपाउंडिंग और प्रसंस्करण गुणों के लिए मानक परीक्षण विधि*

एलआईएसओ 11443 एएसटीएम डी3835 कैपिलरी रियोमीटर आईएसओ 17744 एएसटीएम डी5099 पॉलिमर रियोलॉजिकल प्रॉपर्टीज टेस्टर कैपिलरी फ्लो रियोमीटर