ISO 11443 Plasty - Stanovenie tekutosti plastov pomocou kapilárnych a štrbinových reometrov

Norma „ISO 11443 Plasty – Stanovenie tekutosti plastov pomocou kapilárnych a štrbinových reometrov“ vydaná Medzinárodnou organizáciou pre normalizáciu (ISO) opisuje metódy na stanovenie tekutosti plastových tavenín vystavených šmykovému napätiu pri rýchlostiach a teplotách blízkych tým, ktoré sa vyskytujú pri spracovaní plastov. Testovanie plastových tavenín podľa týchto metód má veľký význam, pretože tekutosť plastových tavenín vo všeobecnosti závisí nielen od teploty, ale aj od iných parametrov, najmä od šmykovej rýchlosti a šmykového napätia.

Metódy opísané v tejto norme sú užitočné na stanovenie viskozity taveniny medzi 10 Pa*s a 107 Pa*s, v závislosti od rozsahu merania prevodníka tlaku a sily a mechanických a fyzikálnych vlastností reometra. Šmykové rýchlosti vyskytujúce sa v extrúznych reometroch sa pohybujú od 1 s⁻¹ ^do 10⁶ ^s⁻¹ . ^Účinky predĺženia na vstupe do lisovacej formy spôsobujú napučiavanie extrudétu na výstupe z lisovacej formy. Zahrnuté sú aj metódy na hodnotenie napučiavania extrudétu.

Opísané reologické techniky sa neobmedzujú len na charakterizáciu termoplastických tavenín priľnutých k stene. Napríklad môžu byť zahrnuté termoplasty a termosetické plasty, ktoré vykazujú šmykové účinky. Metódy používané na určenie šmykovej rýchlosti a šmykovej viskozity sú však neplatné pre materiály, ktoré nepriľnú k stene. Túto normu však možno použiť na charakterizáciu reologického správania takýchto kvapalín pre danú geometriu.

Na účely tohto štandardu platia nasledujúce pojmy a definície:

• Newtonovská tekutina označuje tekutinu, ktorej viskozita je nezávislá od šmykovej rýchlosti a času.
• Nenewtonovská tekutina sa vzťahuje na tekutinu, ktorej viskozita sa mení so šmykovou rýchlosťou a časom. Táto definícia platí pre kvapaliny, ktorých viskozita sa mení iba so šmykovou rýchlosťou.
• Zdanlivé šmykové napätie je imaginárne šmykové napätie, ktorému je vystavená tavenina v kontakte so stenou formy, vyjadrené v pascaloch (Pa). Vypočíta sa ako súčin skúšobného tlaku a pomeru plochy prierezu formy k ploche steny formy.
• Zdanlivá šmyková rýchlosť je imaginárna šmyková rýchlosť, ktorú by tavenina na stene zažila pri pozorovanom objemovom prietoku, ak by jej správanie bolo Newtonovské.
• Skutočné šmykové napätie je skutočné šmykové napätie, ktorému je vystavená tavenina v kontakte so stenou formy, vyjadrené v pascaloch (Pa). Odhaduje sa zo skúšobného tlaku použitím korekcií na straty vstupného a výstupného tlaku alebo sa určuje priamo z gradientu tlaku taveniny v kanáli.
• Skutočná šmyková rýchlosť je šmyková rýchlosť získaná zo zdanlivej šmykovej rýchlosti.

Pri testovaní sa plastová tavenina pretláča cez kapiláru alebo štrbinovú matricu so známymi rozmermi. Možno použiť dve základné metódy:

• Metóda 1: Pri špecifikovanom konštantnom skúšobnom tlaku sa meria objemový prietok.
• Metóda 2: Pre špecifikovaný konštantný objemový prietok sa meria skúšobný tlak.

Tieto metódy sa môžu použiť s kapilárnymi formami (metóda A) a štrbinovými formami (metóda B). Úplný popis možností testovacích metód je uvedený v tabuľke uvedenej v norme.

Merania je možné vykonať s použitím rozsahu hodnôt prednastaveného parametra (aplikovaný skúšobný tlak v metóde 1 alebo objemový prietok v metóde 2). Ak sa použije štrbinová matrica s tlakovými prevodníkmi umiestnenými pozdĺž jej dĺžky a nad vstupom do matrice, je možné určiť hodnoty poklesu tlaku na vstupe a výstupe. Ak sa použijú kapilárne matrice s rovnakým polomerom, ale rôznymi dĺžkami, je možné určiť súčet poklesov tlaku na vstupe a výstupe. Štrbinová matrica s tlakovými prevodníkmi umiestnenými pozdĺž jej dĺžky je obzvlášť vhodná na automatické merania pomocou online počítačového vyhodnotenia. Odporúčané hodnoty rozmerov kapilárnej matrice, prietokov a teplôt, ktoré sa majú použiť pri testovaní, sú uvedené v tejto norme a v norme ISO 11403-2. Pri použití štrbiny je pomer strán medzi hrúbkou a šírkou štrbiny malý alebo je potrebná korekcia tohto pomeru (dodatok A). V druhom prípade vypočítané množstvá závisia od predpokladov použitých pri odvodení korekčných vzorcov, najmä od toho, že elastické účinky sú zanedbateľné.

Zariadenie použité v týchto testoch pozostáva z vyhrievateľného valca, ktorého otvor je na spodnom konci uzavretý vymeniteľnou kapilárou alebo štrbinovou matricou. Skúšobný tlak sa na taveninu v tomto valci aplikuje pomocou piestu, skrutky alebo tlaku plynu.

Valec reometra použitý pri skúškach musí byť vyrobený z materiálu, ktorý je odolný voči opotrebovaniu a korózii až do maximálnej teploty vykurovacieho systému. Valec môže mať bočný otvor na umiestnenie prevodníka tlaku taveniny v blízkosti vstupu do matrice. Prípustné odchýlky priemerného priemeru hlavne pozdĺž dĺžky musia byť menšie ako plus/mínus 0,007 mm. Hlaveň by sa mala podľa možnosti vyrábať s použitím techník a materiálov, ktoré zabezpečujú tvrdosť podľa Vickersa najmenej 800 HV 30 a drsnosť povrchu menšiu ako 0,25 µm (stredná aritmetická odchýlka podľa normy ISO 4287).

Nitridovaná oceľ sa ukázala byť vhodná pre teploty až do 400 stupňov. Ukázalo sa, že materiály s nižšími hodnotami tvrdosti, ako sú špecifikované, ale s dostatočnou odolnosťou proti korózii a opotrebeniu, sú prijateľné na výrobu sudov a matríc.

Zväčšenie priemeru valca zvyšuje počet meraní, ktoré je možné vykonať s jedným naplnením valca, a zvyšuje rozsah reznej rýchlosti nástroja. Nevýhodou použitia väčšieho priemeru valca je, že sú potrebné väčšie hmotnosti vzorky a čas potrebný na dosiahnutie teplotnej rovnováhy v celej vzorke je dlhší. Komerčne dostupné reometre majú priemer valca od 6,35 mm do 30 mm.

Naša organizácia, ktorá sa už roky snaží podporovať podniky zo všetkých sektorov širokou škálou testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich štúdií, má silný personál, ktorý pozorne sleduje svetový vývoj v oblasti vedy a techniky a neustále sa zlepšuje. V tejto súvislosti sa podnikom poskytujú aj testovacie služby v súlade s normou „ISO 11443 Plasty – Stanovenie tekutosti plastov pomocou kapilárnych a štrbinových reometrov“.