Капиллярный реометр является одной из наиболее распространенных методик изучения расплавов полимеров и их реологических свойств в обычных условиях технологического процесса. При таком испытании расплавы полимера продавливаются через сменный капилляр при помощи поршня. Поршень движется с разной скоростью относительно полимера и капилляра. При каждой определенной скорости поршня реометр рассчитывает скорость сдвиговой деформации с учетом размеров капилляра. Большое влияние на измерение и правильность тестирования полимера прямо пропорционально выбору подходящего капилляра.
Различия в капиллярах для реометра LCR
Azadeh Farahanchi, Rheological Scientist, Ph.D
21 мая 2018 г.
Капиллярный реометр является одной из наиболее распространенных методик изучения расплавов полимеров и их реологических свойств в обычных условиях технологического процесса. При таком испытании расплавы полимера продавливаются через сменный капилляр при помощи поршня. Поршень движется с разной скоростью относительно полимера и капилляра. При каждой определенной скорости поршня реометр рассчитывает скорость сдвиговой деформации с учетом размеров капилляра. Большое влияние на измерение и правильность тестирования полимера прямо пропорционально выбору подходящего капилляра.
Dynico предлагает различные типы капилляров с разными внутренними диаметрами, длинами и входными углами. Каждый из таких капилляров несет на себе кодовое обозначение, указывающее на входной угол, внутренний диаметр в дюймах, умноженный на 103, и длину для соотношения L/D. Такое обозначение расположено на верхней манжете каждого капилляра, как показано на рисунке ниже.
Рисунок 1. Кодовое обозначение обычного капилляра Dynisco.
Входной угол в капилляр
Входной угол в капилляр оказывает большое влияние на поведение расплава перед входом и последующее течение через капилляр. Капилляры с меньшим входным углом 120° и менее, уменьшают входные «мертвые» вихри, вызывающие нестабильность потока и другие сложности на входе в капилляр. Входной угол также облегчает сдвиговое течение и уменьшает эластичную деформацию полимера. Dynisco предлагает капилляры со входными углами 60°(W), 90°(Y), 120°(X) и 180°(Z).
На рисунке 2 можно видеть 3 разных капилляра с разным входным углом.
Рисунок 2. Капилляры Dynisco с различными входными углами.
Длина капилляра
Капилляры большей длины дают меньший процент ошибок, что связано с потерей давления на входе в капилляр. Другими словами, часть полностью развитого потока внутри капилляра по сравнению со входной областью увеличивается по мере увеличения длины капилляра. Причиной является то обстоятельство, что расплавы вязкоупругого полимера показывают временную зависимость. Поскольку расплав полимера, который дольше остается внутри капилляра (за счет длинного капилляра), создает упругую деформацию перед входом в капилляр. Длинный капилляр длиной L > 15 мм используется для измерения сдвиговой вязкости. А более короткие капилляры длиной L < 15 мм используются для измерения упругих свойств, таких как коэффициент роста, скорость скольжения по стенке и т.д. На рисунке ниже показаны примеры оригинальных капилляров Dynisco различной длины.
Рисунок 3. Капилляры различной длины.
Диаметр капилляра
Диаметр капилляра влияет на диапазон скоростей сдвига в реометре. Dynisco предлагает капилляры с внутренним диаметром от 0,3 мм до 3,00 мм, что позволяет капиллярному реометру создавать скорости сдвиговой деформации в диапазоне от 0,02 [1/с] до 277000 [1/с]. Обычно используются капилляры с внутренним диаметром 0,75 мм–1,5 мм при скорости сдвиговых вязкостей, сравнимой с задачами экструзии и инжекции. Капилляры с большим внутренним диаметром создают меньшие сдвиговые скорости, тем самым снижая потери давления на входе в капилляр, проскальзывание, возрастание за форсункой, упругую деформацию и прочее. На рисунке ниже можно видеть различный размер внутреннего диаметра капилляра.
Рисунок 4. Капилляры Dynisco с различным внутренним диаметром.