img098 2

190 9. Specjalne metody badania niektórych półproduktów i wyrobów gotowych

go) jest podstawową właściwością decydującą o przetwórstwie, nazywaną zdolnością płynięcia, plastycznością prasowniczą lub ogólniej plastycznością przetwórczą. Można ją rozpatrywać w zależności od temperatury, ciśnienia oraz od właściwości samego tworzywa, wynikających z budowy makrocząsteczek, ciężaru cząsteczkowego i struktury polimeru.

Między tymi czynnikami zachodzą różne powiązania, których końcowym efektem jest określona szybkość formowania i określony stopień wypełniania formy, co z kolei zależy od geometrii elementów formujących, rozkładu temperatury w komorach uplastyczniających, dyszach, formach, walcach kalandrów i od przewodnictwa cieplnego tworzywa oraz od jego wytrzymałości cieplnej.

Dlatego też w stosowanych w praktyce metodach badań plastyczności przetwórczej tworzyw sztucznych operuje się często wielkościami umownymi, nie wnikając w przedstawione wyżej powiązania między parametrami procesu przetwórczego.

Na podstawie założenia teoretycznego stosowane metody pomiaru podzielić można na dwie grupy, a mianowicie na metody technologiczne i metody fizyczne.

Metody technologiczne polegają na tym, że badane tworzywo poddaje się w specjalnym urządzeniu badawczym próbnemu procesowi formowania przez prasowanie lub wtrysk, przy czym zarówno urządzenie, jak i warunki formowania są ściśle znormalizowane i kontrolowane.

Wielkością mierzoną może być droga przebyta przez płynące tworzywo, czas potrzebny do wypełnienia formy albo obie te wielkości łącznie. Dla tworzywa badaną zmienną jest najczęściej temperatura.

Pewną odmianą metody jest pomiar ciśnienia potrzebnego do przeprowadzenia procesu formowania w zadanym czasie. Poszczególne metody tej grupy różnią się nie tylko badaną zmienną (drogą, czasem, ciśnieniem), ale także typem próbki wzorcowej. Próbki mogą mieć postać płytek, kubków lub prętów. Najmniej popularną metodą jest metoda prasowania płytki.

W metodach prasowania kubka i pręcika mierzy się czas płynięcia, drogę płynięcia i ciśnienie. Pomiar drogi płynięcia spotyka się z zarzutem, że jest on nieadekwatny w stosunku do właściwego celu badania, tzn. do technologii procesu. Podstawy formowania jest bowiem całkowite wypełnienie formy. Dlatego ocena przez „nie dolanie" wypraski wydaje się sprzeczna z samym założeniem formowania. Ostatnio oznacza się ciśnienie potrzebne do uformowania standardowej próbki w ustalonym czasie i odpowiedniej temperaturze formowania. Ciśnienie to w bezpośredni sposób informuje o plastyczności przetwórczej tworzywa. Metoda kubka jest bardziej uniwersalna niż metoda pręcika, ponieważ, umożliw-ia badanie zarówno samych żywic, jak i tłoczyw- z napełnia-czarni drobnoziarnistymi oraz tłoczyw z napełniaczami skrawkowymi, które nie nadają się do badania w wąskim kanaliku formy pręcikowej.

Przedstawione powyżej metody badania plastyczności prasowniczej są umowne. Na podstawie wyników badania nie zawsze można ustalić optymalne parametry konkretnego procesu technologicznego, szczególnie wówczas, gdy nic dysponuje się nowoczesnymi, sterowanymi komputerowo, urządzeniami do przetwórstwa.

Metody fizyczne. Metody fizyczne polegają przeważnie na pomiarze lepkości formowanego tworzywa. Zasadę działania przyrządów stosowanych w tych metodach omówiono na przykładzie wiskozymetrycznego aparatu Brabendera. Aparat jest wiskozymetrem rotacyjnym, zamontowanym zamiast formy lub ustnika na dowolnej maszynie przetwórczej typu prasy przctłocznej, wtryskarki lub wytłaczarki. Takie rozwiązanie umożliwia zbadanie nie tylko właściwości tworzywa, lecz również określa przydatność maszyny przetwórczej do danej technologii.

Podstawowym elementem aparatu jest forma, której komora ma kształt cylindra o karbowanych ściankach. Rdzeń formy jest odpowiednio ułożyskowanym wirnikiem, łatwo wyjmowanym, napędzanym przez silnik elektryczny z regulowaną i mierzoną prędkością. Forma jest termostatowana elektrycznie, aby można było utrzymywać żądaną temperaturę. W połowic wysokości formy, prostopadle do jej osi pionowej, tj. do osi obrotu wirnika, znajduje się kanalik wtryskowy, przez który do komory' formy doprowadza się badane tworzywo w odpowiednich warunkach pracy maszyny przetwórczej.

Pomiar opiera się na założeniu, że w każdej chwili badania ustala się równowaga pomiędzy momentem obrotowym wirnika M₀ a momentem wynikającym z naprężeń ścinających r, powstających w badanym tworzywie.

Przy małej liczbie obrotów wirnika badana masa zachowuje się jak ciecz newtonowska, w związku z czym można przyjąć liniową zależność między lepkością badanej masy a momentem obrotowym wirnika M_a oraz naprężeniem ścinającym.

Mierząc w czasie badania zmieniający się moment obrotowy, wykreśla się krzywą funkcji i] =f(t) o przebiegu zgodnym z przebiegiem funkcji r =/(/). Na krzywej zaznacza się kilka charakterystycznych punktów, których rzędne określają istotne parametry procesu formowania - przede wszystkim ciśnienie tłoczenia w poszczególnych etapach cyklu produkcyjnego (rys. 9.1). Metoda nadaje się do badania zarówno tworzyw termoplastycznych, jak i termoutwardzalnych.