ASTM D3835-16 Método de prueba estándar para determinar las propiedades de materiales poliméricos mediante reometría capilar

La norma “ASTM D3835-16 Método de prueba estándar para determinar las propiedades de materiales poliméricos mediante reometría capilar” publicada por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) describe un método de prueba para medir las propiedades reológicas de materiales poliméricos a diversas temperaturas y velocidades de cizallamiento comunes en los equipos de procesamiento. Este método implica medir la viscosidad del fundido, la sensibilidad o estabilidad de la viscosidad del fundido con respecto a la temperatura y el tiempo de residencia del polímero en el reómetro, la relación de hinchamiento del molde (memoria del polímero) y la sensibilidad al cizallamiento durante la extrusión a velocidad o tensión constante. Los métodos descritos permiten la caracterización de materiales que presentan propiedades de viscosidad de fusión tanto estables como inestables.

Este método de prueba ha resultado útil para pruebas de control de calidad en termoplásticos reforzados y no reforzados, ciclos de curado de materiales termoendurecibles y otros materiales poliméricos con una amplia gama de viscosidades de fusión.

Para los efectos de esta norma, además de los términos y definiciones dados en ASTM D883, se aplican las siguientes definiciones:

Los valores aparentes, de viscosidad, de velocidad de corte y de esfuerzo cortante se calculan asumiendo el comportamiento newtoniano y suponiendo que todas las caídas de presión ocurren dentro del capilar.
La velocidad de corte crítica es la velocidad de corte correspondiente al esfuerzo cortante crítico.
La tensión cortante crítica es el valor de la tensión cortante en el cual hay una discontinuidad en la pendiente del gráfico de la tensión cortante logarítmica versus la velocidad de corte logarítmica o en la rugosidad periódica del hilo de polímero cuando sale de la matriz del reómetro.
El tiempo de retraso es el tiempo que transcurre entre la parada y el arranque del pistón cuando se toman varios puntos de datos de una sola carga.
La densidad de fusión es la densidad del material en forma fundida.
El tiempo de fusión es el intervalo de tiempo entre la finalización de la carga del polímero y el inicio del movimiento del pistón.
El porcentaje de hinchamiento del extruido es el cambio porcentual en el diámetro del extruido en relación con el diámetro de la matriz.
La velocidad de corte es la relación entre la tensión de corte o el gradiente de velocidad en la masa fundida.
El esfuerzo cortante es la fuerza por área, generalmente expresada en pascales (Pa).
La relación de hinchamiento es la relación entre el diámetro del alambre extruido y el diámetro del capilar (matriz).
La viscosidad es la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de corte a una velocidad de corte o esfuerzo cortante determinados. La viscosidad determinada en polímeros fundidos a veces se denomina viscosidad de fusión. La viscosidad determinada en materiales que exhiben un comportamiento de flujo no newtoniano se denomina viscosidad aparente a menos que se realicen las correcciones especificadas.
La viscosidad de corte cero es la viscosidad límite cuando la velocidad de corte cae a cero.

Este método de prueba es sensible al peso molecular del polímero y a la distribución del peso molecular, a la estabilidad del polímero (tanto térmica como reológica), a la inestabilidad al cizallamiento y a los aditivos como plastificantes, lubricantes, suplementos de humedad o rellenos inertes, o una combinación de estos.

La sensibilidad de este método de prueba lo hace útil para correlacionar datos con las condiciones de procesamiento y ayuda a predecir los cambios necesarios en las condiciones de procesamiento. A diferencia de la norma ASTM D1238, que normalmente realiza una medición de un solo punto a una velocidad de corte inferior a las condiciones de procesamiento, este método de prueba determina la susceptibilidad al corte y las propiedades de flujo a velocidades de corte de procesamiento y, por lo tanto, se utiliza para comparar materiales de diferentes composiciones.

La muestra de prueba debe tener cualquier forma, como polvo, perlas, pellets, tiras de película o lingotes moldeados, que encajen en el orificio del cilindro sin necesidad de aplicar una fuerza excesiva. En algunos casos es deseable preformar o peletizar un polvo. En el caso de tapones preformados, el calor aplicado a la muestra debe minimizarse y mantenerse constante para todas las muestras así formadas.

Muchos materiales termoplásticos no requieren acondicionamiento antes de la prueba. Los materiales que contienen componentes volátiles, son químicamente reactivos o tienen otras propiedades únicas probablemente requerirán procedimientos de acondicionamiento especiales. En muchos casos, la humedad puede acelerar el deterioro o afectar de otro modo la repetibilidad de las mediciones del caudal. Si se requiere acondicionamiento, se aplican la especificación del material aplicable y la “Práctica estándar ASTM D618-21 para la preparación de plásticos para pruebas”.

La temperatura de prueba, las velocidades de corte y la tensión de corte deben seleccionarse en función de las propiedades del material y dentro de las limitaciones del equipo de prueba.

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