Reometr kapilarny jest jedną z najpowszechniejszych technik służących do poznania stopionych polimerów i ich właściwości reologicznych w normalnych warunkach procesu. W tym teście stopiony polimer jest przepychany przez wymienną kapilarę za pomocą tłoka. Tłok porusza się z różnymi prędkościami w stosunku do polimeru i kapilary. Przy każdej określonej prędkości tłoka reometr oblicza szybkość odkształcenia ścinającego w odniesieniu do wymiarów kapilary. Ogromny wpływ na pomiar i prawidłowe badanie polimeru jest wprost proporcjonalny do wyboru odpowiedniej kapilary.
Różnice w kapilarach dla Reometru LCR
Azadeh Farahanchi, Rheological Scientist, Ph.D
21. Maja 2018
Reometr kapilarny jest jedną z najpowszechniejszych technik służących do poznania stopionych polimerów i ich właściwości reologicznych w normalnych warunkach procesu. W tym teście stopiony polimer jest przepychany przez wymienną kapilarę za pomocą tłoka. Tłok porusza się z różnymi prędkościami w stosunku do polimeru i kapilary. Przy każdej określonej prędkości tłoka reometr oblicza szybkość odkształcenia ścinającego w odniesieniu do wymiarów kapilary. Duży wpływ na pomiar i prawidłowe badanie polimeru jest wprost proporcjonalny do doboru odpowiedniej kapilary.
Dynisco oferuje różne typy kapilar o różnych średnicach wewnętrznych, długościach i kątach wlotu. Każda z tych kapilar ma oznaczenie kodowe, które odnosi się do kąta wejścia, średnicy wewnętrznej w calach pomnożonej przez 103 oraz długości dla stosunku L/D. To oznaczenie znajduje się na górnym kołnierzu każdej kapilary, jak pokazano na poniższym rysunku.
Rys. 1. Oznaczenie kodowe powszechnej kapilary Dynisco.
Kąt wejścia do kapilary
Kąt wlotowy do kapilary ma duży wpływ na zachowanie stopu przed wejściem i późniejszym przepływem przez kapilarę. Kapilary o niższym kącie wejściowym 120° i mniejszych ° redukują wejściowe "martwe" wiry, które powodują niestabilną penetrację i inne komplikacje przy wejściu do kapilary. Kąt wejściowy ułatwia również przepływ ścinający i zmniejsza odkształcenia sprężyste polimeru. Dynisco zapewnia kapilary o kątach wejściowych 60° (W), 90° (Y), 120° (X) i 180° (Z).
Na rysunku 2 widać 3 różne kapilary z różnymi kątami wejścia.
Rys. 2. Kapilary Dynisco o różnych kątach wejścia.
Długość kapilary
Kapilary o większej długości dają niższy procentowy wskaźnik błędu, co jest spowodowane utratą ciśnienia na wejściu do kapilary. Innymi słowy, część w pełni rozwiniętego przepływu w kapilarze zwiększa się w porównaniu z obszarem wlotowym wraz ze wzrostem długości kapilary. Dzieje się tak dlatego, że stopy lepko-sprężystego polimeru wykazują zależność czasową. Ponieważ polimer topiony, który pozostaje dłużej w kapilarze (ze względu na długą kapilarę), tworzy elastyczną deformację przed wejściem do kapilary. Do pomiaru lepkości ścinania stosuje się długą kapilarę o długości L > 15 mm. A krótsze kapilary o długości L <15 mm służą do pomiaru właściwości elastycznych, takich jak współczynnik wzrostu, prędkość poślizgu na ścianie itp. Poniższy rysunek przedstawia przykłady oryginalnych kapilar Dynisco o różnych długościach.
Rys. 3. Kapilary o różnej długości.
Średnica kapilary
Średnica kapilary wpływa na zakres prędkości ścinania w reometrze. Dynisco dostarcza kapilary o średnicach wewnętrznych od 0,3mm do 3,00mm, dzięki czemu reometr kapilarny wytwarza szybkość odkształceń ścinających w zakresie od 0,02 [1/s] do 277000 [1/s]. Kapilary o średnicy wewnętrznej 0,75 mm - 1,5 mm są powszechnie stosowane przy lepkościach ścinających porównywalnych zarówno do wytłaczania, jak i wtrysku. Kapilary o większej średnicy wewnętrznej wytwarzają mniejsze szybkości ścinania, zmniejszając w ten sposób spadek ciśnienia w kapilarze, poślizg, nawarstwianie się dyszy, odkształcenie sprężyste i inne. Na poniższym rysunku można zobaczyć różny rozmiar wewnętrznej średnicy kapilary.
Rys. 4. Kapilary Dynisco o różnych średnicach wewnętrznych.