ISO 11443 Пластмассы. Определение текучести пластмасс с использованием капиллярных и щелевых реометров

Стандарт «ISO 11443 Пластмассы. Определение текучести пластмасс с использованием капиллярных и щелевых реометров», опубликованный Международной организацией по стандартизации (ISO), описывает методы определения текучести расплавов пластмасс, подвергаемых сдвиговым напряжениям при скоростях и температурах, близких к тем, которые возникают при переработке пластмасс. Испытание расплавов пластмасс в соответствии с этими методами имеет большое значение, поскольку текучесть расплавов пластмасс, как правило, зависит не только от температуры, но и от других параметров, особенно скорости сдвига и напряжения сдвига.

Описанные в данном стандарте методы полезны для определения вязкости расплава в диапазоне от 10 Па*с до 107 Па*с, в зависимости от диапазона измерения датчика давления и силы, а также механических и физических свойств реометра. Скорости сдвига, возникающие в экструзионных реометрах, варьируются от 1 с⁻¹ ^до 10⁶ ^с⁻¹ . ^{Эффекты} удлинения на входе в фильеру вызывают набухание экструдета на выходе из фильеры. В стандарт также включены методы оценки набухания экструдета.

Описанные реологические методы не ограничиваются характеристикой термопластичных расплавов, прилипших к стенке. Например, сюда могут быть включены термопласты и термореактивные пластмассы, которые демонстрируют эффекты сдвига. Однако методы, используемые для определения скорости сдвига и вязкости сдвига, неприменимы для материалов, которые не прилипают к стенке. Однако этот стандарт можно использовать для характеристики реологического поведения таких жидкостей для заданной геометрии.

Для целей настоящего стандарта применяются следующие термины и определения:

• Ньютоновская жидкость — это жидкость, вязкость которой не зависит от скорости сдвига и времени.
• Неньютоновская жидкость — это жидкость, вязкость которой изменяется в зависимости от скорости сдвига и времени. Это определение применимо к жидкостям, вязкость которых изменяется только со скоростью сдвига.
• Кажущееся напряжение сдвига — это воображаемое напряжение сдвига, испытываемое расплавом при контакте со стенкой формы, выраженное в паскалях (Па). Он рассчитывается как произведение испытательного давления и отношения площади поперечного сечения формы к площади стенки формы.
• Кажущаяся скорость сдвига — это воображаемая скорость сдвига, которую расплав у стенки испытывал бы при наблюдаемой объемной скорости потока, если бы его поведение было ньютоновским.
• Истинное напряжение сдвига — это фактическое напряжение сдвига, испытываемое расплавом при контакте со стенкой формы, выраженное в паскалях (Па). Его оценивают по давлению испытания, применяя поправки на потери давления на входе и выходе, или определяют непосредственно по градиенту давления расплава в канале.
• Истинная скорость сдвига — это скорость сдвига, полученная из кажущейся скорости сдвига.

При испытании расплав пластика продавливается через капилляр или щелевую фильеру известных размеров. Можно использовать два основных метода:

• Метод 1: При заданном постоянном испытательном давлении измеряется объемный расход.
• Метод 2: При заданном постоянном объемном расходе измеряется испытательное давление.

Эти методы можно использовать с капиллярными формами (метод А) и щелевыми формами (метод В). Полное описание вариантов методов испытаний приведено в таблице, приведенной в стандарте.

Измерения можно проводить, используя диапазон значений заданного параметра (приложенное испытательное давление в методе 1 или объемный расход в методе 2). Если используется щелевая матрица с датчиками давления, расположенными по ее длине и над входом матрицы, можно определить значения перепада давления на входе и выходе. Если использовать капиллярные фильеры одинакового радиуса, но разной длины, можно определить сумму перепадов давления на входе и выходе. Щелевая матрица с датчиками давления, расположенными по всей ее длине, особенно подходит для автоматических измерений с использованием онлайн-компьютерной оценки. Рекомендуемые значения размеров капиллярной фильеры, скоростей потока и температур, которые следует использовать при испытаниях, приведены в настоящем стандарте и стандарте ISO 11403-2. При использовании щелевого штампа соотношение между толщиной и шириной щели мало или требуется коррекция этого соотношения (Приложение А). Во втором случае вычисляемые величины зависят от допущений, сделанных при выводе используемых поправочных формул, в частности, от того, что упругие эффекты пренебрежимо малы.

Аппарат, используемый в этих испытаниях, состоит из нагреваемого цилиндра, отверстие которого закрыто на нижнем конце сменным капилляром или щелевой фильерой. Испытательное давление прикладывается к расплаву в этом цилиндре с помощью поршня, винта или давления газа.

Реометрический цилиндр, используемый при испытаниях, должен быть изготовлен из материала, устойчивого к износу и коррозии вплоть до максимальной температуры системы отопления. Цилиндр может иметь боковое отверстие для размещения датчика давления расплава вблизи входа в матрицу. Допустимые отклонения среднего диаметра канала ствола по длине должны быть не более плюс/минус 0,007 мм. Предпочтительно, чтобы ствол был изготовлен с использованием технологий и материалов, обеспечивающих твердость по Виккерсу не менее 800 HV 30 и шероховатость поверхности менее 0,25 мкм (среднее арифметическое отклонение согласно стандарту ISO 4287).

Азотированная сталь признана пригодной для использования при температурах до 400 градусов. Было установлено, что для изготовления стволов и матриц приемлемы материалы с более низкими значениями твердости, чем указано, но с достаточной коррозионной стойкостью и износостойкостью.

Увеличение диаметра ствола увеличивает количество измерений, которые можно выполнить за одну заправку ствола, а также увеличивает диапазон скоростей резания инструмента. Недостатками использования большего диаметра цилиндра являются необходимость использования образцов большей массы и большее время, необходимое для достижения температурного равновесия во всем образце. Диаметр цилиндра имеющихся в продаже реометров составляет от 6,35 мм до 30 мм.

Наша организация, которая на протяжении многих лет стремится оказывать поддержку предприятиям всех секторов посредством широкого спектра испытаний, измерений, анализа и оценочных исследований, имеет сильный штат сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В этом контексте предприятиям также предоставляются услуги по проведению испытаний в соответствии со стандартом «ISO 11443 Пластмассы. Определение текучести пластмасс с использованием капиллярных и щелевых реометров».