ISO 11443 塑膠 - 使用毛細管和狹縫模頭流變儀測定塑膠的流動性

國際標準化組織 (ISO) 發布的「ISO 11443 塑膠 - 使用毛細管和狹縫模流變儀測定塑膠流動性」標準描述了在接近塑膠加工過程中的速度和溫度下受到剪切應力時測定塑膠熔體流動性的方法。依照這些方法測試塑膠熔體非常重要，因為塑膠熔體的流動性通常不僅取決於溫度，還取決於其他參數，尤其是剪切速率和剪切應力。

本標準中所述的方法可用於測定10 Pa·s至10⁷ Pa·s範圍內的熔體黏度，具體範圍取決於壓力和力感測器的測量範圍以及流變儀的機械和物理性能。擠出流變儀中出現的剪切速度範圍為1 s⁻¹^至10⁶ ^s⁻¹。模口處的拉伸效應會導致擠出物在模口處發生溶脹。本^標準也包括評估擠出物溶脹的方法。

所描述的流變技術不僅限於黏附在壁上的熱塑性熔體的表徵。例如，可以包括表現出剪切效應的熱塑性塑膠和熱固性塑膠。但測定剪切速率和剪切黏度的方法對於不黏壁的材料無效。然而，該標準可用於表徵給定幾何形狀的液體的流變行為。

就本標準而言，適用以下術語和定義：

• 牛頓流體是指黏度與剪切速率和時間無關的流體。
• 非牛頓流體是指黏度隨剪切速率和時間而變化的流體。此定義適用於黏度僅隨剪切速率變化的液體。
• 表觀剪切應力是熔體與模具壁接觸時所受到的假想剪切應力，以帕斯卡（Pa）表示。它計算為試驗壓力與模具橫截面積與模具壁面積之比的乘積。
• 表觀剪切速率是當熔體的行為符合牛頓力學時，在觀察到的體積流速下，壁面熔體將經歷的假想剪切速率。
• 真實剪切應力是熔體與模具壁接觸時實際受到的剪切應力，以帕斯卡（Pa）表示。它是透過對入口和出口壓力損失進行校正，根據測試壓力估算出來的，或直接根據通道中的熔體壓力梯度確定出來的。
• 真實剪切速率是透過表觀剪切速率獲得的剪切速率。

測試時，塑膠熔體被迫通過已知尺寸的毛細管或狹縫模具。可以使用兩種基本方法：

• 方法1：對於規定的恆定測試壓力，測量體積流量。
• 方法2：對於規定的恆定體積流量，測量測試壓力。

這些方法可與毛細管模具（方法 A）和狹縫模具（方法 B）一起使用。標準中提供的表格顯示了測試方法選項的完整描述。

可以使用預設參數的一系列值（方法 1 中施加的測試壓力或方法 2 中的體積流量）進行測量。如果使用狹縫模頭，並沿其長度方向在模頭入口上方放置壓力感測器，則可以確定入口和出口的壓力降值。如果使用相同半徑但不同長度的毛細管模頭，則可以確定入口和出口壓力降的總和。沿其長度放置壓力感測器的狹縫模頭特別適合使用線上電腦評估進行自動測量。本標準和 ISO 11403-2 標準中給出了毛細管模頭尺寸以及測試中要使用的流速和溫度的建議值。使用狹縫模頭時，狹縫厚度與寬度的縱橫比較小，或需要對此比率進行修正（附錄 A）。在第二種情況下，計算出的量取決於推導所使用的校正公式時所做的假設，特別是彈性效應可以忽略不計。

這些測試中使用的裝置由可加熱的筒體組成，該筒體的孔在其下端由可更換的毛細管或狹縫模頭封閉。使用活塞、螺桿或氣壓將測試壓力施加到該筒內的熔體上。

測試中使用的流變儀筒體必須由耐磨損和耐腐蝕的材料製成，並且能夠承受加熱系統的最高溫度。料筒上可以有一個側孔，用於在模具入口附近安裝熔體壓力感測器。沿槍管長度方向的平均孔徑的允許偏差應小於正負0,007毫米。製造槍管的技術和材料最好能達到維氏硬度至少 800 HV 30 和表面粗糙度小於 0,25 µm（根據 ISO 4287 標準的平均算術偏差）。

已發現氮化鋼適合高達 400 度的溫度。已發現硬度值低於規定值但具有足夠耐腐蝕和耐磨性的材料可用於製造槍管和模具。

增加槍管直徑可以增加單次槍管填充可進行的測量次數，並增加工具的切削速度範圍。使用較大直徑的筒體的缺點是需要較大的樣品質量並且達到樣品溫度平衡所需的時間更長。市售流變儀的筒體直徑範圍為 6,35 毫米至 30 毫米。

我們的組織多年來一直致力於透過廣泛的測試、測量、分析和評估研究為各行各業的企業提供支持，擁有強大的員工隊伍，密切關注世界科學技術領域的發展並不斷完善自己。在此背景下，也根據「ISO 11443 塑膠 - 使用毛細管和狹縫模具流變儀測定塑膠流動性」標準為企業提供測試服務。