ASTM D3835-16 Standardtestmetod för bestämning av egenskaper hos polymera material med hjälp av kapillärreometri

Standarden ”ASTM D3835-16 Standardtestmetod för bestämning av egenskaper hos polymera material med hjälp av kapillärreometri” publicerad av American Society for Testing and Materials (ASTM) beskriver en testmetod för att mäta de reologiska egenskaperna hos polymera material vid olika temperaturer och skjuvhastigheter som är vanliga i processutrustning. Denna metod innefattar mätning av smältviskositet, känslighet eller stabilitet hos smältviskositeten med avseende på temperatur och polymerens uppehållstid i reometern, formens svällningsförhållande (polymerminne) och skjuvkänslighet under extrudering vid konstant hastighet eller spänning. De beskrivna metoderna möjliggör karakterisering av material som uppvisar både stabila och instabila smältviskositetsegenskaper.

Denna testmetod har visat sig användbar för kvalitetskontrolltester på både förstärkta och oförstärkta termoplaster, härdningscykler för härdplaster och andra polymera material med ett brett spektrum av smältviskositeter.

I denna standard gäller, utöver de termer och definitioner som anges i ASTM D883, följande definitioner:

• Skenbara värden, viskositet, skjuvhastighet och skjuvspänningsvärden beräknas med antagandet av Newtonskt beteende och antagandet att alla tryckfall sker inom kapillärröret.
• Den kritiska skjuvhastigheten är den skjuvhastighet som motsvarar den kritiska skjuvspänningen.
• Den kritiska skjuvspänningen är det skjuvspänningsvärde vid vilket det finns en diskontinuitet i lutningen på grafen för logaritmisk skjuvspänning kontra logaritmisk skjuvhastighet eller i den periodiska ojämnheten hos polymergarnet när det lämnar reometermatrisen.
• Fördröjningstid är tidsfördröjningen mellan kolvstopp och -start när flera datapunkter tas från en enda belastning.
• Smältdensitet är materialets densitet i smält form.
• Smälttiden är tidsintervallet mellan det att polymerladdningen är fullbordad och kolvens rörelse börjar.
• Procentuell extrudatsvullning är den procentuella förändringen i extrudatets diameter i förhållande till matrisens diameter.
• Skjuvhastighet är förhållandet mellan skjuvspänningen eller hastighetsgradienten i smältan.
• Skjuvspänning är kraft per area, vanligtvis uttryckt i pascal (Pa).
• Svällningsförhållandet är förhållandet mellan den extruderade trådens diameter och kapillärens (matrisens) diameter.
• Viskositet är förhållandet mellan skjuvspänning och skjuvhastighet vid en given skjuvhastighet eller skjuvspänning. Viskositeten som bestäms i smälta polymerer kallas ibland smältviskositet. Viskositeten som bestäms i material som uppvisar icke-newtonskt flödesbeteende kallas skenbar viskositet om inte de angivna korrigeringarna görs.
• Nollskjuvviskositet är den begränsande viskositeten när skjuvhastigheten sjunker till noll.

Denna testmetod är känslig för polymermolekylvikt och molekylviktsfördelning, polymerstabilitet (både termisk och reologisk), skjuvningsinstabilitet och tillsatser såsom mjukgörare, smörjmedel, fukttillskott eller inerta fyllmedel, eller en kombination av dessa.

Känsligheten hos denna testmetod gör den användbar för att korrelera data med bearbetningsförhållanden och hjälper till att förutsäga nödvändiga förändringar i bearbetningsförhållandena. Till skillnad från ASTM D1238-standarden, som vanligtvis gör en enpunktsmätning vid en skjuvhastighet som är lägre än bearbetningsförhållandena, bestämmer denna testmetod skjuvkänslighet och flytegenskaper vid bearbetningsskjuvhastigheter och används därför för att jämföra material med olika sammansättningar.

Testprovet bör vara i vilken form som helst, såsom pulver, pärlor, pellets, filmremsor eller gjutna tackor, som passar in i cylinderns borrning utan överdriven kraft. I vissa fall är det önskvärt att förforma eller pelletera ett pulver. När det gäller förformade pluggar bör all värme som appliceras på provet minimeras och hållas konstant för alla sålunda bildade prover.

Många termoplastiska material kräver inte konditionering före testning. Material som innehåller flyktiga komponenter, är kemiskt reaktiva eller har andra unika egenskaper kommer sannolikt att kräva speciella konditioneringsprocedurer. I många fall kan fukt påskynda försämring eller på annat sätt påverka repeterbarheten av flödesmätningar. Om konditionering krävs gäller tillämplig materialspecifikation och ”ASTM D618-21 Standardpraxis för preparering av plast för provning”.

Testtemperatur, skjuvhastigheter och skjuvspänning bör väljas baserat på materialegenskaper och inom testutrustningens begränsningar.

Vår organisation, som i åratal har försökt stödja företag från alla sektorer med ett brett utbud av test-, mät-, analys- och utvärderingsstudier, har en stark personalstyrka som noggrant följer utvecklingen i världen inom vetenskap och teknik och ständigt förbättrar sig. I detta sammanhang tillhandahålls även testtjänster till företag i enlighet med standarden ”ASTM D3835-16 Standardtestmetod för bestämning av egenskaper hos polymera material med hjälp av kapillärreometer”.