การทดสอบอิลาสโตเมอร์และยางด้วยเครื่องรีโอมิเตอร์แบบแคปิลลารี

เราได้เห็นถึงความต้องการที่เพิ่มมากขึ้นของเทอร์โมพลาสติกอิลาสโตเมอร์ในโลกของพลาสติก ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อของ ทีพีอี หรือยางสังเคราะห์ วัสดุเหล่านี้ถูกออกแบบให้ประกอบไปด้วยสมบัติที่เด่นของวัสดุคล้ายยางและสามารถผลิตได้ด้วยกระบวนการผลิตแบบเทอร์โมพลาสติกสำหรับอุปโภค ดังนั้นจึงมีความสนใจอย่างสูงจากอุตสาหกรรมได้แก่ สามารถใช้กระบวนการฉีดเข้าแบบที่มีผลิตภาพสูง สามารถผลิตชิ้นงานรูปทรงซับซ้อน, ชิ้นส่วนหลายองค์ประกอบและชิ้นเคลือบผิวได้ด้วยอัตราการผลิตที่รวดเร็ว และสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีสีสัน มีความนุ่ม หรือทนทานต่อน้ำและสารเคมีได้

เราทดสอบยางสังเคราะห์หลายประเภทที่ระบุว่าใช้กระบวนการฉีดเข้าแบบได้ด้วยเครื่องรีโอมิเตอร์แบบแคปิลลารีรุ่น CEAST Smart Rheo เพื่อศึกษาความเหมาะสมต่อการใช้วิธีตามมาตรฐาน ISO 11443 และ ASTM D3835 ต่อวัสดุเหล่านี้และกำหนดถึงพารามิเตอร์ในการผลิตได้ เราใช้ตัวอย่างที่หลากหลายทั้งจากด้านการใช้งานและสมบัติ ได้แก่ เอสอีบีเอส (สไตรีนเอทิลีนบิวทิลีนสไตรีน), ทีพียู (เทอร์โมพลาสติกพอลิยูรีเทน), อีพีดีเอ็ม (เอทิลีนพรอพิลีนไดอีนมอนอเมอร์), เอ็นบีอาร์ (ยางไนไตรล์บิวตะไดอีน) เครื่องรีโอมิเตอร์แบบแคปิลลารีรุ่น CEAST SR50 ที่ใช้งานนั้นประกอบไปด้วยกระบอกทดสอบมาตรฐานขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 มม., ทรานสดิวเซอร์วัดความดัน (ตั้งแต่ 10-200 เมกะพาสคัล), ดายแคปิลลารีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. โดยยางสังเคราะห์นี้ยังสามารถผสมผงแร่และส่งผลให้มีความหนืดสูงได้ ดังนั้นเครื่องรีโอมิเตอร์สำหรับการทดสอบวัสดุที่มีความหนืดสูงแบบนี้จะต้องมีความสามารถในการให้แรงสูง (50 กิโลนิวตันหรือ 11,250 ปอนด์)และทรานสดิวเซอร์วัดความดันสูง (200 เมกะพาสคัล หรือ 29,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว โดยความดันในช่วงต่ำนั้นจะใช้งานสำหรับวัสดุที่มีความหนืดต่ำ) สำหรับวัสดุความหนืดสูงนั้นการใช้หัวดายแคปิลลารีที่มีทางเข้าทรงกรวยอาจเหมาะสมมากกว่า

รูปทรงของตัวอย่างสำหรับการทดสอบด้วยเครื่องรีโอมิเตอร์แบบแคปิลลารีได้แก่ เม็ดพลาสติก แต่สองตัวอย่างที่ได้รับมีรูปทรงเป็นก้อนซึ่งเราตัดให้เป็นชิ้นเล็ก ๆ เพื่อให้สามารถเติมกระบอกทดสอบได้อย่างสม่ำเสมอ ในระหว่างการตัดนั้น มีความสำคัญที่จะต้องให้เกิดความร้อนและความเค้นทางกลที่ต่ำที่สุดเพื่อที่จะไม่ส่งผลกระทบต่อสมบัติในการวัดจากการเกิดการสลายตัวของตัวอย่าง ในการเลือกอุณหภูมิทดสอบนั้นเราอ้างอิงอุณหภูมิในกระบวนการผลิตปรกติตามที่แนะนำจากบริษัทผู้ผลิตตัวอย่างดังกล่าว โดยเอสอีบีเอสนั้นทดสอบที่ 190 องศาเซลเซียส, ทีพียูนั้นทดสอบที่ 205 องศาเซลเซียส, อีพีดีเอ็มนั้นทดสอบที่ 60-120 องศาเซลเซียส และเอ็นบีอาร์ที่ 60-120 องศาเซลเซียส สำหรับสองวัสดุสุดท้ายนั้นเราตัดสินใจที่จะศึกษาหน้าต่างกระบวนการผลิตทั้งหมดเพื่อศึกษาถึงผลกระทบของอุณหภูมิต่อความหนืด จากนั้นมีการวิเคราะห์เพิ่มเติมถึงสภาวะกระบวนการผลิตที่เหมาะสมที่สุด

ทุกตัวอย่างนั้นสามารถให้ผลการทดสอบที่ทำซ้ำได้ภายใต้อย่างน้อยสองช่วงของอัตราเฉือน โดยเริ่มจาก 50 1/วินาทีและเพิ่มขึ้นทีละช่วงตามขั้นตอนการทดสอบมาตรฐาน ซึ่งอีพีดีเอ็มเกรดความหนืดต่ำที่เรามีนั้นแสดงความเสถียรที่แรงเฉือนสูง โดยได้สูงถึง 35,000 1/วินาที ที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียสโดยไม่แสดงถึงสัญญาณของความไม่เสถียรของการไหล โดยพบว่าความหนืดจะลดลงประมาณ 10% เมื่อเพิ่มอุณหภูมิ 10 องศาเซลเซียส