Sokal Tomasz
|
Katedra Przeróbki Plastycznej Politechnika Rzeszowska im Ignacego Łukasiewicza |
5.04.2013 |
2MMDI, L6
|
OCENA WŁAŚCIWOŚCI PRZETWÓRCZYCH TWORZYW SZTUCZNYCH |
Ćwiczenie 3 |
PRZETWÓRSTWO TWORZYW SZTUCZNYCH
OCENA WŁAŚCIWOŚCI PRZETWÓRCZYCH TWORZYW SZTUCZNYCH
Cel ćwiczenia.
Wyznaczenie masowego wskaźnika szybkości płynięcia (MFR) oraz krzywej lepkości.
Określenie właściwości technologicznych tworzywa sztucznego na MFR.
Opis metody wyznaczenia wskaźnika szybkości płynięcia.
szkic przyrządu
M - obciążenie tłoka;
Rc - średnica cylindra;
Rk - średnica 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.
Warunki pomiaru MFR.
m - średnia masa wytłoczonych odcinków tworzywa,
tref - czas odniesienia, s,
t - odstęp czasu odniesienia, s,
To - temperatura próby (oznaczania),
M - nominalne obciążenie tłoka
Rodzaj tworzywa sztucznego |
Temperatura T [oC] |
Czas odniesienia Tref [min] |
Czas odcinania to [s] |
Moplen HP500N (polipropylen) |
190 |
10 |
13 |
Masy poszczególnych wytłoczek [g] |
|||||||||
0,1515 |
0,1380 |
0,1402 |
0,1921 |
0,1263 |
0,1503 |
0,1188 |
0,1564 |
0,1382 |
Próbki 4 i 7 należy odrzucić ponieważ różnica ich mas i masy średniej jest większa niż 15 %
Obliczenie MFR
mśr = 0,1430g
MFR(To, M) = 6,59934 g/10min
Cel i znaczenie konstruowania krzywej lepkości tworzywa.
Krzywa lepkości to graficzne przedstawienie zależności lepkości od prędkości ścinania w logarytmicznym układzie współrzędnych (logη=f(log(dγ/dt))). 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.
Wyznaczanie krzywej lepkości na podstawie MFR przebiega wg następującego schematu:
a) Wyznaczenie lepkości tworzywa η(γ*, T*), przy określonej szybkości ścinania γ i temperaturze T* na podstawie MFR wg wzorów:
b) Wyznaczenie lepkości zerowej ηo(T*) z równania:
Gdzie: A1=1,386•10-2
A2=1,462•10-3
α=0,355
c) Obliczenie lepkości dla żądanego zakresu szybkości ścinania przy użyciu parametru ηo(T*) wg wzoru jak w punkcie b),
d) Dodatkowo istnieje możliwość określenia lepkości zerowej ηo(T), w odniesieniu do innej temperatury T na podstawie równania WLF:
Obliczenie krzywej lepkości.
Rk=1,0475mm
Rc=4,715mm
Lk=8mm
F=21,6N
τw=0,019742 N/mm2
=19,77 1/s
=0,000322cm3/s=0,322mm3/s
=961,957N*s/m2 T=190oC
T=190oC
= 55,53N*s/m2
Tg= -20oC
ηo(T=180oC)=63,67N*s/m2
ηo(T=250oC)=29,23*s/m2
γ |
η(γ,T*) |
η(γ,T1) |
η(γ,T2) |
10 |
44,0566 |
49,7345 |
24,6342 |
20 |
40,2552 |
45,1733 |
23,0530 |
30 |
37,6171 |
42,0342 |
21,9199 |
40 |
35,5700 |
39,6141 |
21,0178 |
50 |
33,8923 |
37,6412 |
20,2622 |
60 |
32,4705 |
35,9768 |
19,6096 |
70 |
31,2378 |
34,5395 |
19,0344 |
80 |
30,1510 |
33,2767 |
18,5196 |
90 |
29,1804 |
32,1526 |
18,0537 |
100 |
28,3048 |
31,1412 |
17,6280 |
200 |
22,5008 |
24,5081 |
14,6705 |
300 |
19,2146 |
20,8073 |
12,8790 |
400 |
17,0010 |
18,3371 |
11,6185 |
500 |
15,3731 |
16,5322 |
10,6616 |
600 |
14,1089 |
15,1375 |
9,9000 |
700 |
13,0900 |
14,0178 |
9,2738 |
800 |
12,2460 |
13,0933 |
8,7464 |
900 |
11,5320 |
12,3134 |
8,2940 |
1000 |
10,9179 |
11,6442 |
7,9001 |
2000 |
7,4586 |
7,9017 |
5,5931 |
3000 |
5,8812 |
6,2108 |
4,4873 |
4000 |
4,9416 |
5,2085 |
3,8112 |
5000 |
4,3057 |
4,5322 |
3,3457 |
6000 |
3,8412 |
4,0392 |
3,0015 |
7000 |
3,4842 |
3,6610 |
2,7346 |
8000 |
3,1996 |
3,3599 |
2,5202 |
9000 |
2,9665 |
3,1134 |
2,3434 |
10000 |
2,7713 |
2,9072 |
2,1947 |
20000 |
1,7572 |
1,8391 |
1,4108 |
30000 |
1,3393 |
1,4002 |
1,0818 |
40000 |
1,1026 |
1,1520 |
0,8937 |
50000 |
0,9473 |
0,9894 |
0,7698 |
60000 |
0,8364 |
0,8733 |
0,6809 |
70000 |
0,7526 |
0,7856 |
0,6135 |
80000 |
0,6867 |
0,7166 |
0,5604 |
90000 |
0,6333 |
0,6608 |
0,5173 |
100000 |
0,5889 |
0,6144 |
0,4814 |
WNIOSKI:
Wyznaczanie krzywej lepkości na podstawie masowego wskaźnika szybkości płynięcia MFR jest metodą wymagającą wykonania minimalnej liczby pomiarów (w przeciwieństwie do metod dokładnych wyznaczania krzywej na podstawie pomiarów szybkości płynięcia), zapewniającą jednak dostateczną dokładność w zastosowaniach przemysłowych,
Dokładnie opracowany model Winogradowa-Małkina pozwala na stosunkowo proste opracowanie programu komputerowego służącego do wyznaczania krzywej lepkości tylko na podstawie masowego wskaźnika szybkości płynięcia MFR,
Wyznaczony przez nas współczynnik jest miara przydatności tworzywa do dalszej przeróbki i przybliża nam jego własności.
6