Imię i nazwisko Jacek Pelczarski	Katedra Przeróbki Plastycznej	Data ćwiczenia 26.04.2013
Rok: II MMDI Grupa : L5	Temat ćwiczenia: Ocena właściwości przetwórczych tworzyw sztucznych.	Nr ćwiczenia Ćwiczenie 3

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie masowego wskaźnika szybkości płynięcia MFR oraz wyznaczenie krzywych lepkości dla różnych temperatur.

2. Metoda wyznaczania masowego wskaźnika szybkości płynięcia MFR

2R_k – średnica kapilary

2R_c – średnica cylindra

L_k – długość kapilary

Pomiar MFR polega na wytłoczeniu w znormalizowanych warunkach próbki materiału i zważeniu jej. Wynik pomiaru podaje się w g/10min. Wskaźnik szybkości płynięcia jest miara płynności materiału, a więc odwrotności lepkości. Reprezentuje on jeden punkt na krzywej lepkości tego materiału, określonej w temperaturze pomiaru. Nie definiuje on jednoznacznie badanego materiału i może być taki sam dla tworzyw o różnych charakterystykach lepkości. MFR oblicza się z zależności:

$\text{MFR}\left( T^{*},M \right) = \frac{t_{\text{ref}}\ *\ m_{sr}}{t_{0}}$

Dane: R_k = 1,0475 mm; R_c = 4,775 mm; L_k = 8 mm; ρ = 0,74 g/mm³; T_g = -20°C

3. Obliczenie i warunki pomiaru MFR

MFR(T*,M) = 10,476 [g/10min]

Rodzaj tworzywa / nazwa handlowa: Polipropylen / Moplen HP500N
Warunki próby:
Nr próbki
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Próbki nr 2 i 7 należy odrzucić, ponieważ różnica jej masy i masy średniej przekracza 15%

4. Wyznaczenie krzywej lepkości na podstawie MFR

Krzywa lepkości to graficzne przedstawienie zależności lepkości od prędkości. Konstruowana jest w celu umożliwienia porównania lepkości tworzywa w różnych temperaturach oraz porównania charakteru zmian lepkości dla różnych tworzyw, a także jako podstawa do określenia spodziewanej lepkości tworzywa dla prędkości ścinania różnych od pomiarowych, co ma szczególne znaczenie w projektowaniu procesów przetwórczych.

1. wyznaczenie lepkości pozornej: $\eta_{a} = \frac{\tau_{w}}{{\dot{\gamma}}^{*}}$ , gdzie $\tau_{w} = \frac{F*R_{k}}{2*L_{k}*\pi*R_{c}^{2}}$ i ${\dot{\gamma}}^{*} = \frac{4Q}{\pi*R_{k}^{3}}$

2. wyznaczenie wartości lepkości zerowej η₀(T*) z równania: $\eta\left( {\dot{\gamma}}^{*},T^{*} \right) = \frac{\eta_{0}\left( T^{*} \right)}{1 + 0,01386\left\lbrack {\dot{\gamma}}^{*}*\eta_{0}\left( T^{*} \right) \right\rbrack^{0,355} + 0,001462\left\lbrack {\dot{\gamma}}^{*}*\eta_{0}\left( T^{*} \right) \right\rbrack^{0,71}}$

γ	η(γ,T*)	η(γ,T1)	η(γ,T2)
10	300,7581	282,4315	213,4047
20	237,5714	224,5689	174,4933
30	202,1270	191,7964	151,5299
40	178,3900	169,7167	135,6479
50	161,0043	153,4756	123,7423
60	147,5464	140,8626	114,3602
70	136,7262	130,6953	106,7079
80	127,7817	122,2725	100,3066
90	120,2288	115,1473	94,8465
100	113,7425	109,0188	90,1167
200	77,3717	74,4878	62,8589
300	60,8847	58,7386	50,0642
400	51,0946	49,3569	42,3270
500	44,4812	43,0066	37,0388
600	39,6573	38,3680	33,1491
700	35,9538	34,8028	30,1438
800	33,0040	31,9608	27,7381
900	30,5887	29,6321	25,7601
1000	28,5678	27,6825	24,0995
2000	18,0869	17,5542	15,4003
3000	13,7758	13,3794	11,7778
4000	11,3363	11,0147	9,7157
5000	9,7376	9,4639	8,3593
6000	8,5960	8,3562	7,3884
7000	7,7335	7,5190	6,6533
8000	7,0552	6,8604	6,0743
9000	6,5054	6,3265	5,6045
10000	6,0494	5,8835	5,2144
20000	3,7415	3,6407	3,2344
30000	2,8205	2,7451	2,4413
40000	2,3069	2,2455	1,9982
50000	1,9733	1,9210	1,7102
60000	1,7366	1,6907	1,5056
70000	1,5586	1,5175	1,3517
80000	1,4192	1,3818	1,2311
90000	1,3065	1,2721	1,1336
100000	1,2133	1,1814	1,0529

1. wyznaczenie pozostałych punktów krzywej lepkości podstawiając do wzoru ww. ${\dot{\gamma}}^{*} = \dot{\gamma}$, gdzie $\dot{\gamma} = \ 10^{1} \div 10^{5}$ .

Wyniki: τ_w = 19376; ${\dot{\gamma}}^{*}$= 348,50; η_a = 55,6; η₀(T*) = 605,6

5. Wyznaczenie krzywych lepkości w dwóch temperaturach T₁ = 197°C i T₂ = 232°C na podstawie wykresu dla T*

$$\eta_{0}\left( T \right) = \eta_{0}\left( T^{*} \right)*e^{\left( \frac{8,86(T^{*} - T_{g} - 50)}{101,6 + (T^{*} - T_{g} - 50)} - \frac{8,86(T - T_{g} - 50)}{101,6 + (T - T_{g} - 50)} \right)}$$

Wyniki: η₀(T₁) = 553,6; η₀(T₂) = 376,2

Dalej postępuje się tak jak w pkt. 4 – c).

6. Wnioski:

Dokładnie opracowany model Winogradowa - Małkina pozwala na stosunkowo proste wyznaczanie krzywej lepkości tylko na podstawie masowego wskaźnika szybkości płynięcia MFR. Wyznaczony przez nas współczynnik MFR jest miara przydatności tworzywa do dalszej przeróbki i przybliża nam jego własności. Mając wyznaczoną krzywą lepkości dla danej temperatury T* można w bardzo łatwy sposób wyznaczyć tę krzywą dla innej T.