Zur Bestimmung der Fließkurven von Kunststoffschmelzen mit dem Rohrviscosimeter

Abstract

Es wird ein MeBgerat fur die Rohrviscosimetrie hochzaher Substanzen vorgeschlagen, das sich ohne grol3en Aufwand herstellen laBt und bei dem die Einlauf-lnhomogenitaten von vornherein aus der Messung eliminiert sind; MeBergebnisse an zwei Hochdruck-Polyathylenen werden mitgeteilt.In der Verfahrenstechnik allgemein und in der Kunststofftechnik im besonderen ist es ein vordringliches Ziel der Grundlagenforschung, moglichst kurzzeitig und ohne groReren Aufwand zu Aussagen uber das FlieRverhalten der zu verarbeitenden Stoffe zu gelangen. Hierzu dienen neben den als klassisch zu bezeichnenden MeRmethoden des Rotations-und Kapillarviscosimeters zahlreiche andere MeBgerate, wie z. B. Kegelplatte-, Kugelfall-oder Schlitzviscosimeter; leider sind die meisten dieser Gerate wegen thermischer Effekte oder wegen Schwierigkeiten in der mathematischen Erfassung des Zusammenhangs zwischen Schubspannung und Geschwindigkeitsgefaille zur exakten Ermittlung der Stoffwerte, vor allem von nicht-Newtonschen Substanzen, weniger geeignet. Rotations-und Kapillarviscosimeter, bei denen die Einlaufinhomogenitaten ausgeschlossen werden konnen, sind physikalisch definiert und stromungstechnisch leicht zu berechnen. Sie werden vornehmlich zur genauen und reproduzierbaren Bestimmung von FlieBkurven herangezogen. Bei temperaturempfindlichen Kunststoffschmelzen ist jedoch der gegebene Aufbau des Rotationsviscosimeters von Nachteil, ebenso wie in manchen Fallen die aufwendige Anschaffung oder die zu engen Bereiche der Schubspannungs-und Geschwindigkeitsgefalle bei kauflichen Typen. Hier scheint, vor allem bei temperaturstabilen Kunststoffen, der Eigenbau eines Rotationsviscosimeters fur den interessierenden MeRbereich von Vortei11,2i. Die ublichen im Handel erhaltlichen Kapillarviscosimeter eignen sich nur zum Ausmessen wenig viscoser Medien, wie 'Ole oder Losungen von Polymeren. Die Ein-und Auslaufstorungen sucht man iiber Korrekturfaktoren zu eliminieren. Fur hochzahe Kunststoffschmel-Zen werden zumeist Kapillarviscosimeter mit kurzem, engem Rohr verwandt, ahnlich wie im Verfahren der Schmelzindexbestimmung nach ASTM D1238-52T, das ohnehin nur allgemeine Verarbeitbarkeit pruft. Diese Bauarten haben zwar den Vorteil, nur geringe Mengen an Versuchsmaterial zu verwenden, oft wird aber diskontinuierlich fur jeden eingestellten Druckwert eine neue Probe notwendig, so daR die Aufnahme einer FlieRkurve recht zeitraubend ist. Hinzu kommt, daR vor allem die Einlaufstorungen haufig vernachlassigt werden, so daR das wahre Bild der FlieBkurve u . U . stark verfalscht wird. Im folgenden wird ein MeBgerat fur die Rohrviscosimetrie beschrieben, das sich ohne groRen Aufwand *) Vorgetragen anlaBlich der ACHEMA-TagUng am 23. Juni 1964 in Frankfurt a. M. herstellen 1aBt und bei leichter Hantierbarkeit einige der erwahnten Schwierigkeiten umgeht. Theoretis&e Grundlagen Nach B . R,abinowitsch3) lautet fur Stoffe haftung die allgemeine Grundgleichung stromung mit Wandder Rohr Nun kann man entweder durch Differentiation der G1. (1) nach der Wandschubspannung Z I~ eine...