Das sensitivste und benutzerfreundlichste System zur Bestimmung der Dehnviskosität von Polymeren.
Die Dehnviskoistätsvorrichtung (Extensional Viscosity Fixture, EVF) ist ein patentiertes System, das die Messung der Dehnviskosität von hochviskosen Materialien wie Polymerschmelzen, Teig und Klebstoffen auf den Rheometern ARES-G2 und ARES-G3 ermöglicht. Das Verständnis des Materialverhaltens unter Dehnungsverformung ist für eine Vielzahl von Verarbeitungsbedingungen relevant, darunter Blasformen und Faserspinnen, und ist sensitiv genug, um wichtige Informationen über die Molekularstruktur und Verzweigung zu liefern. Das kompakte, reibungsfreie Design der EVF bietet die ideale Plattform für die Durchführung von Dehnungsmessungen, die die traditionelle Scherrheologie ergänzen.
Eigenschaften und Vorteile
- Patentiertes System zur Messung der Dehnviskosität an den Rheometern ARES-G2 und ARES-G3
- Reibungsfreies Design liefert Daten ohne vorherige Reibungskalibrierungen.
- Ideal geeignet für hochviskose Proben wie Polymerschmelzen
- Extrem sensitiv gegenüber Molekülstruktur und Langkettenverzweigungen
- Kompatibel mit dem FCO bis 350 °C
- Hencky-Dehnungsbereich bis zu 4,0
- Dehnschergeschwindigkeiten bis zu 10 s-1
- Kleines Probenvolumen, das keinen zusätzlichen Aufwand erfordert
Technologie
Die EVF besteht aus zwei Trommeln – eine bleibt stationär, die andere rotiert, um eine uniaxiale Dehnung mit konstanter Geschwindigkeit auf die Probe auszuüben. Die feststehende Trommel ist direkt mit den Drehmoment- und Kraftaufnehmern gekoppelt, was eine möglichst genaue und direkte Spannungsmessung ohne Reibung durch Zahnräder und Lager ermöglicht. Der rotierende Zylinder ist mit dem Motor des ARES-Rheometers verbunden und bewegt sich in einer Kreisbahn um die feststehende Trommel, um eine gleichmäßige Verformung der Probe zu gewährleisten.
Die Temperaturregelung erfolgt über den Konvektionsofen (FCO) bis zu 350 °C und es können Hencky-Dehnungen bis zu 4,0 angewendet werden.
Auswirkung der Verzweigung in Polyethylen
Die Messung der Dehnviskosität kann wichtige Informationen über das Verhalten von Polyolefinen während des Faserspinnprozesses oder des Folienblasprozesses liefern. Bei diesen Prozessen ist das Auftreten einer Dehnverfestigung erwünscht und zur Optimierung der Verarbeitungsbedingungen können Daten aus der Dehnungsrheologie verwendet werden. Die Abbildung zeigt die Dehnviskosität für drei repräsentative Polyethylenmaterialien – Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) und Polyethylen hoher Dichte (HDPE). Die LDPE-Probe zeigt bei hoher Dehnung eine beträchtliche Verfestigung aufgrund des hohen Anteils an langkettigen Verzweigungen. Im Gegensatz dazu weisen die HDPE- und LLDPE-Proben eine geringe Verzweigung der langen Ketten auf und zeigen daher nur eine sehr geringe Verfestigung.
Einfluss des Katalyseprozesses auf die Polyethylensynthese
In der Abbildung sind die Dehnungsdaten von Polyethylenproben dargestellt, die mittels Metallocenkatalyse im Dow-Verfahren gewonnen wurden. Zum Vergleich werden auch Daten von LDPE- und LLDPE-Proben gezeigt, die mit dem traditionellen Verfahren hergestellt wurden. Durch den Einsatz des Metallocenkatalysators lässt sich die Polymerarchitektur steuern – dies ermöglicht die Anpassung der Molekularstruktur und somit die Feinabstimmung der physikalischen Eigenschaften, um die gewünschte Leistung zu erzielen. Das mittels des metallocenkatalysierten Verfahrens synthetisierte PE-Material weist Dehnungseigenschaften mit starker Verfestigung auf, und die Form der Viskositätskurve ist derjenigen des Standard-LDPE-Materials sehr ähnlich.
