PRZETWÓRSTWO TWORZYW SZTUCZNYCH

OCENA WŁAŚCIWOŚCI PRZETWÓRCZYCH TWORZYW SZTUCZNYCH

1. Cel ćwiczenia.
   Wyznaczenie masowego wskaźnika szybkości płynięcia (MFR) oraz krzywej lepkości.
   Określenie właściwości technologicznych tworzywa sztucznego na MFR.
   

2. Opis metody wyznaczenia wskaźnika szybkości płynięcia.

1. 
   szkic przyrządu

M - obciążenie tłoka;

R_c - średnica cylindra;

R_k - 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.

3. Warunki pomiaru MFR.
   
   
   
   
   

m - średnia masa wytłoczonych odcinków tworzywa,

t­_ref - czas odniesienia, s,

t - odstęp czasu odniesienia, s,

T_o - 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	30

Masy poszczególnych wytłoczek [g]
0,5725	0,5003	0,5923	0,5543	0,4970	0,3795	0,4251	0,3748	0,4149	0,4002

4. Obliczenie MFR
   
   m_śr = 0,47109 g

MFR(T­_o, M) = 9,4218 g/10min

5. 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 η_o(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 η_o(T*) wg wzoru jak w punkcie b),

d) Dodatkowo istnieje możliwość określenia lepkości zerowej η_o(T), w odniesieniu do innej temperatury T na podstawie równania WLF:

6. Obliczenie krzywej lepkości.

R_k=1,0475mm

R_c=4,715mm

L_k=8mm

F=2,12kg=20,7972N

τ_w=0,019018 N/mm²

=19,77 ¹/_s

=0,01784cm³/s=17,84mm³/s

=961,957N*s/m² T=190^oC

T=190^oC

= 1187N*s/m²

	η( , T^* = 190^oC)
1	851,615
10	469,2068
100	153,435
1000	35,93223
10000	7,437274
100000	1,4809
1000000	0,2911

T_g= -20^oC

η_o(T=200^oC)=1045,75N*s/m²

η_o(T=220^oC)=833,11N*s/m²

Dla temp. 200^oC

	η( , T^* = 200^oC)
1	764,92
10	433,1145
100	145,3727
1000	34,44
10000	7,155
100000	1,4265
1000000	0,2805

Dla temp. 220^oC

	η( , T^* = 220^oC)
1	629,1837
10	373,5666
100	131,6041
1000	31,8934
10000	6,6744
100000	1,3336
1000000	0,2624

Zestawienie krzywych lepkości

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.

1

---