giriiş
Elastomerik ve plastik malzemeler reolojik davranış sergiler. Reoloji, akış ve deformasyon için ortak bir terimdir. Akış davranışının incelenmesinde tipik olarak, kayma geriliminin etkisi altında bir polimer eriyiğinde akışı indüklemek için tasarlanmış bir cihaz olan kılcal bir reometre kullanılır. İki parametrenin (kayma gerilimi ve kayma gerinim hızı) doğrudan ölçülmesiyle viskozitenin kayma hızına göre nasıl değiştiğini gösteren eğri hesaplanabilir; bu viskozite eğrisi olarak bilinir. Kılcal reometrenin ölçüm metodolojisi, gerçek üretim süreçlerini yakından simüle eder ve böylece endüstriyel malzeme araştırması, geliştirme ve üretim için doğrudan pratik rehberlik sunar. burada: α = Kayma Viskozitesi (Pa·s); σ = Kayma Gerilimi (Pa). Viskozite akışa karşı direnci temsil eder. Viskozite hem sıcaklığa hem de gerinim hızına bağlıdır. Viskozitenin gerinim hızı bağımlılığı, tek bir test çalıştırmasında tek bir malzeme partisinden belirlenebilir ve farklı oranlarda 8 ila 10 veri noktası elde edilebilir. Tersine, viskozitenin sıcaklığa bağımlılığının belirlenmesi tipik olarak çeşitli farklı sıcaklıklarda birden fazla testin yapılmasını gerektirir.
Kılcal Reometre: Bu cihaz, kılcal bir kalıptan akan polimer eriyiklerinde kayma gerilimi ile kayma hızı arasındaki ilişkiyi ölçmek için kullanılır; diğer uygulamaların yanı sıra, ekstrüdatın morfolojisinin doğrudan görsel olarak incelenmesine olanak tanır, kalıbın uzunluk-çap oranını değiştirerek eriyik elastikiyetinin ve kararsızlığının araştırılmasına olanak tanır ve polimer faz geçişlerinin belirlenmesini kolaylaştırır. Polimerlerin reolojik özelliklerine ilişkin araştırmalar, yalnızca üretim operasyonları için en uygun işleme parametrelerini sağlamakla ve plastik işleme makinelerinin tasarımı için kritik verileri sağlamakla kalmaz, aynı zamanda malzeme seçimi ve ham madde modifikasyonu için gerekli olan yapısal ve moleküler parametreler gibi değerli bilgiler de sağlar. Ayrıca, bu cihaz daha geniş bir yelpazede işleme simülasyon modları sunar ve daha geniş bir kesme hızı yelpazesini kapsar.
Uygulamalar
Erime Akışı İndeksleyici (MFI) öncelikle kalite kontrol ve inceleme için kullanılırken, Kapiler Reometre esas olarak araştırma ve geliştirme amaçlarına adanmıştır.
1. Üretim Süreçlerinin Oluşturulmasına Yönelik Bilimsel Veri Sağlanması: Plastik hammaddelerin işlenmesi ve üretilmesi, öncelikle iki temel parametrenin kontrolüyle yönetilir: birincisi sıcaklık; ve ikincisi hız (özellikle kesme hızı).
1.1Sıcaklıkla İlgili Verilerin Sağlanması: Sabit bir kesme hızını korurken çeşitli sıcaklıklarda akış eğrilerini ölçerek, sıcaklık dalgalanmalarına tepki olarak malzemenin viskozitesinin nasıl değiştiğini gösteren bir eğri elde edilebilir. Bu, malzemenin sıcaklık hassasiyetinin belirlenmesine olanak tanır; akış-sıcaklık eğrisinin eğimi dikse (yani önemli bir eğim sergiliyorsa), bu, malzemenin sıcaklık değişimlerine karşı oldukça duyarlı olduğunu gösterir. Tersine, sıcaklıkla viskozite değişikliklerini gösteren eğri nispeten düzse, bu, malzemenin sıcaklık dalgalanmalarına karşı duyarsız olduğunu gösterir. Doğal olarak eğri, eriyiğin en uygun akış özelliklerini sergilediği spesifik sıcaklığın belirlenmesini kolaylaştırır; bu da onu işleme ve üretim için uygun hale getirir; bu, üretim süreçlerini oluşturmak için bilimsel temel görevi görür.
Naylon gibi akış eğrileri sıcaklığa karşı oldukça hassas olan malzemeler için hassas sıcaklık kontrolünün sağlanması, ürün kalitesinin sağlanması açısından kritik öneme sahiptir. Bunun aksine, sıcaklığa nispeten duyarsız olan malzemeler için sıcaklığın ayarlanmasının ürün kalitesi üzerinde çok az etkisi olacaktır.
1.2Kayma Hızı Verilerinin Sağlanması: Sabit bir sıcaklığı korurken çeşitli kayma hızlarında akış eğrisini ölçerek, kayma hızına tepki olarak malzemenin viskozitesinin nasıl değiştiğini gösteren bir eğri elde edilebilir. Kayma hızına bakılmaksızın viskozitesi esas olarak sabit kalan malzemeler Newton tipi akışkanlar olarak sınıflandırılır; Kayma hızı arttıkça viskozitesi azalan malzemeler ("kayma incelmesi" olarak bilinen bir olgu) psödoplastik sıvılar olarak sınıflandırılır ve polimer eriyiklerinin çoğunluğu bu kayma incelmesi kategorisine girer.
Ayrıca üçüncü bir kategori daha vardır: "kayma kalınlaşması" sergileyen malzemeler (kayma hızıyla birlikte viskozite artar). Grafiği analiz ederek, optimum akış özelliklerini sağlayan ve dolayısıyla üretim ve işleme için en uygun olan spesifik kesme hızı aralığı belirlenebilir. Gerçek üretim ortamlarında kesme hızı genellikle motorun dönüş hızı değiştirilerek ayarlanır.
Bu nedenle, seçilen üretim yöntemine karşılık gelen spesifik kayma hızı aralığı dahilinde sergilenen akış özelliklerine çok dikkat edilmesi önemlidir.
2. Yeni Materyal Geliştirmeye Bilimsel Bir Temel Sağlamak
2.1Yeni malzemeler geliştirirken veya mevcut olanların performansını artırmaya çalışırken, araştırmacılar genellikle yeni formülasyonlar ve bileşim oranları kullanır veya malzeme matrisine belirli dolgu maddeleri, katkı maddeleri ve benzer maddeleri dahil eder. Herhangi bir malzeme için - spesifik bileşen bileşenlerine (formülasyon) veya bu bileşenlerin kesin oranlarına (bileşim oranı) bakılmaksızın - akış eğrisini ölçmek için bir kılcal reometre kullanılır. Bu ölçüm, malzemenin performansını değerlendirmek, genel kalitesini belirlemek ve gerekli spesifikasyonları karşılayıp karşılamadığını doğrulamak için objektif bir temel oluşturur. Malzemenin performansı gereksinimlerin altında kalırsa, araştırmacılar belirli katkı maddeleri ekleyerek onu iyileştirmeye çalışabilir. Bir katkı maddesinin eklenmesinden *önce* ve *sonra* akış eğrilerini ölçmek için kılcal reometreyi kullanarak ve ardından elde edilen eğrileri karşılaştırarak, her katkı maddesinin malzemenin akış özellikleri üzerindeki spesifik etkisi tam olarak belirlenebilir.
2.2Aynı tipteki malzemeler için akış eğrileri (viskoziteye karşı kayma hızı) değişebilir; bazıları kayma hızına tepki olarak hızlı değişiklikler sergilerken diğerleri daha kademeli olarak değişir. Bu neden? Önemli katkıda bulunan bir faktör muhtemelen malzemelerin moleküler ağırlık dağılımındaki önemli farklılıklardır.
Ekipman İşlevleri ve Özellikleri
1. Kılcal Reometre: Bu cihaz akıllı, bilgisayar kontrollü, sabit basınçlı bir kılcal reometredir. Çeşitli kılcal kalıp özelliklerinde ve farklı uygulanan basınçlar altında, değişen sıcaklıklarda ve ısıtma hızlarında ekstrüzyon oranlarını belirlemek için bilgisayar tabanlı ölçüm sistemlerini kullanarak hem sabit basınç hem de sabit hız modlarında çalışabilmektedir. Bir bilgisayar arayüzü aracılığıyla ekstrüzyon hızı, basınç ve ısıtma sıcaklığı kaydedilir. Bu veriler viskozite değerlerini hesaplamak için otomatik olarak işlenir. Ayrıca sistem grafiksel eğriler oluşturur ve kapsamlı bir test raporu yazdırır.
2. Kılcal reometre, polimerik malzemelerin akış özelliklerini ve kürleşme oranlarını belirlemek için tasarlanmıştır. Polimer eriyiklerinin viskozitesini ve viskoz akış aktivasyon enerjisini ölçer ve aynı zamanda eriyik eğirme uygulamalarına yönelik proses parametrelerini araştırmak için de kullanılabilir.
3. Kılcal reometre, yumuşama noktaları, erime noktaları, akış noktaları, viskozite ve viskoz akış aktivasyon enerjisinin yanı sıra termoset malzemelerin sertleşme sıcaklıkları dahil olmak üzere polimerlerin çeşitli performans parametrelerini belirleme kapasitesine sahiptir.
4. Sıcaklık kontrol sistemi ve kontrol metodolojisi, çeşitli sıcaklıklarda polimerik malzemelerdeki değişikliklerin ve bunlarla ilişkili özelliklerin ölçülmesini kolaylaştıran üstün performansa sahiptir. Cihaz bilgisayar kontrollüdür; gerçek zamanlı test eğrilerini çizer, test sırasındaki dinamik değişiklikleri görsel olarak görüntüler ve Hagen-Poiseuille, Rabinowitsch ve Erime Akış Hızı (MFR) gibi denklemlere dayalı veriler üretir.
5. Kılcal reometre, rasyonel bir tasarıma sahip bir yük uygulama mekanizması kullanır. Bilgisayar kontrolü altında sürekli yük uygulamasını yüksek hassasiyet ve mükemmel stabilite ile gerçekleştirir. Cihaz, polimerik malzemeler için gerilim-gerinim eğrilerini ve plastikleşme eğrilerini çizebilir ve ayrıca yumuşama noktasına, erime noktasına ve akış noktasına karşılık gelen sıcaklıkları belirleyebilir. Son olarak grafiksel eğriler oluşturur ve eksiksiz bir test raporu yazdırır.
Test Fonksiyonları ve Yöntemleri
1. Sabit Kayma Hızı Testi: Kayma gerilimine karşı kayma hızı eğrilerinin yanı sıra kayma viskozitesine karşı kayma hızı eğrilerini belirleyebilir.
2. Sabit Basınçta Kesme Testi: Kesme viskozitesine karşı kesme hızı eğrilerini belirleme kapasitesine sahiptir.
3. Kademeli Kesme Hızı Testi: Çeşitli kesme hızlarının ayarlanmasına olanak tanır; kayma gerilimine karşı kayma hızı eğrilerini ve kayma viskozitesine karşı kayma hızı eğrilerini belirleme yeteneğine sahiptir. Ayrıca deney sırasında, eğrilerde gözlemlenen değişikliklere dayanarak eriyik kırılma koşullarının değerlendirilmesinin yanı sıra eriyiğin minimum akış basıncı ve kayma hızının belirlenmesine de olanak sağlar.
3.1Akış/Akış Yok Test: Viskozite ve sıcaklık arasındaki ilişkiyi belirleyerek minimum akış sıcaklığının kesin olarak belirlenmesini sağlar.
3.2Erime Kırılması ve Akış Kararsızlığı: Erime kırılması ve erime kopması dahil olmak üzere akış kararsızlığı olaylarını araştırır.
4. Sıcaklık Artış Testi: Sıcaklık arttıkça eriyik viskozitesindeki değişimi belirler.
5. Sabit Basınç Sıcaklık Rampa Testi: Malzemenin yumuşama noktasını ölçer.
Geçerli Test Standartları
GB/T 25278-2010: *Plastikler — Kılcal ve yarık kalıplı reometreler kullanılarak plastiklerin akışkanlığının belirlenmesi*
HG/T 4300-2012: *Kauçuğun reolojik özelliklerinin belirlenmesi — Piston tipi kılcal reometre yöntemi*
ISO 11443-2021: *Plastikler — Kılcal ve yarık kalıplı reometreler kullanılarak plastiklerin akışkanlığının belirlenmesi*
ISO 17744-2004: *Plastikler — Kılcal ve yarık kalıplı reometreler kullanılarak plastiklerin akışkanlığının belirlenmesi*
ASTM D3835-16: *Polimerik Malzemelerin Özelliklerinin Kılcal Reometre Aracılığıyla Belirlenmesine Yönelik Standart Test Yöntemi*
ASTM D5099-08: *Kılcal Reometre Kullanılarak Kauçuk Bileşimi ve İşleme Özellikleri için Standart Test Yöntemi*
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!
Turkish
